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產(chǎn)品專題
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變頻器的使用方法
變頻器的使用有兩個(gè)主要方面：
一、以滿足控制要求的調(diào)速功能使用變頻器，主要用于恒轉(zhuǎn)矩和恒功率負(fù)載的場(chǎng)合的速度控制，這種情況選擇變頻器在設(shè)備的設(shè)計(jì)選型之初就進(jìn)行考慮，因?yàn)橐詫?shí)現(xiàn)控制策略為目的，所以其選型與電機(jī)配合度很高，也有可行的案例及先前的經(jīng)驗(yàn)作為參考。
二、以節(jié)能為目的的變頻器的使用，這是*近幾年來(lái)越來(lái)越火的現(xiàn)象，在液體化工等行業(yè)應(yīng)用越來(lái)越廣，不**是新建設(shè)備的電機(jī)控制考慮使用變頻器，在用的老舊的生產(chǎn)設(shè)備也紛紛進(jìn)行改造，目的就是節(jié)約再用電機(jī)的能耗，由于中國(guó)液體化工基數(shù)大，在用的設(shè)備大都是效率較低的低壓電機(jī)普通控制，其節(jié)能空間非常廣闊。
液體化工中對(duì)于低壓電機(jī)使用變頻器，其目的是為了節(jié)能，而不是調(diào)速，因?yàn)橐后w化工電機(jī)主要控制的是加壓泵和風(fēng)機(jī)，尤其是加壓泵的使用在液體化工中占用低壓電機(jī)的比例在909以上，是液體化工行業(yè)用電*大的部分。
液體化工所使用的機(jī)泵本身對(duì)于速度控制沒(méi)有特別要求，從工業(yè)生產(chǎn)方面看，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)泵的運(yùn)轉(zhuǎn)速度與生產(chǎn)控制沒(méi)有關(guān)系，而變頻器的使用是為了調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，那么轉(zhuǎn)速與節(jié)能之間有什么關(guān)系呢?這應(yīng)用到變頻器的一種控制方式，U/F=常數(shù)的比例控制，從能源的方面看，這種控制方式使電機(jī)的電壓隨著頻率的降低而降低，從而使電機(jī)的功率變小，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
液體化工生產(chǎn)控制經(jīng)典的模式是電機(jī)帶動(dòng)加壓泵加壓被控流體，液體經(jīng)過(guò)管道中的調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)流量、壓力控制，到達(dá)下一個(gè)生產(chǎn)設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)安*穩(wěn)定的自動(dòng)生產(chǎn)。
從流體力學(xué)的角度看，液體流經(jīng)管道、閥門需要克服阻力而消耗流體的機(jī)械能，特別是調(diào)節(jié)閥這個(gè)環(huán)節(jié)，消耗的機(jī)械能占很大的比例，電機(jī)所耗費(fèi)的能源在很大方面浪費(fèi)在液體輸送過(guò)程中，從節(jié)約能源的角度看，這一方面有可以改造的余地。
液體化工生產(chǎn)中的電機(jī)容量是在設(shè)計(jì)選型中根據(jù)工藝*大生產(chǎn)負(fù)荷而選擇的，平常使用中受生產(chǎn)負(fù)荷和物料的變化，其往往出現(xiàn)大馬拉小車的現(xiàn)象，電能轉(zhuǎn)化成的液體機(jī)械能被消耗在液體輸送中，此時(shí)如果能夠讓電機(jī)的功率變小，甚至取代工藝管道中的調(diào)節(jié)閥，使泵出囗的液體流量壓力正好滿足后續(xù)生產(chǎn)設(shè)備的需求，那么其就可節(jié)省很多不必要的電能損耗。
而變頻器的U/F=常數(shù)的功能，正好可以滿足這個(gè)條件，因此實(shí)現(xiàn)了變頻器使用節(jié)省液體化工能源消耗匹配，所以變頻器被廣泛的應(yīng)用于舊設(shè)備的節(jié)能改造中。
使用變頻器取代在線流生產(chǎn)的控制調(diào)節(jié)閥來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的同時(shí)還需滿足生產(chǎn)的控制要求，因此需要把變頻器+電機(jī)引入到自動(dòng)控制策略的PID控制中，因此變頻器需要引入4-20毫安控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)4-20mA信號(hào)與變頻器0-50HZ的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即控制信號(hào)在4毫安時(shí)變頻器輸出的頻率為0赫茲，20毫安時(shí)變頻器輸出的頻率對(duì)應(yīng)50赫茲，傳統(tǒng)的控制策略都是如此。
