卧螺离心机中防爆变频器的分(fēn)析
发布日期：2014-01-16 浏览次数：
次 作者：卧螺离心机 文(wén)章来源：www.xiankosun.com
卧螺离心机中防爆变频器的分(fēn)析
本文(wén)采用(yòng)的是ABB变频器，该系列变频器用(yòng)于0.75KW～355KW低压交流传动。它能(néng)精确地控制速度和转矩，能(néng)匹配现有(yǒu)的标准鼠笼异步電(diàn)动机。ACS550具有(yǒu)三种控制方式，即标量V/F控制、无传感器矢量控制、转矩控制，所以该款变频器不仅能(néng)够适合于最简单的電(diàn)机运转，同时也可(kě)以应用(yòng)在复杂的工作场合。其可(kě)靠的过载能(néng)力设计，也可(kě)以同时满足普通负载和重载工作。分(fēn)离机械的驱动電(diàn)机一般分(fēn)為(wèi)单電(diàn)机驱动和多(duō)電(diàn)机驱动两种，本文(wén)将主要介绍ACS550变频器在作為(wèi)单電(diàn)机驱动的典型案例三足式离心机的应用(yòng)和作為(wèi)多(duō)電(diàn)机取得驱动的典型案例卧螺离心机的应用(yòng)。
2、变频器在三足式离心机中的应用(yòng)
三足式离心机是一种结构简单、对物(wù)料的适应性很(hěn)强、应用(yòng)面最广的立式离心机。分(fēn)沉降型和过滤型两大类。在本应用(yòng)中，变频器驱动的是离心机的转鼓，启动平稳，分(fēn)离因数可(kě)调;彻底克服了传统直流碳刷式离心机噪音大、故障率高、使用(yòng)寿命短、转速不稳定等缺点，是重力沉降分(fēn)离设备更新(xīn)换代产品。交流变频离心机在减震系统和变频電(diàn)机等几项重要指标上具有(yǒu)鲜明的特色和独创性。常见的三足式离心机的单机驱动功率在3KW与55KW之间，ACS550完全可(kě)以胜任。
ACS550在三足式离心机中的应用(yòng)原理(lǐ)ACS550变频器的原理(lǐ)，在其外围線(xiàn)路中，主要分(fēn)三个部分(fēn)：
(1)直流母線(xiàn)UDC、UDC-端接制动单、—端，然后根据不同的选择(如回馈制动接電(diàn)网三相、能(néng)耗制动则接制动電(diàn)阻)，Tk為(wèi)制动单元的内部继電(diàn)器，当本单元出现故障时，Tk动作，通过变频器的端子DI4定义，瞬间封锁U/V/W输出。
(2)控制回路输入、输出端子中，采用(yòng)宏9902=5的定义
DI1：手动/自动起动/停車(chē)(手动):得電(diàn)起动
DI2：正转/反转(手动):得電(diàn)转向為(wèi)反转
DI3：EXT1/EXT2选择:得電(diàn)选择自动控制
DI4：运行允许:一旦断开变频器将停車(chē)
DI5：正转/反转(自动):得電(diàn)转向為(wèi)反转
DI6：起动/停車(chē)(自动):得電(diàn)起动
AI1：外部速度给定1:0…10V(手动控制，電(diàn)位器、参考電(diàn)压10VDC)
AI2：外部速度给定2:0…20mA(自动控制，参考信号:0…20mA)
AI1：外部速度给定1:0…10V(手动控制，参考電(diàn)压10VDC)
AI2：外部速度给定2:0…20mA(自动控制，参考信号:0…20mA)
RO2C/2B：继電(diàn)输出2，可(kě)编程(默认动作：运行)
RO3C/3B：继電(diàn)输出3，可(kě)编程(默认动作：故障)
AO1：直流数显仪(频率或转速指示)
卧螺离心机使用(yòng)变频器时，制动方式应优先考虑向電(diàn)网回馈能(néng)量的再生制动，電(diàn)能(néng)回馈制动是将制动的能(néng)量反馈回電(diàn)网再利用(yòng)，从节能(néng)的角度来看，是一种最好的方式，而且没有(yǒu)热量产生，非常适合安装在易燃场合(因為(wèi)能(néng)耗制动会有(yǒu)大量热量产生)。在不宜采用(yòng)这种再生制动装置的地方，如有(yǒu)電(diàn)网谐波要求(因為(wèi)一般的能(néng)量回馈制动单元谐波系数不尽理(lǐ)想)，应安装足够容量的制动電(diàn)阻器，并采取散热措施;当然在非易燃场合，从节省一次性安装成本考虑，也大都采用(yòng)能(néng)耗制动。
