【正文】 SAMCOvm05 系列通用變頻器除了具有 IHF/IPF 系列通用變頻器的所有功能外，還具有卷繞控制、帶 PG 的速度／位置控制和功能更加完善的恒壓供水控制等功能。 SAMCOVMO5SPF 具備無(wú)速度傳感 器矢量控制功能，可實(shí)現(xiàn)無(wú)傳感器應(yīng)用場(chǎng)合的高轉(zhuǎn)矩及高精度控制。 (4) 頻率限制 即變頻器輸出頻率的上、 下限幅值。加減速時(shí)間可根據(jù)負(fù)載計(jì)算出來(lái)，但在調(diào)試中常采取按負(fù)載和經(jīng)驗(yàn)先設(shè)定較長(zhǎng)加減速時(shí)間，通過(guò)起、停電動(dòng)機(jī)觀察有無(wú)過(guò)電流、過(guò)電壓報(bào)警；然后將加減速設(shè)定時(shí)間逐漸縮短，以運(yùn)轉(zhuǎn)中不發(fā)生報(bào)警為原則，重復(fù)操作幾次， 便可確定出最佳加減速時(shí)間。實(shí)際應(yīng)用中，沒(méi)必要對(duì)每一參數(shù)都進(jìn)行設(shè)置和調(diào)試，多數(shù)只要采用出廠設(shè)定值即可。 本次設(shè)計(jì)采用的 SAMCOVMO5SPF 系列通用變頻器 也是這個(gè)結(jié)構(gòu) 變頻器的工作 可分為兩個(gè)基本過(guò)程： （ 1）先將電源的三相 (或單相 )交流電經(jīng)整流橋整流成直流電 (交流一直流變換 )； （ 2）再把直流電變 成頻率任意可調(diào)的三 相 逆變 成頻率任意可調(diào)的三相交流電 (直流 一交 流 變換 )。中間濾波環(huán)節(jié)是用電容器進(jìn)行濾波。安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 其主要優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有中間環(huán)節(jié)，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只使用一次變流，變換效率高， 不含直流電路及濾波部分，與電源之間無(wú)功功率處理以及有功功率回饋容易。轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， n=0, s=1 ；當(dāng) 1nn? 時(shí)， s=，轉(zhuǎn)差率的變化范圍總在 0 和 1 之間，即 0＜ s＜ 1。設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，且某時(shí)刻為上為北極 N下為南極 S，根據(jù)右手定則，在上半部轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的電動(dòng)勢(shì)和電流方向由里向外，用⊙表示；在下半部則由外向里，用⊕表示。 本型泵的主要 零 件有：泵體、泵蓋、葉輪、軸、雙吸密封環(huán)、軸套、軸承等。在進(jìn)出水法蘭上，制有安裝真空表和壓力表的管螺孔。 q=1000kg/m3 旋轉(zhuǎn)葉輪傳遞給單位重量液體的能量，亦稱理論楊程。如果當(dāng)變頻器發(fā)生故障或檢修等原因不能運(yùn)行時(shí)，可通過(guò) PLC 的控制和變頻工頻切換電路直接啟動(dòng)電機(jī)。 鹽水泵變頻調(diào)速系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)控制過(guò)程如 圖 23： 鹽水泵變頻節(jié)能系統(tǒng)由鹽水泵、三相異步電動(dòng)機(jī)、變頻器、電磁流量傳感器和 PLC等部分組成，見(jiàn)圖 。因而實(shí)際變頻器中采用 E/F 控制。 在 電機(jī)運(yùn)行時(shí)有： mdpkfwU ?1111 ??? (26) 式中， 1w 一電機(jī)繞組匝數(shù)； dpk 一基波繞組因數(shù)； m? 一主磁通。由圖 3 可看出，與調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度相比，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速所節(jié)約的功率 ? P*E是相當(dāng)可觀的。所以，在實(shí)際運(yùn)行中，即使在鹽水流量的高峰期，電動(dòng)機(jī)也常常不是處于滿載狀態(tài)，其效率和功率因數(shù)都較低。當(dāng)流量 ?Q =60％時(shí)，其效率將降為 80%(由 B點(diǎn)決定 )。 轉(zhuǎn)速控制法和傳統(tǒng)方法的比較 (1)供水功率的比較 比較上述兩種調(diào)節(jié)流量的方法可以看出：在所需流量小于額定流量的情況下，轉(zhuǎn)速控制時(shí)的揚(yáng)程比閥門(mén)控制時(shí)的小得多，所以轉(zhuǎn)速控制方式所需的供水功率也比閥門(mén)控制方式小得多，兩者之差 Gp? 便是轉(zhuǎn)速控制方式節(jié)約的供水功率，它與面積 HCBF(圖 2l中的陰影部分 )成正比。這說(shuō)明使用閥門(mén)調(diào)節(jié)流量時(shí)，電動(dòng)機(jī)消耗的功率基本是不變的。 水泵變頻調(diào)速和其他方法的節(jié)能對(duì)比 調(diào)節(jié)水泵流量的兩種方法 常見(jiàn)的調(diào)節(jié)流量方法有閥門(mén)控制法和轉(zhuǎn)速控制法兩種。因此，泵行業(yè)中采用有效的節(jié)能技術(shù)是當(dāng)務(wù)之急。 (4)電壓型 IGBT、 IGCT 逆變器供電的傳動(dòng)設(shè)備擴(kuò)大功能，改善性能。 變頻調(diào)速技術(shù)是一項(xiàng)綜合現(xiàn)代電氣技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制的先進(jìn)技術(shù)，廣泛應(yīng)用于水泵節(jié)能和恒壓供水領(lǐng)域。均取得顯著的經(jīng)濟(jì) 效益． (2)大功率變頻器件得到迅猛的發(fā)展．近年來(lái)，隨著高電壓、大電流的 SCR、 GTO、IGBT、 IGCT 等器件的生產(chǎn)和并聯(lián)、串聯(lián)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，使大功率變頻器產(chǎn)品的生產(chǎn)及應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)，并得到廣泛應(yīng)用。總結(jié)電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)關(guān)系到合理地使用電動(dòng)機(jī)以節(jié)約電能和控制機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，來(lái)實(shí)現(xiàn)電能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，以達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗等目的．電氣傳 動(dòng)分成不可調(diào)速和可調(diào)速兩大類，可調(diào)速方式又可細(xì)分為直流調(diào)速和交流調(diào)速兩種方式。低溫鹽水在凍結(jié)管中沿環(huán)形空間流動(dòng)時(shí)，吸收其周圍巖層的熱量，使周圍巖層凍結(jié)，逐漸擴(kuò)展連成封閉的凍結(jié)圓筒 (凍結(jié)壁 )。從凍結(jié)開(kāi)始到凍結(jié)壁達(dá)到設(shè)計(jì)厚度的時(shí)間，稱積極凍結(jié)期。 1955 年，我國(guó)用凍結(jié)法開(kāi)鑿了開(kāi)灤林西風(fēng)井，井筒凈直徑 5m凍結(jié)深度 105m，此后我國(guó)科技人員開(kāi)始了凍結(jié)法鑿井技術(shù)的研究。 凍結(jié)鑿井分為 鉆凍結(jié)孔 、 形成凍結(jié)壁 和 井筒掘砌 三大工序。采用變頻器直接控 制風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載成為了一種最科學(xué)的控制方法，利用變頻器內(nèi)置 PID 調(diào)節(jié)軟件，直接調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速保持恒定的風(fēng)壓、風(fēng)量，從而滿足系統(tǒng)要求的壓力和風(fēng)量。某些傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)模型及設(shè)計(jì)參數(shù)不符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，是造成凍結(jié)站耗電嚴(yán)重的原因之一，所以凍結(jié)站的節(jié)能問(wèn)題已成為當(dāng)前不如忽視的大問(wèn)題。 變頻器 調(diào)節(jié)流量閉環(huán) 控制： 通過(guò)供水管道上的遠(yuǎn)傳 流量計(jì) ，輸出 020mA 模擬量信號(hào)送入 PLC， 在通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換，執(zhí)行 PID 程序， D/A 轉(zhuǎn)換后，輸出控制信號(hào)給變頻器， 來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，從而改 變 拖動(dòng) 水泵的 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)節(jié)流量的作用 。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 冷凍站鹽水泵變頻調(diào)速系統(tǒng) FROZEN STATION SALT WATER PUMP FREQUENCY CONVERSION GOVERNOR SYSTEM 學(xué)院（部）： 電氣與信息工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) I 冷凍站鹽水泵變頻調(diào)速系統(tǒng) 摘要 近年來(lái)，交流調(diào)速發(fā)展十分迅速，打破了過(guò)去直流拖動(dòng)在調(diào)速領(lǐng)域中的統(tǒng)治地位，交流拖動(dòng) 已經(jīng) 進(jìn)入了與直流 拖動(dòng)相媲美、相抗衡的時(shí)代。 交流變頻調(diào)速是交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法中最優(yōu)的方案，采用變頻器對(duì)鹽水泵機(jī)械進(jìn)行調(diào)速來(lái)調(diào)節(jié)流量的方法，對(duì)節(jié)約 電能，提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。 凍結(jié)法鑿井是一種理論上和實(shí)踐上都比較成熟的特殊施工方法。