高低压变频器

高低压变频器（精选8篇）

高低压变频器 篇1

变频调速器主要用于进行电动机运行速度调节与控制, 是电动机的重要调速装置。它在进行电动机的调速控制应用中, 不仅具有高效节能的应用优势, 而且在实际应用中性价比也相对比较突出, 尤其适用于机泵拖动比重较大的石化企业生产, 应用十分广泛。变频调速器在实际生产应用中不仅品牌种类比较繁多, 而且变频调速器的应用型号也各有不同, 进行变频调速器生产应用的安装调试与日常运行维护, 对于变频调速器调速控制的实现与保证石化企业生产的安全稳定有着很大的积极作用和意义。

1 某石化企业变频调速器的安装应用概况

某石化企业是一个以石油炼化生产为主的企业, 由于企业生产需要, 实际生产中应用有多个品牌和多种型号的变频调速器, 以实现对于企业不同生产设备的调速运行控制, 保证企业正常的石化生产与运行, 促进企业发展进步。变频调速器在进行调速控制过程中, 主要是通过从外部输入电压的方式进行控制, 或者是通过外部输入电流与进行电位器输出频率调节的方式, 进行石化生产设备的调速控制应用实现。该石化企业在通过变频调速器对于企业生产设备运行调速控制应用过程中, 主要是通过在变频调速器的近处安装电位器、远处通过电流或者电压调节的方式, 进行变频调控应用。下文主要以该石化企业的精制氨气压缩机K-402生产设备为例, 结合变频调速器在该设备中的安装与调试应用, 并结合该生产设备变频调速器的常见故障问题, 进行变频调速器调校与维护的分析论述。

2 变频调速器的调速控制原理与作用

2.1 变频调速器的调速控制原理分析。

通常情况下, 对于实际运行应用中的交流电动机的同步转速可以使用下列公式 (1) 进行表示, 其中, n表示的是异步电动机的运转速度, f表示异步电动机的转动频率, 而s和p分别表示电动机转动的差率与电动机的极对数值。根据下列公式 (1) 可以看出, 交流电动机在运转过程中的转动速度与电动机的转动频率有直接的关系, 因此, 在电动机运转过程中, 可以通过对于电动机的转动频率的调节与控制, 实现对于电动机运转速度的调节控制, 并且在电动机运转过程中才, 如果电动机的转动频率在0到50Hz之间时, 对于电动机运转速度的调节范围比较大, 所以, 变频调速器在速度调节控制过程中, 就是通过对于电动机电源频率的调节控制实现的, 使用这种方式实现变频调速器对于电动机的调速控制, 不仅进行电动机调速控制的效率比较高, 而且调速控制的性能也很好。

在实际生产应用中, 变频调速器的调速运行实现, 主要是通过使用电力半导体器件的通断作用, 把电动机设备中的工频电源转换成为另一种频率的电能能源, 以进行调速控制运行实现, 如图1所示。某石化企业的精制氨气压缩机K-402中, 变频调速器对于压缩机的运行速度的调节控制, 主要就是通过远程的DCS进行电流信号的调节控制, 实现对于压缩机运行速度的调控, 其速度控制运行结构如图2所示。

2.2 变频调速器的调速控制原理与作用。

变频调速器在进行电动机设备的调速控制应用中, 不仅具有节能环保的作用, 能够在节约设备生产使用能源的基础上, 减小设备运行中噪声影响, 而且在实际调速控制应用中, 还能够减少企业的生产运行成本, 延长企业生产设备的使用寿命, 具有积极的作用和意义。

3 低压变频器的调校与维护分析

3.1 低压变频器的调校措施。

结合上述某石化企业中的低压变频器的应用情况, 通常情况下, 在进行调速应用中, 低压变频器容易出现参数设置、过电压、过电流与过载、温度过高等故障问题, 这都与变频器的运行调校有很大的问题, 因此, 在进行变频器的运行调校中, 应注意结合上述的变频器常见故障问题, 做好运行调校, 保证变频器的安全、可靠运行。首先针对变频器运行中出现的参数设置故障, 为了避免参数设置故障对于变频器正常运行的不利影响, 可以在将变频器的参数设置情况回复到出厂参数的情况下, 按照变频器参数设置的具体步骤与要求, 进行重新设置, 以保证变频器正常运行。而针对变频器运行中出现的过电压以及过电流等故障问题, 可以通过适当增加电流与电压负荷分配器, 对于变频器的运行参数进行修改设置的方式, 进行调校控制。

3.2 低压变频器的日常维护。

在进行低压变频器的日常运行维护中, 可以根据变频器的实际运行应用情况, 通过制定合理变频器检修与维护制度, 在严格遵循检修维护要求的条件下, 做好变频器的定期检修与维护管理。通常情况下, 进行变频器日常检修与维护管理的主要内容有, 首先要对于变频器的运行情况进行全面的检修, 包括变频器的各模块与控制线路的连接紧固情况、除尘清洁等, 避免变频器风口处出现积尘、堵塞等情况, 影响变频器正常运行;其次, 在进行变频器的控制线路、母排等维修后, 应注意做好相关的防腐处理, 并注意对于变频器控制线路的绝缘性能进行维护、保证;注意进行变频器的控制线路连接紧固情况的维护, 防止接线出现松动;做好变频器输入端、模块等器件结构的检测维护, 避免影响变频器的正常运行。最后, 还要注意对于变频器中的电流以及电压情况进行控制, 避免电流以及电压波动, 对于变频器的正常运行造成影响。

结束语

总之, 进行变频低压变频器的调校与维护分析, 不仅有利于提高变频器的调校与维护水平, 而且有利于保证变频器的安全、可靠运行, 提升企业的生产效益, 促进企业的发展与进步, 具有积极的作用和意义。

参考文献

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[2]马小亮, 王春杰.用中功率低压变频器调节大功率风机和泵用中压电机转速[J].电工技术杂志.2003 (10) .