一般的能(néng)耗制动单元都具有(yǒu)如下的基本功能(néng)#e#一般的能(néng)耗制动单元都具有(yǒu)如下的基本功能(néng)：
(1)参数设定
动作電(diàn)压设定：通过拨码开关可(kě)以设定动作電(diàn)压设定值660V或710V(进線(xiàn)為(wèi)380V级)。
制动使用(yòng)率：通过拨码开关可(kě)以设定制动单元的工作使用(yòng)率，一般的能(néng)耗制动单元默认值為(wèi)10%，但由于系统对制动要求的不同，可(kě)以设置不同的制动率，最大到100%。
(2)状态结点
模块异常：当直流回路发生短路、过载或IGBT模块损坏时制动单元报警，故障继電(diàn)器Tk动作。散热器过热：制动单元散热器过热报警，故障继電(diàn)器Tk动作。
制动单元运行正常时，Tk闭合，变频器处于使能(néng)状态可(kě)以正常工作;遇故障动作时，Tk打开，通过对变频器输入端子DI4的定义,，即可(kě)瞬间封锁U/V/W输出，起到保护作用(yòng)。
对于直接回馈制动，目前已经有(yǒu)了成熟的产品，但造价普遍高出能(néng)耗制动的几倍。在实现变频器的直流回路与进線(xiàn)電(diàn)网電(diàn)源间的双向能(néng)量传递，一种最有(yǒu)效的办法就是采用(yòng)有(yǒu)源逆变技术：即将再生電(diàn)能(néng)逆变為(wèi)与電(diàn)网同频率同相位的交流電(diàn)回送電(diàn)网，从而实现制动，它采用(yòng)了電(diàn)流追踪型PWM整流器，这样就容易实现功率的双向流动，且具有(yǒu)很(hěn)快的动态响应速度。同时，这样的拓扑结构使得我们能(néng)够完全控制交流侧和直流侧之间的无功和有(yǒu)功的交换。当然不同的产品有(yǒu)不同的控制方式，我们必须同时注意到功率因数、谐波分(fēn)量、输出相位等。
3、ABB变频器在卧螺离心机上的应用(yòng)
在本方案中，由于辅机传动電(diàn)机需要的无功励磁電(diàn)流和副電(diàn)机偶尔作為(wèi)電(diàn)动机运行(例如启动阶段和加减速过渡过程)时的有(yǒu)功電(diàn)流都要由主变频器提供，因此，选取主变频器的功率时应予以考虑进線(xiàn)整流桥的容量，必须保证通过電(diàn)流為(wèi)两電(diàn)机電(diàn)动電(diàn)流之和。本设计方案的特点是電(diàn)路简单，不需要调试，动作可(kě)靠性极高。本离心机控制的特点：(1)离心机速度的矢量控制方式保证了速度控制的正确性;(2)可(kě)以使用(yòng)公共直流母線(xiàn);(3)速度差控制，取消了编码器，而采用(yòng)开环的无传感器矢量控制可(kě)以解决昂贵的带编码器的反馈控制方案;(4)筒轴传动的负载补偿。
综合看来，卧螺离心机的变频应用(yòng)具有(yǒu)以下特点：
(1)节能(néng)：共母線(xiàn)双電(diàn)机双变频器驱动在卧螺离心机上广泛应用(yòng)，即主、副電(diàn)机各用(yòng)一台普通变频器驱动，其直流母線(xiàn)用(yòng)适当的方式并接，较好的解决了这个问题,在能(néng)源日益紧缺的今天,有(yǒu)特别重要的意义。现代离心机螺旋与转鼓之间的速差可(kě)以根据进料的变化自动调节，变频调速相对于涡流制动和液力耦合制动来说对電(diàn)能(néng)的利用(yòng)率高，在耗能(néng)方面比较节省。
(2)动态响应快：差转速调节过程从PID调节器的数分(fēn)钟减小(xiǎo)為(wèi)变频无传感器矢量控制的数秒(miǎo)钟，速差调节精确(甚至可(kě)以达到±0.05转/分(fēn))，从而大大提高了卸料物(wù)中干物(wù)质含量(以处理(lǐ)污泥而言在2%左右)。
(3)转矩控制功能(néng)：利用(yòng)ACS550的转矩控制可(kě)以非常容易实现速度与转矩切换，并处理(lǐ)突发事件造成的转鼓内物(wù)料的堆积，从而提高工作效率。采用(yòng)ACS550的离心机其有(yǒu)效扭矩更大，最小(xiǎo)持续扭矩為(wèi)5,000Nm，瞬间负载扭矩可(kě)达27,000Nm。
