《電子技術(shù)應(yīng)用》
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士林SF-G變頻器在攪拌機(jī)上的應(yīng)用
摘要: 攪拌機(jī)械在化工、制藥、食品、水產(chǎn)業(yè)、塑料等行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用很廣泛,攪拌機(jī)械在設(shè)計(jì)時(shí)均是按使用工況的要求考慮一定余量,而攪拌機(jī)在實(shí)際使用過(guò)程中,則不一定要在最大轉(zhuǎn)速下工作,有很多時(shí)間都可以工作在非滿載狀態(tài);傳統(tǒng)的攪拌機(jī)通常不進(jìn)行調(diào)節(jié)或采用機(jī)械方式調(diào)速;機(jī)械方式調(diào)速會(huì)增大攪拌機(jī)的損耗,同時(shí)會(huì)使攪拌機(jī)工作在波動(dòng)狀態(tài),也使攪拌機(jī)設(shè)備工作在“大馬拉小車(chē)”的狀態(tài),很不經(jīng)濟(jì)。
Abstract:
Key words :

1           攪拌機(jī)的配置及運(yùn)行概況:
攪拌機(jī)械在化工、制藥、食品、水產(chǎn)業(yè)、塑料等行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用很廣泛,攪拌機(jī)械在設(shè)計(jì)時(shí)均是按使用工況的要求考慮一定余量,而攪拌機(jī)在實(shí)際使用過(guò)程中,則不一定要在最大轉(zhuǎn)速下工作,有很多時(shí)間都可以工作在非滿載狀態(tài);傳統(tǒng)的攪拌機(jī)通常不進(jìn)行調(diào)節(jié)或采用機(jī)械方式調(diào)速;機(jī)械方式調(diào)速會(huì)增大攪拌機(jī)的損耗,同時(shí)會(huì)使攪拌機(jī)工作在波動(dòng)狀態(tài),也使攪拌機(jī)設(shè)備工作在大馬拉小車(chē)的狀態(tài),很不經(jīng)濟(jì)。
  由于泵類(lèi)設(shè)備的電動(dòng)機(jī)在變頻調(diào)速方式下運(yùn)行時(shí)的功率與其轉(zhuǎn)速(頻率)的關(guān)系可知:變頻器調(diào)速方式的節(jié)能效果很高,勝過(guò)以往的任何一種調(diào)速方式,并可通過(guò)節(jié)能在較短的時(shí)間里收回投資。因泵類(lèi)負(fù)載與液體攪拌機(jī)負(fù)載相似,故通過(guò)在攪拌機(jī)設(shè)備上加裝變頻調(diào)速節(jié)能裝置,則可一勞永逸的解決好傳統(tǒng)攪拌機(jī)在使用過(guò)程中存在的很多題目,并可通過(guò)變頻節(jié)能收回投資。 2           改造方案
原系統(tǒng)工況存問(wèn)題
  1、主電機(jī)星-角減壓起動(dòng),但起動(dòng)時(shí)電流仍然很大,會(huì)影響電網(wǎng)穩(wěn)定及其它用電設(shè)備
       運(yùn)行安全。
  2、主電機(jī)工頻運(yùn)行,屬非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,電能浪費(fèi)嚴(yán)重。
  3、主電機(jī)工頻運(yùn)行致使攪拌機(jī)運(yùn)行時(shí)噪音很大。
  4、主電機(jī)工頻起動(dòng)設(shè)備沖擊大,電機(jī)軸承磨損大,設(shè)備維護(hù)工作繁瑣。 3           攪拌機(jī)變頻方案
  由流體傳輸設(shè)備攪拌機(jī)的工作原理可知:攪拌機(jī)的流量(風(fēng)量)與其轉(zhuǎn)速成正比;攪拌機(jī)的壓力(揚(yáng)程)與其轉(zhuǎn)速的平方成正比,而攪拌機(jī)的軸功率等于流量與壓力的乘積,故攪拌機(jī)的軸功率與其轉(zhuǎn)速的三次方成正比(即與電源頻率的三次方成正比)根據(jù)上述原理可知:降低攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速,那么其功率可以下降得更多。
將供電頻率由50Hz降為40Hz,則P40/P50=(40/50)3=0.512,即P40=0.512P50P為電機(jī)軸功率)。
攪拌機(jī)消耗功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。即N=KN3 N:為攪拌機(jī)消耗功率;n:為攪拌機(jī)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速;K為比例系數(shù)。而攪拌機(jī)設(shè)計(jì)是按工頻運(yùn)行時(shí)設(shè)計(jì)的,但攪拌時(shí)除高速外,大部分時(shí)間流量較小,由于變頻器采用sensorless控制,因此可以使攪拌機(jī)運(yùn)行的轉(zhuǎn)速隨流量的變化而變化,最終達(dá)到節(jié)能的目的。實(shí)踐證明,使用變頻設(shè)備可使攪拌機(jī)運(yùn)行平均轉(zhuǎn)速比工頻轉(zhuǎn)速降低20%,從而大大降低能耗,節(jié)能率可達(dá)20%-40%。
因攪拌機(jī)屬于典型的平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載類(lèi)型,所以其功率(軸功率),轉(zhuǎn)矩(壓力),速(風(fēng)量)滿足以下關(guān)系(相似定理):
壓力=P=QH
Q’/Q=N’/N Q’=QN’/N
P’/P=(N’/N)3 P’=P(N’/N)3
異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速公式 n=60f(1-s)/p
式中:N、QH、P——攪拌機(jī)的額定轉(zhuǎn)速,風(fēng)量,軸功率
N’Q’、H’、P’——調(diào)速后攪拌機(jī)的額定轉(zhuǎn)速,水量,軸功率
在一定范圍滿足生產(chǎn)要求的前提下,可以通過(guò)改變轉(zhuǎn)速來(lái)靈活的調(diào)節(jié)攪拌的速度,以方便均勻攪拌,并且不改變工作周期。這種特性表明,調(diào)節(jié)攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速,改變電動(dòng)機(jī)出力,使攪拌速度始終滿足工藝要求。
綜上所述:利用變頻技術(shù)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量和速度的變化用來(lái)取代傳統(tǒng)工頻電路的控制,能取得明顯的節(jié)能效果 4           士林SF-G系列變頻器的特點(diǎn) 4.1     SF-G采用雙重規(guī)格標(biāo)示,若變頻器容量稍嫌不足時(shí),可從G模式切換至P模式,變頻器額定電流將獲得提升。
()SF040-37K/30k-G, G模式額定電流=60A P模式額定電流=73A
4.2     采用sensorless控制模式(P模式/G模式),(P=120%,Q=150%/1Hz)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大(P=120%,Q=150%/1Hz)可以改進(jìn)低速運(yùn)行特性,變負(fù)載下的速度調(diào)節(jié)能力也得到改善,同時(shí)可以獲得較高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 4.3     開(kāi)環(huán)低速高額定轉(zhuǎn)矩輸出,速度控制可達(dá)1001