[3]高成海, 万健如.低压变频器发射限值的设计研究[J].电气传动.2010 (12) .

[4]陈凡民, 伞国红, 刘成.瞬时失压对低压变频器的影响及预防[J].油气田地面工程.2009 (10) .

[5]赵相宾, 郭保良.低压变频器的电磁兼容性及其试验[J].电气传动.2004 (4) .

高低压变频器 篇2

矿井立井巷提升绞车是矿井生产中的主要设备，运行频率高，运行过程中加减速频繁，调速采用串电阻控制方式消耗大量电能，安全性能不可靠，生产效率低。通过引进变频调速电控系统，在加减速段采用调节输出电源频率控制速度，降低了电能损耗，提高了矿井生产效率。

煤矿生产中轨道运输利用绞车运输物料，以满足生产需求，绞车加减速频繁、运行时间长等特点，是生产环节的主要耗能设备，实现节能降耗已成为煤矿节能减排的一项重要内容。米村煤矿在轨道运输中推广利用变频调速电控装置使绞车加减速更加平稳，实现了电能节约10%-15%，安全经济效益显著。

孟津煤矿为立井巷来完成提人、提料、排矸的运输任务。该绞车原电控系统采用串8段电阻调速系统，启动电流大，加速和减速阶段运行曲线不平滑，电流波动大，对电网形成较大冲击，影响其它机电设备的安全运行，同时为调速把电能都消耗在电阻上；另外绞车在启动时，速度波动大，对机械传动部件和钢丝绳冲击较大，影响了设备运行的安全性，并且该电控系统为TKD电控系统，属于煤矿行业第二批淘汰设备，因此采用先进的变频调速电控系统势在必行。

改造原理及主要设备优点

1改造原理

利用变频调速装置将50Hz工频变成0.5～50Hz连续可调的变频电源，电动状态时从电网吸取能量，使电动机产生电动力；制动状态时工作于逆变状态，将能量返回电网，使电动机产生制动力，完成提升绞车一个提升循环的速度控制。

2 主要设备技术特征及优点

变频调速装置的优点：

（1）变频器结构简单，整机效率高。

（2）输入输出功率因数高，电流谐波小，无需功率因数补偿和谐波抑制装置。

（3）输出阶梯正弦PWM波形，谐波含量少，不需输出滤波装置，对电缆、电机绝缘无损害。

（4）采用电流矢量控制方式，具有响应速度快、精度高、稳定性好，能够轻松实现重载平稳起动。

（5）主电路与低压控制电路之间的通讯采用光缆传输，电隔离性能好安全可靠，系统抗干扰能力非常强。

（6）AVR电压自动调整功能，可以自动调节输出电压，不受电网电压和负载变化的影响，保护电机免受因长期电压过高而导致的绝缘损伤或磁密过高而引起的铁心发热。

（7）具有完善的自我诊断能力，在线监控系统状态。故障发生时，变频器自动采取相应的保护措施，并保存故障发生的时间、原因、故障点及故障时的运行参数，帮助维护人员迅速找到故障原因，排除故障。

3 主控台的作用

变频电控系统配备THZ-1/6型主控台，该设备是提升绞车电控系统的核心控制设备，其中主控台电源主要为外围供油泵、回油泵和内部PLC及辅助模块提供电源，主控器件采用日本三菱公司进口的可编程控制器FX2N-64MR作为系统的主控器件，根据现场实际情况，用编程的方法解决系统的各项控制和保护功能之间的逻辑关系，主控器件采用RS485通讯方式，通过通讯模块间工作指令的传送，将各种外设控制开关、传感器传来的信号，经PLC机逻辑运算，控制调速回路、可调闸回路等被控对象；而其中一部分控制开关、传感器来的信号，经主控台PLC逻辑处理后，去驱动相应的输出继电器动作，再控制安全继电器、工作继电器用各单点控制；完成斜巷绞车的加速、等速、減速、停车、保护、报警等过程控制；由于主控台内部使用了PLC，因此整个系统的逻辑控制和数值计算都是通过程序来实现的，且PLC机内部软元件和编程指令众多，编程方便灵活，更改容易，加之PLC机输入、输出端子工作与否均有相应的发光管指示，还可以通过编程器直接观察各控制回路中每个器件的工作情况，根据不同型号提升绞车的不同要求，改变参数设定可实现各种控制要求，同时为了保证主控台可靠地工作，使提升绞车时刻处于设定的安全运行状态，除上述控制保护模块外，在主控电路设计中还加设了短路保护、电源净化、电源限流等环节；在PLC机的输入、输出回路中还预留了一些备用端点，可以方便的实现在现场随时增加某些保护、控制功能。

4 立井巷绞车综合后备保护装置

保护装置采用可编程控制器作为系统的核心，通过外部各种传感器发送不同信号由光电耦合接入到可编程控制器，经可编程控制器逻辑运算处理后驱动相应的显示电路、声音报警电路和输出控制电路。

设备改造后效果

1 设备安全效益

（1）解决绞车启动不平稳的问题：由于绞车电动机采用串电阻启动，绞车加减速度利用主令手柄控制电阻的串入和切除，运行速度由人工操作控制，启动速度有较大的波动，减速段参与减速，造成制动闸闸瓦磨损，对机电设备的安全运行极为不利。

改造后实现了平稳启动和停车，减少了对绞车和钢丝绳的冲击。自该项目工程完成后，设备启动运行平稳，正常制动和停机过程平缓稳定，从而充分地保证了设备的安全运行性能。该系统投入运行以来，未出现任何因冲击问题而发生的提升绞车机械故障。

