矢量變頻器之套用

矢量變頻器之套用是一種變頻器的套用方式，在變頻調速恆壓供水設備以其節能、安全、高品質的供水質量等優點上，使供水行業的技術裝備水平從90年代初開始經歷了一次飛躍。恆壓供水調速系統實現水泵電機無級調速，依據用水量的變化自動調節系統的運行參數，在用水量的變化自動調節系統的運行參數，在用水量發生變化時保持水壓恆定以滿足用水要求，是當今最先進、合理的節能型供水系統。

變頻器在恆壓供水自動控制系統中的套用

變頻調速恆壓供水設備以其節能、安全、高品質的供水質量等優點，使供水行業的技術裝備水平從90年代初開始經歷了一次飛躍。恆壓供水調速系統實現水泵電機無級調速，依據用水量的變化自動調節系統的運行參數，在用水量的變化自動調節系統的運行參數，在用水量發生變化時保持水壓恆定以滿足用水要求，是當今最先進、合理的節能型供水系統。
變頻恆壓供水自動控制系統工作原理如下：
系統正常運行時，用戶用水管網上的壓力感測器對用戶的用水水壓進行數據採樣，並將壓力信號轉換為電信號，傳輸至PID調節器，然後與用戶設定的壓力值進行比較和運算，並將比較和運算的結果轉換為頻率調節信號和水泵啟動台數信號分別送至變頻器和可程式控制器（PLC）；變頻器據以調節水泵電機的電源頻率，進而調整水泵的轉速；可程式控制器械根據PID調節器傳輸過來的水泵啟動台數信號控制水泵的運轉。通過對水泵的啟動和停止台數及其中變頻泵轉速的調節，將用戶管網中的水壓恆移穩於用戶預先設計的壓力值，使供水泵組“提升”的水量與用戶管網不斷變化的用水量保持一致，達到“變數恆壓供水”的目的。
以下威科矢量變頻器在某市市政供水工程中的套用系統由可程式控制器，威科變頻器和電動機組成，採用可程式序控制器（PLC）控制變頻調速器，具有控制水泵恆壓供水的功能。通過安裝在管網上的壓力感測器，把水壓轉換成4～20mA的模擬信號，通過PLC內置的PID控制器，來改變電動水泵轉速。當用戶用水量增大，管網壓力低於設定壓力時，變頻調速的輸出頻率將增大，水泵轉速提高，供水量加大，當達到設定壓力時，電動水泵的轉速不在變化，使管網壓力恆定在設定壓力上；反之亦然。這樣通過閉環PID控制就達到恆壓供水的目的。

當電機出現故障（即：過壓、過流、過載、電機過熱保護）後，系統會自動停止運行，當系統恢復後，再重新按操作步驟進行操作。

變頻器在紡織機械中的套用

棉紡織設備的大部分機器採用了變頻調速技術、可程式控器(PLC)技術，也已有相當一部分的產品採用了工控機、單片機、交流伺服系統、觸控螢幕人機界面以及現場匯流排技術，實現了紡機產品的機電一體化，變頻器在紡織設備上套用很普及，從清花、梳棉、並條、粗紗、細紗、絡筒、整經、漿紗、無梭織機等均已採用。按使用情況可分為三種類型：
第一類：一台主機選用一台變頻器控制一台電動機，如並條機、粗紗機、細紗機等。

第二類：一台主機選用一台變頻器控制多台電動機，如並紗機、氣流紡機（單錠單電機傳動型）等。
第三類：一台主機用多台變頻器分別控制多台電動機，並由計算機控制多電機協調同步，和實現卷繞成形功能，如取消錐輪的新型粗紗機、取消長邊軸傳動和無級變速器的新型漿紗機，分條整經機等。
紡織設備上套用的變頻器的容量範圍：
0. 37KW～500KW， 90%以上為0.37KW～37KW。
矢量變頻器在梳棉機中的套用。

某棉紡廠使用的梳棉機老機在設計方面由於受到當時的技術條件、設備製造成本，市場需要等因素的限制不可避免的存在著一些缺陷。如A186D型梳棉機道傳動系統中的電磁離合器由於故障較高，經常造成停機，不時出火警，給生產效率與產品質量造成一定的損失，要保持與維護需投入大量的人力與物力。慣性輪電磁離合器被棄用。這樣在由慢轉快的過程中產生細條，嚴重時出現破邊，棉網拉斷的現象影響生產質量。為避免這種現象，操作工用不當的操作辦法來彌補以上設備缺陷，但要造成大量的廢條，同樣是不可取的。
使用矢量變頻器改善梳棉機運行狀態的過程：A186D梳棉機為了使道夫達到升、降速平滑，在機械傳動中設計雙速電機，慣性輪、電磁離合器，用電氣加機械的手段來實現。A186E、A186F、FA201梳棉機設計中又增加了電動機的星-三角轉換這一控制環節，從而進一步改善了升、降速頻率。FA201B、FA212梳棉機採用了威科矢量變頻器調速，從而實現了道夫升速斜率的任意調節，道夫工藝轉速的任意可變的功能。為老機改造提供一個好的範例。
對A186D老機進行矢量變頻器調速改造，不但提高設備性能，降低故障停機。還能提高生產效率與生產質量。

