【文章內(nèi)容簡介】 39。n ，風(fēng)量 Q 、風(fēng)壓 H 及軸功率 P 的變化關(guān)系： 圖 5 QH? 曲線 圖 6 風(fēng)阻特性曲 39。Q =Q )/( 39。 nn （ 4） 239。39。 )/( nnHH ? （ 5） 339。39。 )/( nnPP ? （ 6） 上面的公式說明， 風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比。風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。 變頻調(diào)速時電動機的機械特性：變頻調(diào)速時，為了使電動機的運行性能好，勵磁電流和功率因數(shù)應(yīng)基本保持不變，即希望氣隙磁通 ? 也保持不變，若? N? ( N? 為額定運行時的磁通 )，將引起電機磁路過分飽和而使勵磁電流增加，功率因數(shù)降低；若 N??? ，將使電機的容許輸出轉(zhuǎn)矩下降，電機的功率得不到充分利用，因此變頻調(diào)速一般應(yīng)使氣隙磁通保持不變。 6 離心風(fēng)機主電路 三臺大容量的離心風(fēng)機 (1, 2, 3)根據(jù)工作狀態(tài)的不同，具有變頻、工頻兩種運行方式，因此每臺離心風(fēng)機均要求通過兩個接觸器分別與工頻電源和變頻電源輸出相聯(lián)。 QS1, QS2, QS3, QS4分別為主電路、變頻器和各電機的工頻運行控制開關(guān)， KM1， KM2， KM3為三臺風(fēng)機工頻運行時的交流接觸器， KM4，KM5， KM6為三臺風(fēng)機變頻運行時的交流接觸器， FR1, FR2, FR3為工頻 和變頻運行時的電機過載保護用熱繼電器，變頻運行時由變頻器也可實現(xiàn)電機過載保護。變頻器的主電路輸出端子 (U, V, W)經(jīng)接觸器接至三相電動機上，當(dāng)旋轉(zhuǎn)方向與工頻時電機轉(zhuǎn)向不一致時，需要調(diào)換輸出端子 (U, V, W)的相序，否則無法工作。主電路見圖 7所示。 圖 7 離心風(fēng)機主電路圖 離心風(fēng)機的控制電路 控制電路的設(shè)計中，必須要考慮弱電和強電之間的隔離問題。為保護 PLC 設(shè)備，PLC 輸出端口并不是直接和交流接觸器連接，而是在 PLC 輸出端口和交流接觸器之間引入中間繼電器，通過中間繼電器控制接觸器線圈的得電 /失電，進而控制電機或者閥門的動作。通過隔離，可延長系統(tǒng)的使用壽命，增強系統(tǒng)工作的可靠性?？刂齐娐分羞€要考慮電路之間互鎖的關(guān)系，這對于變頻器安全運行十分NL1L2L3R S TU V WF U 1Q S 1 Q S 2 Q S 3 Q S 4K M 1 K M 2 K M 3K M 4 K M 5 K M 6F R 1 F R 2 F R 3M1 M2 M33~ 3~ 3~變頻器 7 重要。變頻器的輸出端嚴禁和工頻電源相連，也就是說不允許一臺電機同時接到工頻電源和變頻電源的情況出現(xiàn)。因此，在控制電路中，對各風(fēng)機電機的工頻 /變頻運行接觸器作了互鎖設(shè)計；另外，變頻器是按單臺電機容量配置，不允許同時帶多臺電機運行，為此對各電機的變頻運行也作了互鎖設(shè)計。為提高互鎖的可靠性，在 PLC 控制程序 設(shè)計時，進一步通過 PLC 內(nèi)部的軟繼電器來做互鎖。出于可靠性及檢修方面的考慮，設(shè)計了手動 /自動轉(zhuǎn)換控制電路。通過轉(zhuǎn)換開關(guān)及相應(yīng)的電路來實現(xiàn)。電氣控制線路圖見圖 8 所示。 圖 8 離心風(fēng)機控線制路圖 8 3 硬件設(shè)計 壓力傳感器的選擇 本系統(tǒng)是將傳感器安裝在礦井中，通過實時檢測礦井內(nèi)的壓力 ,換算出與設(shè)定壓力之間的調(diào)整值，通過變頻器自動調(diào)節(jié)到合適的離心風(fēng)機轉(zhuǎn)速，從而使礦井內(nèi)壓力達到設(shè)定的壓力值。 根據(jù)系統(tǒng)的具體情況，選定 MPX2020 壓阻式壓力傳感器 ， 壓阻式壓力 傳感器是利用單晶硅的壓阻效應(yīng)制成的器件。它是在單晶硅基片上用擴散工藝制成一定形狀的應(yīng)變元件，當(dāng)受到壓力作用時，使應(yīng)變元件的電阻率發(fā)生變化，電阻變化引起電路輸出電壓發(fā)生變化。壓阻式傳感器的特點有：易于小型化、易于集成化、靈敏度高、測量范圍寬、頻率響應(yīng)寬、工作可靠壽命長、受壓力影響大。壓阻式壓力傳感器廣泛應(yīng)用于流體壓力、壓差的測量。 PLC 的選擇 主控設(shè)備 PLC 選擇．國內(nèi)外各種 PLC 資料看．