（2）将启动和停车时对钢丝绳的冲击减到最低程度：绞车启动和停车时由于速度是人工手动操作控制，在操作过程中缩短了提升钢丝绳的正常工作寿命。

（3）采用变频调速主控机和监控机对监视实际运行速度并及时调控，减小对电网的冲击。采用变频调速对供电电网质量具有更大的保障，在启动和制动时均能体现稳定特性。

（4）保护功能进一步完善，并实现了保护监控自动化。

控制系统改造后，保护装置功能进一步完善，其可靠程度进一步提高，斜巷绞车各类保护均由PLC控制，当任一保护因故动作而停机时，PLC均发出屏幕显示或语言报警信号，故障未排除，斜巷绞车不能再次启动，实现了保护监控自动化，为斜巷绞车安全运行提供了可靠的保障。

2 经济效益

（1）降低提升电耗

自改造后使用PLC程序控制器以电动机空载电流为基准编制控制程序变频调速，当电动机启动、加速、匀速、减速和停车阶段，以速度、力矩为基准参数进行匹配输入电动机频率，降低无谓能耗。

采用变频电控设备后，降低了运行过程中电能消耗，原电控设备平均月耗电33000 kwh，改用变频设备后电耗为26500 kwh/月，与TKD串电阻电控设备相比，年可节约电费为：

（33000-26500）kwh×0.678元/kwh×12/10000 =6.0840（万元）

（2）降低电器设备维护耗材费用

电控系统改造前因电器设备元件老化严重，故障率高，更换比较频繁，因此每年维护材料费用较高，设备改造后在保证设备安全可靠运行的基础上大大降低维护材料费用。

3 安全效益

采用变频调速装置，配备高度自动化的PLC控制系统对斜巷绞车电控系统进行技术优化改造，大大提高了过卷、过速、过负荷和欠压、深度指示器失效、闸间隙、松绳、减速功能等各种保护性能的可靠性。实现了斜巷绞车稳定启动和制动的目标；解决了斜巷绞车钢丝绳易受冲击、启动电流过大及对电网的冲击等问题。

4 社会效益

低压变频器在电力企业中的应用 篇3

一、变频器技术在电力企业恒压供水系统中的应用

电力企业中的恒压供水系统是由变频器、压力变送机、电机与水泵共同构成的。当用水量加大时, 压力变送器就能够检测到供水压力的降低, 而变频器的转速就会自动提升, 同时水泵出口的压力与流量也会加大;相反, 假如用水量减小时, 压力变送器就会检测到供水压力的提高, 这时候变频器的转速就会自动降低, 同时水泵出口的压力与流量也会相应地减小。当恒压供水系统是由多台水泵共同组成时, 水泵就用一个母管将出口相连接, 各个出口都安装上一个逆止门, 这样可以避免水发生倒流的问题。在用水量较小的情况下, 系统中只有一台水泵开展工作, 其他的水泵都停止运行, 利用变频器来驱动以维持母管压力的稳定, 当用水量增加时, 水泵的转速就会自动提升最终调整到额定的转速, 这时候低压变频器控制下的恒压供水系统就将该水泵调整到了额定速度运行。通过变频器来启动第二台水泵开始运行, 第二台水泵开始是以变速的方式运行的, 等到达到了额定的转速时, 再通过变速器来启动第三台水泵, 依次延续。当用水量极大, 系统中所有的水泵都处于运作状态, 这时候随着用水量的减小, 水泵就会按照上述的方式逐台停止运行。但是不论出于何种情况下, 都有一台水泵保持着变频的运行状态, 一方面能够确保水压保持在恒定状态, 另一方面也能够节约电能。恒压供水系统在生活用水中的应用能够很好地代替二次供水水耗, 消除二次污染。

二、变频器技术在锅炉给粉机控制中的应用

在电力企业中传统的锅炉给粉机通常采用滑差电机来调节速率, 而滑差电机结构构成因素的影响导致故障发生的概率极高, 不利于锅炉的安全化运行。所谓的锅炉给粉机控制, 其最主要的目标就是确保锅炉给粉量调节的可靠与平稳。锅炉给粉机控制一般是由一台变频器来对一台给粉机电机进行控制, 操作器向变频器发布控制信号, 通过这种方式来对电机的转速加以调节。同一层或者同一组的电机的控制执行都是由一台同操器进行控制, 而众多的同操器都接受自动控制系统中统一发布的信号, 同操器在接受了控制信号之后就将所有的转速信号相加并将信号反馈给系统进行调节。因为变频器本身的保护功能较强, 所以即便电机出现了负荷或者堵转时, 也能够很好地保护电机防止其烧毁。同时, 如果控制信号发生了异常情况或者发生断线问题时, 变频器就可以选择停止输出。另外, 假如出现了输入电压情况异常、输出出现短路问题或者环境中的温度过高等情况时, 变频器也会自动采取保护措施。

三、变频器技术在叶轮给煤机控制中的应用

所谓的叶轮给煤机控制主要指的就是对磨煤机的给煤量进行控制。磨煤机中存煤量不论是处于过多还是过少的状态, 都会对磨煤机的出煤量造成极大的影响。当磨煤机中的存煤量过多时, 磨煤机可能因此而产生堵塞问题, 而当磨煤机中的存煤量过少时, 磨煤机中的存煤量就不能够满足磨煤机的实际工作能力。而对磨煤机运用变频器技术加以控制就能够更为准确稳定地控制给煤量, 实现磨煤机的高效运转, 在一定程度上降低能耗。而从节约能源的角度上来看, 叶轮给煤机的电机功率较大, 有较好的节能效果, 并且经过了改造的变频器能够很好地降低机械运动的速度, 降低了机械之间的磨损, 减少了维护保养费用的投入。