變頻器在提升設備中的套用

變頻器可通過其外部控制端子實現啟停、正反轉、S曲線加減速及多段速度控制。矢量控制運算中要用到的電機本身的一些參數，可由變頻器自動測出。此外，該變頻器還具有過流、過載、電動機過熱、過壓及欠壓，超速及失速等保護功能。變頻器還能提供運行停止信號，零速信號，速度到達信號及運行準備信號等，可程式控制器綜合外部信號和變頻器給出的控制信號，經分析及邏輯運算向外部設備及變頻器給出控制命令。電梯調速控制的關鍵是啟動加速和減速平層，對其控制時要掌握以下幾點：
1、啟動控制
為使電梯啟動時平穩無衝擊，無反向溜車，啟動控制應按以下順序：
（1）首先向變頻器發出預勵磁命令，給電動機建立磁場（此時速度給定為零）；
（2）經第一級延時後發出打開抱閘指令；
（3）再經第二級延時確認抱閘打開後給出速度指令。
2、減速平層控制
電梯減速按照距離直接停車平層，即要求各層站的減速距離完全一致。減速到平層時無爬行過程，由運行速度直接向零速減速。為保證停車時的舒適感，應確認電梯到達零速時（此信號由變頻器給出）才給出合抱閘命令，再經一級延時，給出停止勵磁指令。若停車後電梯沒有平層，應進行再平層控制。
3、再平層控制
若電梯停車後沒有準確平層，或平層後因鋼絲繩形變使轎廂移位，應進行再平層。再平層應在較低的速度下進行（通常為運行速度的1%），且應在電梯門打開，電梯處在平層區內的情況下進行。變頻器有很好的低頻轉矩扭力，我們測得電梯在110%額定載重下仍能可靠地進行再平層。
由於控制系統採用了脈衝編碼定位控制技術，故井道內省略了減速感應器，只在轎頂留下了一套平層感應裝置，並具有再平層功能。
實踐證明，改造後的電梯運行舒適感好，啟動、減速、平層的舒適感不因轎廂負載的變化而變化，取得了令人滿意的效果。
改造中應注意的幾個問題
電梯技術改造並沒有固定模式，一切應根據現場實際情況來定。但我們在將舊式交流雙速梯和調壓調速梯改造成變頻調速電梯過程中覺得以下幾個常遇到的問題應特別引起注意，以確保改造後電梯的安全使用。
1、貨梯改全自動集選控制方式時，應補裝安全觸板或光電保護裝置，無測重裝置的應設法補裝。
2、保持原額定載重量，額定速度不變，保持鋼絲繩原曳引比方式不變。
3、套用線路或軟體保證轎頂行慢車時，轎內和機房不能走車，以確保轎頂操作人員的安全。
4、層門無自動關閉裝置的應在每層層門上增設可靠的層門自動關閉裝置。
5、層門門扇是由繩、鏈聯接時，被動門扇應補設電氣安全裝置。
6、檢查測試限速器、安全鉗及其聯動情況，不合格的限速器必須更換。
7、制動器應作全面分解，閘帶上不允許有油垢，電磁鐵可動鐵芯與銅套間要乾淨，並用石墨粉潤滑。

變頻器在水泥機械中的套用

變頻調速技術在我國水泥行業的套用日趨廣泛。在生產工藝需要調速的許多環節，如迴轉窯、單冷機、餵料機、配料系統、風機、水泵等，以交流變頻調速取代調壓調速、滑差調速以及直流調速已成為一種必然趨勢。
在水泥粉磨工藝中，球磨機入磨物料粒度的大小，對其台時產量影響較大，預破碎工藝作為提高磨機台時產量、降低粉磨電耗的重要途徑，引起了許多水泥企業的重視。根據工藝要求，水泥立窯放料每次持續2～3 min，間隔2～3 min，但目前幾乎所有水泥企業中破碎機處於工頻恆速運行狀態，24 h連續運轉，造成電能的巨大浪費，並影響電機和破碎機的使用壽命。另一方面，由於破碎機具有十分大的慣性，不易頻繁啟停，所以即使使用變頻器也難以解決系統制動時產生的泵升電壓引起保護電路動作，使系統無法正常工作。
針對系統的以上特點，利用系列變頻器實現破碎機的變頻調速和軟啟動；利用再生能量回饋單元克服破碎機制動過程中產生的過高的泵升電壓；利用PLC實現系統的邏輯閉環控制，使破碎機的工作與立窯放料同步，實現間歇運行。從而在改善工藝控制質量的同時，最大限度地節約了電能，降低了生產成本。現場調試和運行結果表明，系統運行可靠，節電率可達60%以上。
上述系統已在某水泥廠投入實際運行。系統根據送料信號自動實現啟制動運行，破碎機運行速度連續可調。電機可以實現頻繁軟啟動，基本無啟動電流衝擊，啟動力矩足夠。系統在變頻運行條件下，若變頻器突然故障，則自動切換至“工頻”狀態繼續運行，同時發出聲光報警信號（內部可選）。根據現場工況需要，將有放料信號時變頻運行給定頻率設為43 Hz，系統運行電流為27 A，運行電壓280 V，改造後的系統平均每年耗電5.7萬度。根據現場記錄，系統在改造前工作頻率為工頻50 Hz，運行電流為32 A，運行電壓400 V，平均每年耗電19.42萬度。改造後的節電率為70.6%。該系統的突出優點如下：
1、利用變頻調速技術改造了水泥熟料破碎機的拖動系統，滿足了破碎機的低速、間歇運行特點，保證了工藝控制質量，節能效果明顯，並有利於延長破碎機和電機的使用壽命。
2、利用能量回饋控制技術克服破碎機大慣性引起的泵升電壓，有效地保證了變頻器的安全運行。系統除了變頻器和能量回饋裝置所具有的20餘種保護功能和故障自診斷功能外，還增設了電機過熱、控制迴路保護及報警。
3、利用可程式控制器PLC實現了各種邏輯控制、變頻器啟制動自動控制及手動/自動、工頻/變頻轉換和故障自切換等功能，使系統控制靈活方便，功能齊全。