4.4     搭配工頻運(yùn)行功能(P.247~P.250),解除切換運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)變頻器的異常跳脫

4.5          先進(jìn)的電機(jī)自動(dòng)調(diào)諧功電機(jī)工作在最佳狀態(tài) 4.6          可內(nèi)置RS-485通訊接口 4.7          內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器可設(shè)定節(jié)能運(yùn)行方式 5           攪拌機(jī)改造變頻調(diào)速裝置的優(yōu)點(diǎn) 5.1     攪拌機(jī)變頻節(jié)能裝置為開(kāi)環(huán)調(diào)節(jié); 5.2     軟啟動(dòng)/軟停止方式可減小啟動(dòng)沖擊電流; 5.3     變頻器帶有智能保護(hù),故障時(shí)可自動(dòng)停機(jī); 5.4     可根據(jù)不同的工藝采用不同的轉(zhuǎn)速; 5.5     通過(guò)變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)節(jié)能:由于攪拌機(jī)的電動(dòng)機(jī)在變頻調(diào)速方式下運(yùn)行時(shí)的功率與其轉(zhuǎn)速的特性與泵類(lèi)負(fù)載相似,即其運(yùn)行功率與其轉(zhuǎn)速(頻率)的三次方成正比,粘度高的該比例會(huì)有所下降(一般會(huì)介于二次方與三次方之間)。故使用變頻器方式調(diào)速時(shí)還會(huì)獲得很可觀的節(jié)電率。 6           系統(tǒng)改造后的性能 6.1     采用變頻器控制,在滿足使用要求的條件下達(dá)到了最大限度的節(jié)能。 6.2     由于降速運(yùn)行和軟啟運(yùn),減少了振動(dòng)、噪音和磨損,延長(zhǎng)了設(shè)備維修周期和使用壽命,進(jìn)步了設(shè)備的MTBF(均勻故障維修時(shí)間)值,并減少了對(duì)電網(wǎng)沖擊,進(jìn)步了系統(tǒng)的可靠性。 6.3     系統(tǒng)具有各種保護(hù)措施,使系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率和安全可靠性大大進(jìn)步。 6.4     變頻調(diào)速控制系統(tǒng)與工頻控制系統(tǒng)可設(shè)定互為互鎖,不影響原系統(tǒng)的運(yùn)行,且在變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)檢驗(yàn)維護(hù)或故障時(shí),原工頻控制系統(tǒng)照樣可以正常運(yùn)行。

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