四、变频器在行车、重调机控制中的应用

电力企业中的重调机的功用就是对煤车进行牵引, 当重力牵引臂和煤车相互对接时会产生极大的撞击动能, 因此而给牵引臂、钢丝绳与基座等带来最为直接的冲击。当处于惯性较大、转矩负载较大的情况下时, 电动机的启动电流较大, 长期处于这种状态则会影响电动机各种性能的发挥, 为电动机的运行埋下了潜在的风险性问题, 也会对电源容量产生较高的要求标准。一旦在额定运转的情况下通过紧急刹车进行制动, 就会使电动机在瞬间产生高再生电动势, 对电动机的绝缘性能产生不利的影响, 其瞬间的发热会加快电动机绝缘的老化。当用重调机来对煤车进行牵引时, 因为煤车属于惯性很大的物体, 在启动阶段会产生过力矩冲击, 从而造成机械部分的磨损程度严重, 而煤车制动所采取的方式会使钢丝绳反复地受到煤车的惯性冲击, 对牵引臂和钢丝绳造成的损害极大。变频器技术的应用就能够促进设备运行朝着柔性平滑转变, 能够有效降低启动的电流, 间接降低接车时产生的冲击力, 从而降低钢丝绳所承受到的煤车反复给其带来的惯性冲击力度, 对于机械部分的磨损程度也能够相对降低, 能够高效地减少日常维护的工作量, 设备的运行更加可靠。

随着变频技术的不断更新与改善, 低压变频器在电力企业中的重要性显得越加突出, 对于电力企业各个方面的生产经营活动都产生了极大的影响, 能够缓解电力设备工作压力, 能对电力企业各类设备工作的实际状况进行优化, 降低设备的磨损程度与能耗, 实现任务的高效完成。应当充分认识到低压变频器在电力企业中的重要价值并进行充分的应用与完善, 实现电力企业的高效发展。

参考文献

[1]刘音.变频器技术与应用[J].黑龙江科技信息.2016 (02) .

[2]余冬云.论油田企业中变频器技术的发展与应用[J].科技创新与应用.2014 (01) .

高低压变频器 篇4

宽厚板生产线全线总装机容量为184678k W,工作容量为150598k W,辅传动辊道采用ABB ACS800变频器实现变频控制,其模式为DTC(直接转矩控制),全线布置有19套。精整区域辊道共计39组,容量为4056k W,主要负责钢板从冷床运输到垛板机区域。设备调试、试运行期间,为保证管道电机启动转矩足够大将辊道组变频器励磁给定值为100%。由于变频器励磁给定值较大,虽然能够满足生产工艺需求,但辊道组变频器运行时电流输出值相应较大。剪切线部分辊道组明细见表1。

2 变频器励磁优化的实现

2.1 工艺及原理

剪切线辊道主要用于钢板运输,控制要求相对不高。剪切线辊道控制对辊道起动、制动响应时间未作过高要求,只要能够正常启动、制动,便符合生产工艺要求。剪切线辊道变频器、辊道电机容量较原设计容量都有较大幅度的提高,已经能够满足生产工的艺控制要求。综上所述,宽厚板生产线电机变频器励磁给定值偏高及控制模式不当成为电耗过高的主要原因。

ABB ACS800变频器采用直接转矩控制(DTC)技术,DTC控制交流电动机关键的变量为磁通和转矩。变频器测量的电动机电流和电压作为自适应电机模型的输入,该模型每25μs产生一组精确的转矩和磁通实际值。电动机转矩比较器将转矩实际值与转矩调节器的给定值作比较,磁通比较器将磁通实际值与磁通给定调节器的给定值作比较。依靠来自这两个比较器的输出,优化脉冲决定逆变器的最佳开关位置。通过研究ABB ACS800变频器DTC控制原理,结合逆变器控制流程(见图1)发现,将传动控制参数27.03FLUX REF定义励磁给定值适当降低,从而实现降低变频器电流输出。

通过对电机模型和直接转矩控制系统理论的分析可以得出,通过调整变频器磁场给定(FLUX REF%)值,可以控制定子磁链的大小,进而控制输出电磁转矩。同时磁场电流的减少可以有效降低空载或轻载时电机铁损、铜损等各类损耗,提升电机运行效率。

2.2 励磁控制参数优化及效果

通过现场实际测试,将剪切线辊道电机磁通给定由100%改为90%,平均节电率在10%,节电效果明显。

ABB ACS800传动控制参数27.03FLUX REF范围为25%~140%。结合目前剪切线辊道在不同规格钢板情况下运行的转矩数据,将传动控制参数27.03FLUX REF由100%降到90%。表2为剪切线部分辊道组运行转矩。

以#2冷床输出辊道1为例,传动控制参数27.03FLUX REF为100%,辊道电机组以1465r/min运行时,电流为132.40A,如图2所示。

传动控制参数27.03FLUX REF为90%,辊道电机组以1465r/min运行时,电流为112.95A,如图3所示。

#2冷床输出辊道1经过参数调整优化后,保证工艺要求同时运行电流降低12.2%。

3 结语

高低压变频器 篇5

我厂新建的某联合装置共有11kW低压丹佛斯变频器6台,22kW低压丹佛斯变频器2台,所带负荷均为380V三相异步电机,其二次回路控制原理基本一致。在该装置的试运行过程中,1台22kW丹佛斯低压变频器出现跳闸故障,技术人员对可能出现的情况进行分析和排查,最终确定了跳闸的真正原因,并提出了预防措施。

1 故障现象

某联合装置1台22kW电机在变频控制方式下,开机后发生主回路空气开关跳闸事故,影响了该装置的单机试运工作。

2 故障分析及处理

2.1 负载检查

由于变频器所带的负荷过重或设备卡阻而导致变频器跳闸的现象时有存在,因此,技术人员到装置现场对电机所带的往复泵进行检查。电机与机泵全密封连接,没法通过对轮盘车,于是拆掉电机风扇罩盘车,电机风扇罩盘动灵活,没有发现负荷过重或设备卡阻现象,堵转或过载的原因排除。

2.2 电机绕组检查

工作人员利用500V摇表对电机绕组绝缘进行了检查,相线对地绝缘大于200MΩ,合格;再用直流双臂电桥测量电机三相绕组,三相异步电机的三相电阻的不平衡量小于2%,符合正常标准,所以电机本身的问题也排除。

