【正文】 ........ 20 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .................................. 20 梯形圖程序 ..................................................................................................... 20 程序說明 ......................................................................................................... 21 5 變頻器的抗干擾 ................................ 21 ５ .１變頻器的抗干擾措施 ................................................................................. 22 6 結(jié)束語 ........................................ 23 致謝 ............................................ 23 參考文獻(xiàn) ........................................ 24 4 1 引言 當(dāng)前全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，有兩條顯著的相互交織的主線：能源和環(huán)境。能源的緊張不僅制約了相 當(dāng)多發(fā)展中國家的經(jīng)濟(jì)增長，也為許多發(fā)達(dá)國家?guī)砹讼喈?dāng)大的問題。能源集中的地方也往往成為全世界所關(guān)注的熱點(diǎn)地區(qū)。而能源的開發(fā)與利用又對環(huán)境的保護(hù)有著重大影響。全球變暖、酸雨等一系列環(huán)境災(zāi)難都與能源的開發(fā)與利用有關(guān)。 能源工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，對于社會、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高都極為重要。在高速增長的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，中國能源工業(yè)面臨經(jīng)濟(jì)增長與環(huán)境保護(hù)的雙重壓力。有資料表明，受資金、技術(shù)、能源價(jià)格的影響，中國能源利用效率比發(fā)達(dá)國家低很多。 90 年代中國高耗能產(chǎn)品的耗能量一般比發(fā)達(dá)國家高12%55%左右， 90%以上的能源在開采、加工轉(zhuǎn)換、儲運(yùn)和終端利用過程中損失和浪費(fèi)。如果進(jìn)行單位 GNP能耗（噸標(biāo)準(zhǔn)煤 /千美元）的國家比較（ 90 年代中期），中國分別是瑞士、意大利、日本、法國、德國、英國、美國、加拿大的 、 、 、 、 、 、和 。 1995 年，中國火電廠煤耗為 412克標(biāo)準(zhǔn)煤 /kWh，是國際先進(jìn)水平的 。 由此可見，對能源的有效利用在我國已經(jīng)非常迫切。作為能源消耗大戶之一的電機(jī)在節(jié)能方面是大有潛力可挖的。我國電機(jī)的總裝機(jī)容量已達(dá) 4 億千瓦，年耗電量達(dá) 6000億千瓦時(shí)，約占工業(yè)耗電量的 80%。我國各類在用電機(jī)中， 80%以上為 以下的中小型異步電動機(jī)。我國在用電機(jī)拖動系統(tǒng)的總體裝備水平僅相當(dāng)于發(fā)達(dá)國家 50 年代水平。因此，在國家十五計(jì)劃中，電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能方面的投入將高達(dá) 500 億元左右，所以變頻調(diào)速系統(tǒng)在我國將有非常巨大的市場需求。 目前，國內(nèi)變頻調(diào)速系統(tǒng)的研究非常活躍，但是在產(chǎn)業(yè)化方面還不是很理想，市場的大部分還是被國外公司所占據(jù)。因此，為了加快國內(nèi)變頻調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展，就需要對國際變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展趨勢和國內(nèi)的市場需求有一個(gè)全面的了解。 隨著電力電 子技術(shù)、微電子技術(shù)及控制理論的發(fā)展，變頻器己經(jīng)廣泛應(yīng)用于交流電動機(jī)速度控制，“變頻調(diào)速”幾乎成了自動化的代名詞。變頻器的最主要特點(diǎn)是具有良好的控制性能和高效率的驅(qū)動性能。機(jī)械行業(yè)中應(yīng)用變頻器是改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的重要乎段；在工礦企業(yè)自動化技術(shù)中，交流伺服系統(tǒng)正在取代直流伺服系統(tǒng) 。應(yīng)用變頻器技術(shù)不但可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量，而目可以節(jié)約大量電能。 過去，當(dāng)需要調(diào)節(jié)風(fēng)量或流量時(shí)，采用的辦法是調(diào)節(jié)風(fēng)門或節(jié)流閥的開啟程度，不改變電動機(jī)的運(yùn)行狀況 .這種方法雖然簡單，但 是不能節(jié)省電能，這是很不經(jīng)濟(jì)的 .采用變頻器對風(fēng)機(jī)、水泵及油泵進(jìn)行速度控制，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)風(fēng)量和流量，對于節(jié)約能源，提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。 5 2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 工業(yè)鍋爐燃燒過程的變頻調(diào)速系統(tǒng) 工業(yè)鍋爐根據(jù)采用燃料不同，通?？煞譃槿济?、燃油和燃?xì)馊N。這三種鍋爐的燃燒過程控制基本相同，只有燃料量的調(diào)節(jié)有所區(qū)別。對工業(yè)鍋爐燃燒過程實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速主要是通過變頻器調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量、引風(fēng)機(jī)的引風(fēng)量和燃燒進(jìn)給量。