充分考慮工業(yè)離心風(fēng)機工作狀況和本控制系統(tǒng)的特點以及現(xiàn)有條件，最終選擇松下電工 FP0 系列 PLC 產(chǎn)品。 FP0 系列 PLC 的特點 FP0 系列 PLC 在小機殼內(nèi)匯聚了先進的功能和優(yōu)異的表現(xiàn)，包括脈沖捕捉，兩路脈沖輸出， PID， PWM，高速計數(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信，模擬量設(shè)定和時鐘功能等。主機單元是集成了 CPU，電源 (AC)，輸入輸出單元的獨立模塊，可單獨使用也可以和擴展單元任意組合使用，最多可配置 3 個擴展模塊。 I/O 點可以從最少的10 點擴展到最多的 128 點。使用時可根據(jù)實際情況進行適當(dāng)?shù)慕M合。主機和擴展單元都有專門的擴展接口，在擴展時可以直接連接，不需要連接電纜。本設(shè)計根據(jù)需要，主模塊選用 FP0C32，擴展模塊選用 FP0E16， A/D 轉(zhuǎn)換模塊采用FP0A80 模塊。 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計流程 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟附錄 1 所示， 在本系統(tǒng)的設(shè)計中，使用了一個主 模塊，一個擴展模塊，一個 A/D 轉(zhuǎn)換模塊，共使用 19 個輸入口， 12 個輸出口，在I/O 口的使用上，充分考慮了系統(tǒng)在以后擴展的需要，對一些有特殊用途的端口如 A/D 轉(zhuǎn)換模塊的接口盡量不用或者少用。為了提高系統(tǒng)的可靠性，在軟件設(shè)計時除了編制正常工作下的自動控制程序外，還在 PLC 中編制了手動控制程序，這樣做較之以往的控制系統(tǒng)有三個好處：第一，可以在系統(tǒng)安裝完成后，對各個設(shè)備進 行單個調(diào)試，以檢查設(shè)備是否工作正常；第二，可以在系統(tǒng)自動控制程序 9 出現(xiàn)錯誤時，用手動方式在 PLC 上控制系統(tǒng)的運行；第三，當(dāng)系統(tǒng)工作單元如電機出了故障時，可以手動切換出現(xiàn)故障的電機，使之停止運行，把沒有故障的電機切換入系統(tǒng)保證系統(tǒng)正常運行；正是因為有這些好處，在 PLC 上用了 12 個輸入口實現(xiàn)對手動控制程序的支持，從而大大提高了系統(tǒng)可靠性。 PLC 模塊接線圖如圖 9 所示， I/O 分配表如表 1 所示 [4]。 圖 9 PLC 接線圖 10 表 1 I/O 分配表 X0 系統(tǒng)啟動 Y0 電源指示燈 X1 系統(tǒng)停止 Y1 壓力過高指 示燈 X2 變頻器信號輸入 Y2 接變頻器 VRF 端 X3 壓力傳感器 1 信號輸入 Y4 變頻器報警 X4 壓力傳感器 2 信號輸入 Y5 電機線圈過熱報警 X5 壓力電偶傳感器信號輸入 YA 1風(fēng)機工頻運轉(zhuǎn) X6 連接上位機 YB 1風(fēng)機變頻運轉(zhuǎn) X8 1風(fēng)機工頻選擇 YC 備用系統(tǒng) X9 1風(fēng)機變頻選擇 YE 2風(fēng)機工頻運轉(zhuǎn) XA 1風(fēng)機啟動 YF 2風(fēng)機變頻運轉(zhuǎn) XB 1風(fēng)機停止 Y22 3風(fēng)機工頻運轉(zhuǎn) XC 2風(fēng)機工頻選擇 Y23 3風(fēng)機變頻運轉(zhuǎn) XD 2風(fēng)機變 頻選擇 XE 2風(fēng)機啟動 XF 2風(fēng)機停止 X20 3風(fēng)機工頻選擇 X21 3風(fēng)機變頻選擇 X22 3風(fēng)機啟動 X23 3風(fēng)機停止 變頻器容量的確定及型號選擇 變頻調(diào)速是通過變頻器來實現(xiàn)的，對于變頻器的容量確定至關(guān)重要。合理的 容量選擇本身就是一種節(jié)能降耗措施。根據(jù)現(xiàn)有資料和經(jīng)驗，比較簡便的方法有三種： (1) 電機實際功率確定發(fā) 首先測定電機的實際功率，以此來選用變頻器的容量。 (2) 公式法： 設(shè)安全系數(shù)取 ，則變頻器的容量 PB 為： PB = cosy (kW) （ 7） 式中， PM 為電機負載； HM 為電機功率。 計算出 PM 后，按變頻器產(chǎn)品目錄可選出具體規(guī)格。 In 為第 n 臺電動機的額定電流， n 為電機的臺數(shù)。在任何情況下，都不能在連續(xù)使用時超過額定電流 [5]。 (3) 電機額定電流法變頻器 變頻器容量選定過程，實際上是一個變頻器與電機的最佳匹配過程，最常