2.3 变频器检查

首先对变频器本身的接线进行了检查紧固,没有发现异常。给变频器上电,通过控制面板对变频器的参数设置重新进行了检查,没有发现异常。于是决定对变频器进行空载试验,将变频器控制方式选择到自动位置,变频器顺利启动,试运行半小时变频器工作正常。

2.4 电机一、二次回路检查

通过对电机电路的一、二次回路(如图1、图2所示)分析可以发现,导致主回路空开跳闸的原因可能有短路、热过载、主回路三相电流不平衡3个方面,其中,由零序继电器KE引起的跳闸有很大可能性。现有零序继电器KE跳闸定值为0.5s、30mA,于是将二次回路的101、135保护点甩开,使主回路电机带载试运行,在变频控制方式下,开机运行后带载59%,测得相关参数见表1。

通过测量发现,原零序继电器KE定值30mA与实际测得的600mA有20倍差距。从图2看出,当零序互感器TO测定值超过30mA时,零序继电器KE启动,其常开点闭合,使主回路空开QF分励线圈导通,从而造成变频器跳闸。因此对零序继电器KE定值进行了重新整定,修改为1 000mA,0.5s。修改后把二次回路101、135保护点恢复,重新开机后,变频器跳闸故障排除。

3 结束语

通过分析可看出,故障的主要原因是零序继电器KE的定值设定不合理。相关设计人员在给出设备保护定值时不仅是理论计算,同时也要考虑现场设备的实际情况,及时对设备保护定值给予修正,对现场维护人员无疑会带来很大的便利。

摘要：通过对配电室内运行的FC300丹佛斯低压变频器的观察,分析FC300丹佛斯变频器在使用过程中出现跳闸故障的原因,并提出相应的预防措施。

低压变频器在湛江发电厂中的应用 篇6

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置,能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素、过流/过压/过载保护等功能。

一直以来我国面临着严峻的资源压力,近年来“煤、电、油”全面告急,拉闸限电,能源瓶颈正成为制约我国国民经济可持续增长的最主要因素。随着现代企业的不断进步和发展,效益最大化是企业永恒的主题,利用新技术来提高企业生产装置的管理水平和节能降耗已是各企业首选的手段之一。随着变频节能技术研制水平的不断提高,变频器功能越来越强大,体积越来越小巧,并以产品性能稳定、价格适宜深得国内企业的广泛接受和应用。特别是一些低压变频器,控制界面中文化,设置简单,调试方便,被广大工程技术人员所接受。

湛江发电厂是广东省粤电集团公司旗下的发电企业,为国家“八五”重点建设项目,是广东省主力发电企业之一。低压变频器早已应用在湛江发电厂各生产领域中,日本三菱、日本日立、日本富士、法国施耐德、美国罗克韦尔等品牌的变频器产品,一直在生产现场使用,在节能降耗、调速方面发挥了极大的作用,提高了湛江发电厂泵与风机的使用效率。而且在这过程中湛江电厂一直在进行变频调速技术改造,以达到节能降耗及提高调节自动化水平的目的。现就变频器使用过程中出现的一些工作情况作介绍。

2 设备概况及存在问题

据统计,全国火电厂的平均厂用电率约为7%～8%,其中泵与风机的耗电量占厂用电的75%左右。目前我国使用的泵与风机的效率,多数比工业先进国家的同类产品的效率低5%～10%;而泵与风机的实际运行效率普遍比工业先进国家低10%～30%。因此积极开展泵与风机的节能降耗,对于促进国民经济持续发展、缩小与工业发达国家的差距,提高电力企业经济效益,增强市场竞争力,都具有现实和深远的意义。

3 变频调速的节能原理

变频器作为一种高效节能的电机调速装置,因其较高的性能价格比,在工厂得到了越来越广泛的应用。

变频器接线原理如图1所示。变频器是由整流电路、滤波电路、逆变电路组成。交流变频调速技术是一门新兴的技术。它以其卓越的调速和起制动性能、显著的节电效果以及广泛的适用性,而被公认为是一种最有前途的交流调速方式,代表了电气传动发展的主流方向。现在,交流变频调速技术发展很快,已由原来的常规控制方式PAM(Pulse Amplitude Modulation),即改变电压源和电流源的幅值进行输出控制,发展到现在的PWM(Pulse Width Modulation),即靠改变脉冲宽度调制电压输出波形和SP-WM调速方式(正弦波脉宽调制)。目前最为理想的调制方式应属空间矢量控制,它近似模拟了直流电机的调速性能,可与直流电机的调速行为相媲美,是一种较为理想的调速方式。

由电机学可知,异步电动机的转速为:

其中:n———异步电动机的转速,r/min;

p———电动机的极对数;s———电动机的转差率;f1———电源频率,Hz。

从式(1)可以看出,如果极对数一定,且转差率变化不大时,转速基本上与电源频率成正比,即改变电源频率就可以改变转速(实际上若仅改变电源的频率则不能获得满意的调速性能。必须在调节频率的同时调节电压,准确的说应是变频变压调速,英文术语为Variable Voltage Variable Frequency,简称为VVVF调速)。

由比例定律可知,泵的功率与转速的关系为:

其中:N———功率,kW;

n———转速,r/min。

由式(2)可知,功率与转速的三次方成正比,降低转速可以大幅度地降低功率。例如,泵的转速为额定转速的80%,则功率为额定功率的51.2%,可见功率下降了48.8%。因此,变频调速为高效变频调节,远远优于节能调节。