但在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)很大的問(wèn)題。
根據(jù)電機(jī)的調(diào)速原理：頻率與速度成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比;根據(jù)流體力學(xué)原理：液體流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的二次方成正比。
使用變頻器+電機(jī)取代調(diào)節(jié)閥后，管道中的液體流量返回的信號(hào)與變頻器輸出的頻率成線性對(duì)應(yīng)，但液體的壓力卻與變頻器輸出的頻率平方對(duì)應(yīng)，即變頻器輸出頻率變小剛好滿足液體的流量控制，但液體的壓力變小的幅度比流量大大的。
如果流量調(diào)節(jié)降低幅度過(guò)大，那么壓力就會(huì)衰減過(guò)多，造成液體壓力不能到達(dá)下游生產(chǎn)設(shè)備，引起加壓泵的真空被破壞，加大流體在泵內(nèi)葉片間的磨損，損壞加壓泵同時(shí)也造成電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不出力即干磨，造成很大的能源浪費(fèi)。
比如：一座高十米的樓房，要想自來(lái)水能夠到達(dá)頂樓至少需要1公斤的壓力，如果使用變頻器控制加壓泵電機(jī)的方式來(lái)控制在頂樓自來(lái)水的流量，如果頂樓不用水或者用水很少，那么其變頻器接受的控制信號(hào)就會(huì)接近于4毫安，造成變頻器的輸出接近于0赫茲，造成電機(jī)轉(zhuǎn)速緩慢，使加壓泵出囗的自來(lái)水壓力很小。
如果小于1公斤，那么頂樓的自來(lái)水管道就沒(méi)有自來(lái)水，此時(shí)電機(jī)仍然在運(yùn)轉(zhuǎn)，浪費(fèi)電能且損壞泵的葉輪，此時(shí)對(duì)于變頻器控制流量已經(jīng)沒(méi)有意義，只有當(dāng)變頻器輸出的頻率控制電機(jī)加壓泵出口壓力超過(guò)1公斤時(shí)，其對(duì)于自來(lái)水的流量控制才有實(shí)質(zhì)作用，因此變頻器在一段區(qū)間內(nèi)失去了節(jié)能的作用。
在廠里維護(hù)維修石油生產(chǎn)裝置中也發(fā)現(xiàn)這種問(wèn)題，控制塔器底部液位的抽出泵在生產(chǎn)中不定期的會(huì)出現(xiàn)泵不上量的現(xiàn)象，泵修是否頻繁維修但無(wú)法排除故障，*后通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)、分析得出變頻器輸出頻率過(guò)低造成抽出泵真空破壞而引發(fā)不上量的原因。通過(guò)對(duì)變頻器設(shè)置下限輸出頻率，調(diào)整4-20毫安對(duì)應(yīng)的變頻器輸出頻率范圍解決這種問(wèn)題，后來(lái)對(duì)廠里所有的在用的低壓變頻器輸出下限值都進(jìn)行了設(shè)定，由于變頻器控制的機(jī)泵后續(xù)工藝的垂直高度和管線不同，其泵出口的*低壓力值也不同。
通過(guò)現(xiàn)象關(guān)閉泵出口手法達(dá)到設(shè)定壓力值的方法找到每一臺(tái)變頻器的*低運(yùn)行頻率，*終實(shí)現(xiàn)了變頻器輸出的*佳頻率范圍，從現(xiàn)場(chǎng)使用看，廠內(nèi)加壓泵變頻器運(yùn)行的頻率范圍基本在16-41HZ之間。
除了變頻器輸出的頻率范圍要進(jìn)行設(shè)定外，變頻器自帶的一些功能也需要進(jìn)行設(shè)定，對(duì)于參與自控的變頻器+電機(jī)泵需要設(shè)定自動(dòng)重啟功能，這樣在廠內(nèi)電壓波動(dòng)和晃點(diǎn)過(guò)程后，其電機(jī)能夠自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，*快的恢復(fù)生產(chǎn)。
變頻器前方加裝過(guò)電壓保護(hù)器，如果廠里使用變頻器較多，廠內(nèi)電網(wǎng)的諧波干擾和操作過(guò)電壓及雷暴天氣*易燒毀變頻器，因此安裝過(guò)電壓保護(hù)器是一種很好的防護(hù)措施。以上是對(duì)于變頻器使用過(guò)程中的理解，主要就是一點(diǎn)，應(yīng)用于加壓泵電機(jī)的變頻器要根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同設(shè)置合適的使用頻率范圍，否則出力不出功，對(duì)于生產(chǎn)、設(shè)備壽命、節(jié)能都是一個(gè)缺陷。