當(dāng)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速的 80％運(yùn)行時(shí)，理論上其消耗的功率為額定功率的 51。 首先在井筒周圍打一定數(shù)量的凍結(jié)孔，孔內(nèi)安裝凍結(jié)器，凍結(jié)器由帶有底錐的凍結(jié)管和底部開(kāi)口的供液管所組成。近 50 年，取得了豐碩的研究成果，總共建了 430 余項(xiàng)凍結(jié)工程，包括 20 世紀(jì) 80 年代最大凍深 415m的淮南潘三東風(fēng)井和 90 年代最大凍深 435m的河南永夏礦區(qū)陳四樓副井。掘砌時(shí)期須部分供冷，維護(hù)凍結(jié)壁，稱為維護(hù)凍結(jié)期或消極凍結(jié)期。 凍結(jié)施 工存在的問(wèn)題 一方面由于凍結(jié)施工工程中對(duì)鹽水流量的控制通常根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)和測(cè)溫孔、凍結(jié)器的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行控制的，溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)與鹽水流量的控制并沒(méi)有很好的進(jìn)行結(jié)合，使的溫度數(shù)據(jù)分析的結(jié)果不能完全反映實(shí)際凍結(jié)壁的情況，而且每隔一段時(shí)間分析的數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)流量、溫度的控制并沒(méi)有起到很大的作用，數(shù)據(jù)的利用率很低，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)溫度場(chǎng)分析與流量、溫度控制相結(jié)合的真正意義上的數(shù)字化施工。不可調(diào)速的電動(dòng)機(jī)直接由電網(wǎng)供電，但隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，這類原本不可調(diào)速的機(jī)械越來(lái)越多地由可調(diào)速的傳動(dòng)裝置來(lái)代替，以節(jié)約電能，降低能耗．在我國(guó)大約 60％的發(fā)電量都是由電動(dòng)機(jī)消耗的，因此發(fā)展可調(diào)速的電氣傳動(dòng)技術(shù)，提高其生產(chǎn)應(yīng)用平是非常重要的，目前在該方面的技安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 術(shù)已經(jīng)有了一定的規(guī)模。 (3)矢量控制、磁通控制、轉(zhuǎn)矩控制、模糊控制等新的控制理論的發(fā)展為變頻器的高性能發(fā)展提供了很好的理論基礎(chǔ)：同時(shí)， 16 位、 32 位高速微處理器、數(shù)字信號(hào)處理(DSP)、專用集成電路 (ASIC)水泵調(diào)速的意義：工礦供水工況隨工藝要求而變化，城市供水隨著晝夜及季節(jié)的變化、供水量的變化而變化，為了保證母管壓力穩(wěn)定，滿 足供水需要，常采用開(kāi)停水泵或調(diào)節(jié)泵出口閥門(mén)開(kāi)度的控制方法。變頻調(diào)速技術(shù)用于水泵控制系統(tǒng)，具有調(diào)速性能好、節(jié)能效果顯著、運(yùn)行工藝安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。如 4 象限運(yùn)行，帶有電機(jī)參數(shù)自測(cè)量與自設(shè)定和電機(jī)參數(shù)變化的自動(dòng)補(bǔ)償以及無(wú)傳感器的矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。 水泵的節(jié)能主要有以下幾個(gè)方法：通過(guò)改進(jìn)配套電機(jī)的設(shè)計(jì)，使電機(jī)在大的范圍內(nèi)有較高的效率；通過(guò)對(duì)水泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造性能的改進(jìn)，提高水泵的性能；水泵、配套電機(jī)的正確選型和合理使用。 （ 1）閥門(mén)控制法 ： 即通過(guò)關(guān)小或開(kāi)大閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)流量，而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變 (通常為額定轉(zhuǎn)速 )?？梢?jiàn)，當(dāng)凍結(jié)所需的流量遠(yuǎn)小于鹽水泵的設(shè)計(jì)流量時(shí)，供液管路中浪費(fèi)的能量是非常驚人的。這是變頻調(diào)速供 水系統(tǒng)具有節(jié)能效果的最基本方面?？梢?jiàn)，隨著流量的減小，水泵工作效率的降低是十分顯著的。采用轉(zhuǎn)速控制方式，可將排水閥完全打開(kāi)而適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速。 變頻器原理 交流變頻器的工作原理 交流變頻器是現(xiàn)代電力電子技術(shù)高度發(fā)展的結(jié) 果。 所以如果 1U 不變，則磁通 m? 隨頻率 1f 的改變而改變，一般電機(jī)在設(shè)計(jì)中為了充分利用鐵心材料，都把磁通 m? 