4 低压变频器在湛江发电厂的应用

低压变频器在湛江发电厂的应用已有多年的经历,目前主要应用在泵与风机上,例如给粉机、搅拌器、输送泵、冷热换热器传动装置,由于湛江电厂所处的沿海环境及可靠性需要,一般要求选用性能可靠、质量保证、自动化程度高而且操作维护方便的变频器,因此主要选用日本及欧美的产品,如日本三菱、日立、富士到现在的法国施耐德、美国罗克韦尔的变频器。日本产品因其进入中国市场较早,现大部分已中文化,采用中文操作界面,编程设计较为方便,而且其功能简单实用,能满足一般的变频调速要求。当使用要求不高时一般选用日本产品,如氨水输送泵就是采用日本三菱产品,灰渣泵房搅拌器选用日本日立和富士变频器。欧美变频器功能多,使用元件质量好,远胜日本产品,但它采用英文操作界面,功能代码多,使用复杂。对于较为重要的设备,一般选择欧美品牌变频器,如给粉机、脱硫冷热换热器传动装置就是采用法国施耐德变频器和美国的罗克韦尔变频器。

5 低压变频器在使用过程中的应用分析

对于变频器的选型,首先是容量的选择,一般情况下变频器容量大小的选择与电动机容量相同,这样能满足电机在额定出力内进行不同转速的调节。但在现实生产工作中,根据实际运行工况来选择合适的变频器容量,既能满足生产需要,又能节省变频器投资及减少配套设施。

第二是性能的选择,利用变频调节技术无疑要在原有的回路中加装一套变频调节设备,也就是说如该产品性能不好,将增加一个设备故障点,影响机炉的安全稳定运行,为此变频调节器的性能选择至关重要。在选择时除了考虑一些常规的性能指标外,还着重注意了以下几点:设计上是否相对有其特点,选用的元件是否稳定、成熟;产生的谐波分量是否符合有关标准;电源短时中断恢复时对其影响程度;个别元件故障时能保持短时间的运行等功能。目前,市场上低压变频器产品较多,变频调节类型也有多种。一般说来,国外品牌元件及性能较好,开发软件成熟,尤其是欧美品牌,但其价格略显偏高,随着中国越来越开放,工业发展,国外品牌为了增强自己的发展,价格也相对有了明显的降低,跟国产品牌价格差别不多,而且现在国外品牌也越来越国产化,采用中文操作界面,功能按照国人的使用习惯,同时增强了与用户意见的交流、售后服务等措施,比国产品牌性价比要好。例如在对灰渣泵房搅拌器和脱硫冷热换热器传动装置改造前,收集、了解了国内外一些变频器的资料,进行了比较,并到其他兄弟单位进行实地调研考察,进行严格的筛选,同时根据我厂靠近海边设备易被海水腐蚀的特点,通过经济性比较,最后选择了在灰渣泵房搅拌器上采用日本日立S300变频器,在脱硫冷热换热器装置上采用美国罗克韦尔PowerFlex700变频器,同时根据它们各自的特点设定其运行方式。改造后的设备较以前的接触继电器工频运行方式有了明显的进步:1)避免了电动机启动时对电机的冲击损害;2)提高了泵与风机的自动控制能力;3)由于转速的降低对泵与风机的叶轮、轴承的冲击大大减小,寿命得以延长;4)经济效益相比以往提高不少,节能明显增强。

灰渣泵房搅拌器电机控制变频器接线如图2所示。

灰渣泵房搅拌器使用环境条件恶劣,它的主要功能为将从锅炉燃烧下来的灰渣和水进行进行充分的搅拌,使灰渣可以顺利通过灰渣泵排到灰场,防止灰渣沉淀在灰池堵塞造成不安全事故。搅拌器应根据灰渣的数量进行合理的调速,保证灰渣不沉淀,故选型标准为在具备普通调速功能的同时需要适应恶劣的环境运行条件,日本日立SJ300系列变频器成为首选,选型成功后根据灰渣池的实际情况共设置三台搅拌器进行搅拌,各搅拌器通过变频器控制其转速,并互为备用。

通过合理的接线设置适当的运行方式,保证了变频器的可靠运行,同时在变频器中设置适当的参数,将使变频器运行更为可靠,从实际的运行情况来看,变频器调速可靠,适应灰渣池的恶劣环境,节能降耗效益明显,保证了灰渣不沉淀,灰渣排泄正常,搅拌器故障率比接触继电器控制方式时期的故障从2%降为0.8%,有效地保证了设备的安全可靠运行。

脱硫冷热换热器装置(GGH)变频器接线如图3所示。

脱硫冷热换热器装置(GGH)作为湛江发电厂环保脱硫的主要设备,承担脱硫效率的主要作用,当脱硫冷热换热器(GGH)故障跳闸时,脱硫系统将随着停止运行,严重影响机组的环保,阻碍湛江发电厂的机组正常运行,严重时甚至受到国家环保局的考核与批评,造成很大的环境污染和社会不良影响。故要求脱硫冷热换热器装置(GGH)一定要保证100%正常运行,所采用的方式为设置主辅两台电机带动脱硫冷热换热器(GGH)运行,保证GGH的连续运行,正常时主电机通过变频器启动,运行正常时切开变频器,联投主电机工频运行,当主电机工频运行故障跳闸时,辅电机工频备用联锁投入,从而保证了设备的连续运行。

设置变频启动工频运行主要是考虑变频器的环境影响,因为脱硫冷热换热器装置(GGH)就地控制柜设置在室外的高空中,温度高、灰尘大,变频器电子元件无法适应这样恶劣的环境,常常出现故障,造成变频器的跳闸,影响设备运行,而接触继电器控制回路由于采用敞开式元件,受环境影响小,故能适应条件恶劣的环境。通过对脱硫冷热换热器(GGH)电机就地控制柜的合理改造,使脱硫冷热换热器(GGH)电机得以正常连续运行,提高了运行效益,避免了电机启动时对设备的冲击危害。

6 结束语

通过低压变频器在湛江发电厂中的应用过程分析,只要合理利用低压变频器,将会取得可观的经济效益,完成必要的调速工作。在新机组建设和老机组改造中,低压变频器将在节能降耗方面和调速方面具有广阔的应用前景。