一、以滿足控制要求的調(diào)速功能使用變頻器，主要用于恒轉(zhuǎn)矩和恒功率負(fù)載的場(chǎng)合的速度控制，這種情況選擇變頻器在設(shè)備的設(shè)計(jì)選型之初就進(jìn)行考慮，因?yàn)橐詫?shí)現(xiàn)控制策略為目的，所以其選型與電機(jī)配合度很高，也有可行的案例及先前的經(jīng)驗(yàn)作為參考。
二、以節(jié)能為目的的變頻器的使用，這是*近幾年來(lái)越來(lái)越火的現(xiàn)象，在液體化工等行業(yè)應(yīng)用越來(lái)越廣，不**是新建設(shè)備的電機(jī)控制考慮使用變頻器，在用的老舊的生產(chǎn)設(shè)備也紛紛進(jìn)行改造，目的就是節(jié)約再用電機(jī)的能耗，由于中國(guó)液體化工基數(shù)大，在用的設(shè)備大都是效率較低的低壓電機(jī)普通控制，其節(jié)能空間非常廣闊。
液體化工中對(duì)于低壓電機(jī)使用變頻器，其目的是為了節(jié)能，而不是調(diào)速，因?yàn)橐后w化工電機(jī)主要控制的是加壓泵和風(fēng)機(jī)，尤其是加壓泵的使用在液體化工中占用低壓電機(jī)的比例在909以上，是液體化工行業(yè)用電*大的部分。
液體化工所使用的機(jī)泵本身對(duì)于速度控制沒(méi)有特別要求，從工業(yè)生產(chǎn)方面看，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)泵的運(yùn)轉(zhuǎn)速度與生產(chǎn)控制沒(méi)有關(guān)系，而變頻器的使用是為了調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，那么轉(zhuǎn)速與節(jié)能之間有什么關(guān)系呢?這應(yīng)用到變頻器的一種控制方式，U/F=常數(shù)的比例控制，從能源的方面看，這種控制方式使電機(jī)的電壓隨著頻率的降低而降低，從而使電機(jī)的功率變小，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
液體化工生產(chǎn)控制經(jīng)典的模式是電機(jī)帶動(dòng)加壓泵加壓被控流體，液體經(jīng)過(guò)管道中的調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)流量、壓力控制，到達(dá)下一個(gè)生產(chǎn)設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)安*穩(wěn)定的自動(dòng)生產(chǎn)。
從流體力學(xué)的角度看，液體流經(jīng)管道、閥門需要克服阻力而消耗流體的機(jī)械能，特別是調(diào)節(jié)閥這個(gè)環(huán)節(jié)，消耗的機(jī)械能占很大的比例，電機(jī)所耗費(fèi)的能源在很大方面浪費(fèi)在液體輸送過(guò)程中，從節(jié)約能源的角度看，這一方面有可以改造的余地。
液體化工生產(chǎn)中的電機(jī)容量是在設(shè)計(jì)選型中根據(jù)工藝*大生產(chǎn)負(fù)荷而選擇的，平常使用中受生產(chǎn)負(fù)荷和物料的變化，其往往出現(xiàn)大馬拉小車的現(xiàn)象，電能轉(zhuǎn)化成的液體機(jī)械能被消耗在液體輸送中，此時(shí)如果能夠讓電機(jī)的功率變小，甚至取代工藝管道中的調(diào)節(jié)閥，使泵出囗的液體流量壓力正好滿足后續(xù)生產(chǎn)設(shè)備的需求，那么其就可節(jié)省很多不必要的電能損耗。
而變頻器的U/F=常數(shù)的功能，正好可以滿足這個(gè)條件，因此實(shí)現(xiàn)了變頻器使用節(jié)省液體化工能源消耗匹配，所以變頻器被廣泛的應(yīng)用于舊設(shè)備的節(jié)能改造中。
使用變頻器取代在線流生產(chǎn)的控制調(diào)節(jié)閥來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的同時(shí)還需滿足生產(chǎn)的控制要求，因此需要把變頻器+電機(jī)引入到自動(dòng)控制策略的PID控制中，因此變頻器需要引入4-20毫安控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)4-20mA信號(hào)與變頻器0-50HZ的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即控制信號(hào)在4毫安時(shí)變頻器輸出的頻率為0赫茲，20毫安時(shí)變頻器輸出的頻率對(duì)應(yīng)50赫茲，傳統(tǒng)的控制策略都是如此。