的數(shù)值設(shè)計(jì)在磁化曲線的膝點(diǎn)，因此，如果頻率從額定值下降，則會(huì)引起磁通的增加，隨之使激磁電流急劇上升，功率因數(shù)下降；反之，若頻率升高，則 m? 會(huì)下降，電機(jī)允許的輸出轉(zhuǎn)矩降低，電機(jī)得不到充分利用。采用 E/F 控制方式的變頻器通常被稱作普通功能變頻器。其中鹽水泵型號(hào)為 14Sh9A，額定流量 1332021/2h，揚(yáng)程 56m，功率 257kw，轉(zhuǎn)速 1450r/min；拖動(dòng)電機(jī)型號(hào)為 Y355L22，額定電壓 380V，電流 560A，功率 315kw。 可 編 程 控 制 器P L C通 訊 模 塊A / D 轉(zhuǎn) 換模 塊D / A 轉(zhuǎn) 換模 塊報(bào) 警 、 控制 量 輸 入上 位 機(jī) P C組 態(tài)故 障 、 狀態(tài) 量 輸 入流 量 傳 感器鹽 水 泵變 頻 器接 觸 器電 源接 觸 器電 動(dòng) 機(jī)軟 啟 動(dòng) 器接 觸 器接 觸 器 圖 23 鹽水泵變頻節(jié)能系統(tǒng)原理圖 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 3 變頻技術(shù)在凍結(jié)站鹽水泵應(yīng)用中的硬件分析和系統(tǒng)說(shuō)明 鹽水泵的選型介紹 離心泵的分類 可按使用目的、介質(zhì)種類、結(jié)構(gòu)類型等進(jìn)行分類。考慮有限葉片數(shù)受滑移的影響，較無(wú)限多葉片數(shù)葉輪做功能力減小，在離心泵中常使用如下的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 Ht。進(jìn)出水法蘭的下部，制有放水的管螺孔。除軸的材料為優(yōu)質(zhì)碳素鋼外，其馀多為鑄鐵制成 。 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體 受電磁力作用形成電磁轉(zhuǎn)矩，推動(dòng)轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速 n 順 n0方向旋轉(zhuǎn)（電動(dòng)機(jī)左手定則），并從軸上輸出一定大小的機(jī)械功率。一般情況下，額定運(yùn)行時(shí) =1%5%。雖然大功率交交變頻器得到了普遍的應(yīng)用，但因其功率因數(shù)低，高次諧波多，輸出頻率低，變化范圍窄 一般為額定頻率的 1/2 以下 ，使用元件數(shù)量多使之應(yīng)用受到了一定的限制。 交直交變頻器按中間直流濾波環(huán)節(jié)的不同，又可以分為電壓型和電流型兩種，由于控制方法和硬件設(shè)計(jì)等各種因素，電壓型逆變器應(yīng)用比較廣泛。 整 流 逆 變RST交 流直 流交 流UWVDU3 8 V5 0 H Z0 ～ 3 8 0 VO — l O O H Z 圖 32 交 直 交變頻器的基本結(jié)構(gòu) 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 交 直 交變頻器主電路 變頻器的的整流部分采用三相橋式不可控控整流電路，逆變部分采用全控型器件的電壓型你變電路，直流側(cè)并聯(lián)有大電容， 相當(dāng)于電壓源，直流電壓基本無(wú)脈動(dòng)，當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)，需要提供無(wú)功功率，直流側(cè)電容起緩沖無(wú)功的作用，為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋 的無(wú)功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。但有些參數(shù)由于和實(shí)際使用情況有很大關(guān)系，且有的還相互關(guān)聯(lián)，因此要根據(jù)實(shí)際進(jìn)行設(shè)定和調(diào)試。 (2) 轉(zhuǎn)矩提升 又叫轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，是為補(bǔ)償因電動(dòng)機(jī)定子繞組電阻所引起的低速時(shí)轉(zhuǎn)矩降低，而把低頻率范圍 f/V 增大的方法。頻率限制是為防止誤操作或外接頻率設(shè)定信號(hào)源出故障，而引起輸出頻率的過(guò)高或過(guò)低，以防損壞設(shè)備的一種保護(hù)功能。同時(shí)具備電機(jī)參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)功能，因此能實(shí)現(xiàn)在各種運(yùn)行條件下對(duì)電機(jī)的最佳控制。、 （ 2） SAMCOVMO5SPF 變頻器的控制電路端子說(shuō)明： R、 S、 T 為三相電源輸入端子，從變壓器二次側(cè)三相交流電網(wǎng)引入電能； FA、 FB、FC 為異常報(bào)警信號(hào)輸出端子以及功能接點(diǎn)輸出端子； DI1DI8 為數(shù)字信號(hào)多功能 輸入端子，接受電位器傳達(dá)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、多段調(diào)速和空轉(zhuǎn)等程序指令 DCM1 和 DCM2 為數(shù)字信號(hào)共用端子，加 24V外部電源配合使用 。 另外還有數(shù)據(jù)拷貝、用戶初始值設(shè)定 (操作面板內(nèi)具有原廠和機(jī)械配套廠 2 種初始值記憶區(qū)，可供用戶選擇 )、變更代碼查詢、自 定義多功能輸入 /輸出端子和模擬輸出功能等功能。 變