参考文献

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高低压变频器 篇7

变频器以其节能和平滑调速的特性被广泛应用, 不仅在工业领域中大显身手, 同时在民用电器中也被大量使用, 比如空调等家用电器, 为家电产品带来更大的发展空间。变频器按照驱动对象分类可分为恒转矩变频器和平方转矩变频器两种, 其中平方转矩应用在风机和泵类的驱动中, 由于其转矩T与转速N的平方成正比 (T∝N2) , 而且输出功率P与转速N的立方成正比 (P∝N3) , 所以当风机或者泵在实际工作中转速有微小的下降时其输出功率将大大降低, 节能效果显著。恒转矩变频器为其输出功率与转速的一次方成正比, 其转矩电流式恒定的, 其最大的特点是频率的平滑调节和启动时对驱动的保护, 当然节能也是其重要的特点。变频器的基本原理是, 输入交流电通过整流模块变换成直流电源, 然后再通过IGBT变成所需要的可调频率的交流电源供负载使用。变频器的输出不仅是频率的变换其电压也是随频率进行变化的。

2 变频器结构分析

变频器的硬件结构的连接, 现在基本有三种方式, 一是小功率变频器, 其整流部分、IGBT部分、中间线路部分、驱动线路部分, 全部是采用分体结构或者部分组合结构, 然后两两焊接, 线路板之间的空间十分狭小。控制板上采用普通数码管用作参数的输入和运行数据的实际显示以及故障代码的显示, 整流部分为单独的线路板, pwm (脉宽调制) 与驱动线路和IGBT为一块线路板, 开关电源及中间线路为一块控制板。小功率变频器的散热也基本采用了外置风扇, 以保护IGBT;二是中功率变频器 (15kw~80kw) 的结构相对来说比较简单, 控制板、电源板 (包括整流、逆变等) , 一般只有两块线路板, 另外其显示面板与小功率变频器不同, 与控制板都是分开的, 而且功能也很多, 不仅可以进行参数设备调整而且具有调试和故障查询功能。中功率变频器十分注意散热问题, 不仅有温度检测功能, 而且变频器采用工业铝材做成立式间隔进行散热, 并通过风扇将热量与外界空气进行交换;三是大功率变频器 (80kw~500kw) 结构一般采用分块式结构, 一般都安装有电感进行一次滤波和防止输入电源电压波动影响变频器的安全运行, 其散热方式不采用工业铝材接触式散热, 只采用大功率风扇, 强迫风冷。

3 变频器分立式结构

现在国内的低压变频器设计时基本以稳定运行和降低成本为主要思路, 对运行时的维护和故障后的处理以及故障的详细预报并不重视, 造成现在的变频器运行维护困难, 而且在变频器出现初级故障时无法实现报警, 最后变频器故障后维护、维修困难, 有的甚至根本无法进行维修, 导致直接报废, 给使用单位造成不必要的损失, 给安全生产带来不利影响。所以基于上述现象并经过多次实践, 作者对低压变频器结构及功能进行改善。

3.1 硬件

1) 在我国电网电压不稳定是个不争的事实, 且奇次谐波十分严重, 无论是电网电压不稳定还是企业内部由于系统不合理造成的电压不稳定, 对变频器的影响都十分显著, 造成故障甚至整体报废的能占变频器故障率的30%, 所以低压变频器必须安装稳压滤波部分;2) 分立式结构。变频器按照正常情况下, 必须定期对变频器进行清理, 防止线路板上积灰较多损坏变频器, 但是实际工作中, 由于变频器都是采用螺栓固定在配电箱上的, 拆卸不方便, 而且变频器控制板上的连线都采用螺丝压接, 拆卸不便, 而且频繁拆卸对变频器不利;同时变频器内部线路板基本都是一个整体, 个别部位根本无法进型清理, 所以现场工作中, 部分用户清理时只是用吹风机简单对变频器进行处理一下, 重要的部位和线路板中出现的问题根本无法顾及, 有的甚至根本不进行维护清理, 直到变频器报废。这是变频器损坏的一个重要原因。

分立式结构将会解决上述问题。首先, 将变频器分成稳压整流部分;驱动逆变部分;开关电源部分;中间滤波部分;控制部分;公共部分6个模块;再次, 除公共部分外的5个模块的信号和控制线全部采用排线与公共模块进行连接, 然后与其他线路板进行信息联通。连接方式不是采用普通的插针, 而是涨紧式套筒式连接;如图1插针。

插针为一字排列, 两端用螺栓固定, 防止插针松动。其他的大电流母线采用螺栓连接;其次, 根据变频器功率不同各线路板可以采用不同的排列方式;再其次, 变频器控制板的外接线端子排采用插针式, 维护和修理时直接将接线端子拔掉, 不再拆卸接线;最后, 变频器发热的部位主要是IGBT, 为了避免散热不及时造成损坏, 可采用完全风冷式散热, 散热风扇安装在变频器内部, 进风口将IGBT包含在内, 出风口直接外排。

3.2 软件功能

现在变频器故障报警存在滞后和含糊不清的情况, 比如变频器报接地故障, 接地的原因有很多种, 负载原因、驱动线路故障、IGBT故障、控制板故障灯均会造成接地。主要原因是采样点设置较少, 厂家为了节省成本采用一点带面的方式将故障代码显示出来, 这不仅不利于故障的快速回复, 更不利于安全运行。变频器可单独设置DSP作为故障报警的处理和分析, 将变频器的6个模块容易出现故障或损坏的地方的信号集中反馈到DSP处理器中, 实时反应变频器运行情况。现在变频器的故障代码一般在25~30个左右, 而实际运行时应该至少需要55~60个故障代码。