但在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)很大的問(wèn)題。
根據(jù)電機(jī)的調(diào)速原理：頻率與速度成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比;根據(jù)流體力學(xué)原理：液體流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的二次方成正比。
使用變頻器+電機(jī)取代調(diào)節(jié)閥后，管道中的液體流量返回的信號(hào)與變頻器輸出的頻率成線性對(duì)應(yīng)，但液體的壓力卻與變頻器輸出的頻率平方對(duì)應(yīng)，即變頻器輸出頻率變小剛好滿足液體的流量控制，但液體的壓力變小的幅度比流量大大的。
如果流量調(diào)節(jié)降低幅度過(guò)大，那么壓力就會(huì)衰減過(guò)多，造成液體壓力不能到達(dá)下游生產(chǎn)設(shè)備，引起加壓泵的真空被破壞，加大流體在泵內(nèi)葉片間的磨損，損壞加壓泵同時(shí)也造成電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不出力即干磨，造成很大的能源浪費(fèi)。
比如：一座高十米的樓房，要想自來(lái)水能夠到達(dá)頂樓至少需要1公斤的壓力，如果使用變頻器控制加壓泵電機(jī)的方式來(lái)控制在頂樓自來(lái)水的流量，如果頂樓不用水或者用水很少，那么其變頻器接受的控制信號(hào)就會(huì)接近于4毫安，造成變頻器的輸出接近于0赫茲，造成電機(jī)轉(zhuǎn)速緩慢，使加壓泵出囗的自來(lái)水壓力很小。
如果小于1公斤，那么頂樓的自來(lái)水管道就沒(méi)有自來(lái)水，此時(shí)電機(jī)仍然在運(yùn)轉(zhuǎn)，浪費(fèi)電能且損壞泵的葉輪，此時(shí)對(duì)于變頻器控制流量已經(jīng)沒(méi)有意義，只有當(dāng)變頻器輸出的頻率控制電機(jī)加壓泵出口壓力超過(guò)1公斤時(shí)，其對(duì)于自來(lái)水的流量控制才有實(shí)質(zhì)作用，因此變頻器在一段區(qū)間內(nèi)失去了節(jié)能的作用。
在廠里維護(hù)維修石油生產(chǎn)裝置中也發(fā)現(xiàn)這種問(wèn)題，控制塔器底部液位的抽出泵在生產(chǎn)中不定期的會(huì)出現(xiàn)泵不上量的現(xiàn)象，泵修是否頻繁維修但無(wú)法排除故障，*后通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)、分析得出變頻器輸出頻率過(guò)低造成抽出泵真空破壞而引發(fā)不上量的原因。通過(guò)對(duì)變頻器設(shè)置下限輸出頻率，調(diào)整4-20毫安對(duì)應(yīng)的變頻器輸出頻率范圍解決這種問(wèn)題，后來(lái)對(duì)廠里所有的在用的低壓變頻器輸出下限值都進(jìn)行了設(shè)定，由于變頻器控制的機(jī)泵后續(xù)工藝的垂直高度和管線不同，其泵出口的*低壓力值也不同。
通過(guò)現(xiàn)象關(guān)閉泵出口手法達(dá)到設(shè)定壓力值的方法找到每一臺(tái)變頻器的*低運(yùn)行頻率，*終實(shí)現(xiàn)了變頻器輸出的*佳頻率范圍，從現(xiàn)場(chǎng)使用看，廠內(nèi)加壓泵變頻器運(yùn)行的頻率范圍基本在16-41HZ之間。
除了變頻器輸出的頻率范圍要進(jìn)行設(shè)定外，變頻器自帶的一些功能也需要進(jìn)行設(shè)定，對(duì)于參與自控的變頻器+電機(jī)泵需要設(shè)定自動(dòng)重啟功能，這樣在廠內(nèi)電壓波動(dòng)和晃點(diǎn)過(guò)程后，其電機(jī)能夠自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，*快的恢復(fù)生產(chǎn)。
變頻器前方加裝過(guò)電壓保護(hù)器，如果廠里使用變頻器較多，廠內(nèi)電網(wǎng)的諧波干擾和操作過(guò)電壓及雷暴天氣*易燒毀變頻器，因此安裝過(guò)電壓保護(hù)器是一種很好的防護(hù)措施。以上是對(duì)于變頻器使用過(guò)程中的理解，主要就是一點(diǎn)，應(yīng)用于加壓泵電機(jī)的變頻器要根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同設(shè)置合適的使用頻率范圍，否則出力不出功，對(duì)于生產(chǎn)、設(shè)備壽命、節(jié)能都是一個(gè)缺陷。
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