下面以 20t燃煤蒸汽鍋爐為例，介紹變頻器的應(yīng)用。 （ 1）燃煤蒸汽鍋爐燃燒過程。由于蒸汽鍋爐的過程控制系統(tǒng)包 括汽包水位控制和燃燒過程控制系統(tǒng)，兩系統(tǒng)在鍋爐運(yùn)行過程中相互耦合，所以控制起來非常困難。我們以燃燒過程控制為例來介紹變頻器的應(yīng)用。不考慮系統(tǒng)間的耦合。圖1是蒸汽鍋爐燃燒控制過程系統(tǒng)的原理圖。在圖中， FT表示流量傳感器， FIC表示流量控制器， PT表示壓力傳感器， FT FIC1 和變頻器 1組成鼓風(fēng)機(jī)控制回路。對于燃煤鍋爐來講，由于煤的燃燒需要一定的空氣量，所以要保持鍋爐的最佳燃燒過程，就必須使給煤量和送風(fēng)量保持一定的比例。這主要通過變頻器 1調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)。 PT PIC2和變頻器 2組成引風(fēng)機(jī)控制回路。通常 燃煤鍋爐的運(yùn)行都要求爐膛負(fù)壓保持在 20 40Pa的范圍內(nèi)，如果爐膛負(fù)壓太小，爐膛容易向外噴火，既影響環(huán)境衛(wèi)生，又可能危及設(shè)備及操作人員的安全。負(fù)壓太大，爐膛漏風(fēng)量增大，增加了引風(fēng)機(jī)的電耗和煙氣帶走的熱量損失。爐膛負(fù)壓控制主要通過變頻器 2來實(shí)現(xiàn)。 PT、 PIC、 PT PIC FT FIC3和變頻器 3組成了給煤量控制回路。鍋爐運(yùn)行時(shí)，蒸汽壓力和蒸汽生產(chǎn)量直接反映了鍋爐燃燒發(fā)熱量。如果媒的進(jìn)給量改變，在保持最佳燃燒工況的情況下，蒸汽的生產(chǎn)量也會相應(yīng)改變，所以通過變頻器 3調(diào)節(jié)給煤機(jī)的轉(zhuǎn)速，就可以調(diào)節(jié) 煤的 進(jìn)給量，從而控制蒸汽生產(chǎn)的目的。 [1] 6 圖 1 蒸汽鍋爐燃燒控制過程系統(tǒng)的原理圖 （ 2）根據(jù)圖一可得鍋爐燃燒控制系統(tǒng)框圖，如圖 2所示 7 圖 2 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)的工作原理 當(dāng)負(fù)載蒸汽量變化時(shí)，主調(diào)節(jié)器接受蒸汽壓力信號 P，輸入給煤量調(diào)節(jié)器，及時(shí)調(diào)節(jié)給煤量，以適應(yīng)負(fù)載的變化。同時(shí)，給煤量調(diào)節(jié)器將負(fù)載變化的信號輸入給送風(fēng)量調(diào)節(jié)器，以保持適當(dāng)?shù)娘L(fēng)煤比例。由于送風(fēng)量調(diào)節(jié)器與引風(fēng)負(fù)壓調(diào)節(jié)器之間有動態(tài)補(bǔ)償信號，此時(shí)引風(fēng)負(fù)壓調(diào)節(jié)器也同時(shí)動作，這樣就保證了燃燒控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)動作。以保證正確的風(fēng)煤比例和適 當(dāng)?shù)臓t膛負(fù)壓。送風(fēng)量調(diào)節(jié)器接受風(fēng)量反饋信號，及時(shí)反映送風(fēng)量的變化，以提高調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。引風(fēng)機(jī)負(fù)壓調(diào)節(jié)器也接受爐膛負(fù)壓信號，作為靜態(tài)時(shí)對爐膛負(fù)壓的校正作用。 本系統(tǒng)通過壓力傳感器和流量傳感器將鍋爐的蒸汽壓力、蒸汽流量、風(fēng)量等信號送給 PLC，然后通過 PLC將信號送給變頻器，以控制鼓風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能。 鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速的要求 風(fēng)機(jī)作為 鍋爐 用量最大的通用耗電設(shè)備，其能耗對生產(chǎn)成本影響很大。但目前的情況是，很大一部分風(fēng)機(jī)不是在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行，而是處于變工況下運(yùn)行，為滿足其要求 ,就需對風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)。但傳 統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式諸如改變風(fēng)門開度等 , 8 達(dá)不到最佳效果。而隨著變頻器技術(shù)的飛速發(fā)展和日益廣泛的應(yīng)用，越來越多的風(fēng)機(jī)采用變頻器進(jìn)行調(diào)節(jié)，節(jié)能效果明顯。 鼓風(fēng)機(jī)的負(fù)載特性 風(fēng)機(jī)負(fù)載的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速有關(guān) ,基本上與速度的平方成正比 ,即 MH=KH?nH2 式中 : KH為比例常數(shù)； nH為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速； MH為風(fēng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩。 風(fēng)機(jī)的基本參數(shù)有：風(fēng)量 Q，風(fēng)壓 H 及風(fēng)阻 R。風(fēng)機(jī)的重要特性曲線是 HQ曲線。根據(jù)風(fēng)機(jī)參數(shù)的比例定律 ，在不同轉(zhuǎn)速時(shí)的 HQ曲線如圖 3所示。 由流體力學(xué)可知，當(dāng)風(fēng)機(jī)的速度由額定轉(zhuǎn)速度 nH e變化到 nH后，風(fēng)量 Q，風(fēng)壓 H及軸功率 PH 的變化規(guī)律為： Q=Qe?(nH?nHe)=K1n， K1=Qe/nHe； H=He?(nH?nHe)2 =K2n， K2=He/nHe2 ； PH=PHe?(nH*nHe)3 =K3n， K3=PHe/nHe3 。 其中 Qe是風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量； He是風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)壓； PHe是風(fēng)機(jī)的額定軸功率；nHe是風(fēng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。由 Q， H和