3.3 与PLC完美融合的变频器

变频器只有简单的2个继电器编程功能, 功能有限。对于现实工作中局限性很大, 比如在一个系统中存在多个变频器, 变频器之间的通讯和对系统设备的控制都不能很好地实现, 现在系统控制最为普遍的就是采用PLC (可编程控制器) , PLC和变频器的核心都是DSP微处理器, 底层编程语言相通, 但是侧重面不同, 变频器侧重与信号的测量和PWM等数字信号的控制, 而变频器侧重于逻辑控制, 其最大的特点就是可视化编程。如果将变频器与PLC能完美的结合起来, 变频器将实现质的飞跃。如何实现呢, 其实只要将变频器的控制板进行改造就完全可以实现, 将变频器的所有功能用PLC的编程语言实现, 并将所有的运行状态存入控制板中, 用梯形图进行显示, 这样变频器各个部位的运行状态和故障点都可以方便的通过plc的编程软件实时监测;另外参数的设置以及控制功能都可以通过plc编程软件实现。

4 结语

未来变频器的发展趋势就是智能化和简单化, 最低限度地减少人为干预, 使用户从复杂接线和繁琐的故障判断中解脱出来, 保证系统稳定、安全、高效运行。

摘要：本文介绍了低压变频器的原理, 并介绍了一种新型的变频器结构进行研究和探讨, 该结构打破了传统的设计方式, 从程序设计和硬件结构均进行了不同程度的改变, 力求提高其稳定性和故障后缩短恢复时间。

高低压变频器 篇8

1 影响

变频器随着企业对自动化需求程度的不断提高而得到广泛的应用与推广, 其中, 低压变频器容易受到电力系统的影响, 在电力瞬时失压的情况下, 处于运行中的低压变频器会因为欠电压保护而出现跳闸现象的产生, 而这一现象会影响低频变压器的正常工作。低频变压器故障多发生在雷雨季节, 常见的故障问题多数都是由电力系统瞬时失压影响而产生的, 一旦低压变频器不慎被雷电所击中, 将会对原本相对稳定的电压造成很大的影响, 变压器电位瞬间升高, 超过电路负荷上限, 从而导致设备的正常运转受到影响, 出现跳闸等现象。电流严重导致电压跳闸, 其主要原因是电源电压过高以及机械设备本身设定的减速时间过短, 当机械设备进行减速的过程中, 放电工作不到位。除了这一现象以外, 欠电压同样也会导致的跳闸现象的产生, 究其原因大致可归纳为三点, 一是电源电压低, 二是电源缺相故障, 三是整流桥故障。电力系统的运行, 经常会受到各种因素的影响, 当影响幅度较小或是消失速度较快时, 对设备的运转不会造成太大的影响, 但是当影响的幅度相对较大或是持续时间较长时, 就可能会对设备运转造成重大影响, 破坏系统稳定性, 电路短路或是电机参数谐振等, 如果对于影响因素的处理不够及时或不够妥当, 情况严重时, 甚至可能导致设备本身损坏, 造成严重经济损失。

一般来说, 当处于运行中的低压变频器的电压低于或高于额定最低最低电压值的百分之六十, 低压变频器就会出现故障, 设备运转将会受到严重的影响, 从而致使企业经济效益遭到损失。近年来, 随着电网系统的不断扩大, 在各领域内由电力系统引发故障的概率也越来越高, 变频器由于其显著的节能效果而备受电网系统青睐, 在电网系统内得到广泛的运用, 而电力系统本身的故障, 如电力失压或电力波动, 又会影响到变频器的正常运转, 各种因素综合起来, 产生的危害以及造成的损失都不断的增加。

2 防范措施

笔者通过了解低压变频器的原理与功能, 经研究发现, 想要有效的预防或是解决由电力系统瞬时失压对低压变频器造成的影响, 最好的办法是使用变频器的动能缓冲功能, 这样才能确保电力装置安全而稳定的生产。使用低压变压器的动能缓冲功能, 能够暂时避开因驱动负载导致的电源故障, 在很大程度上降低由瞬时电源故障可能造成的影响。低压变频器在工业企业中得到迅速而广泛的推广与运用, 最大的功臣是其节能的特性, 让企业能够迅速的收回投入成本, 其原理是利用低压变频器对电机等设备的负荷频率进行科学合理的控制。低压变频器在使用过程中, 很容易受到周围环境的影响, 从而导致其使用功能以及安全性造成影响, 在低压变频器的安装过程中, 遵照使用说明书以及使用科学合理的安装方式进行安装, 可以降低使用过程中可能产生的故障, 而定期对低压变频器进行安全检查以及日常维护, 可以对低压变频器的使用寿命进行延长, 同时也能有效的降低发生故障的概率, 最大程度上的减少企业生产以及经济利益损失。不仅如此, 优化变频器的参数同样能预防低压变频器发生故障, 这一点是基于变频器动能缓冲功能的基础上而言的, 在运用低压变频器动能缓冲功能的时候, 应该在适应电网运行的基础上, 对低压变频器的部分参数进行调整。其次, 启用变频器的软启动功能, 也能有效的预防低压变压器发生故障。在发生电力失压的情况下, 运转的设备会出现硬启动现象, 这种现象将会对电网造成十分严重的冲击, 在这种情况下, 电网容量的要求也会相应提高, 硬启动将会产生巨大的电流, 对设备部分组件相当大的损害, 导致设备的使用寿命减少。而使用软启动, 就可以避免这些损害, 很大程度上延长使用寿命。

3 结语

变频器在工业企业中受到的广泛推广与运用, 是社会经济飞速发展与工业崛起带来的产物, 是顺应工业需求与自动化发展的产物, 因为其在行业中的广泛运用前景, 为保证企业在使用时的生产活动安全性, 综合多方面的考虑, 我们都应该加大对变频器技术与原理的了解, 紧抓生产与制造过程中的安全问题, 保证其质量与安全性, 并且在紧抓变频器本身的质量的同时, 还要兼顾其他因素对变频器使用可能造成的影响, 并尽量缩小这种影响。

参考文献

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