【導(dǎo)讀】在我們的日常生活中，風(fēng)機(jī)設(shè)備應(yīng)用廣泛，諸如鍋爐燃燒系統(tǒng)和烘干系統(tǒng)等。往往需要對(duì)爐膛壓力。風(fēng)速、風(fēng)量及溫度等指標(biāo)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，最常用的方法是調(diào)節(jié)風(fēng)。門或檔板開(kāi)度的大小來(lái)調(diào)整受控對(duì)象，這樣就是能量從風(fēng)門、檔板的節(jié)流中損失掉了。費(fèi)用占到生產(chǎn)的7~，而且控制精度也受到限制，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因此有必要對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行合理的改造。普通電動(dòng)機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)后，在其拖動(dòng)負(fù)載無(wú)須任何改動(dòng)的情況下，就可以。按照生產(chǎn)工藝要求調(diào)整轉(zhuǎn)速。制方案，從而降低電機(jī)功耗，達(dá)到系統(tǒng)高效運(yùn)行的目的。保證風(fēng)機(jī)的正常經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是很重要的。

　　

【正文】 5 3 5 2 0 03 2 4 0 5 2 3 2 4 0 5 2v zii il k l kd m mld???? ? ? ?? ? ? ?? 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（本科） 25 圖 28主軸撓度示意圖 彎曲撓度： 主軸撓度如圖 28 3 613m a x94 10 [ ]33 210 10 GKPly m yEI ???? ? ? ? ? ? ?? ? ? 偏轉(zhuǎn)角： 94( 2 ) 033 [ ]80 10 T l kGI?? ???? ? ? ?? ? ? ② 風(fēng)機(jī)主軸的扭轉(zhuǎn)剛度的校核計(jì)算 45 .7 3 1 0pTGI? ?? 其中： T為扭矩 T= m G為鋼的剪切彈性模量 10G M Pa?? Ip 為主軸的截面的極慣性矩 4 543 . 0 5 1 032p dI m m?? ? ? 34452 0 . 0 4 1 05 . 7 3 1 0 0 . 0 4 6 / [ ] 0 . 5 ~ 1 /8 . 1 1 0 3 . 0 5 1 0 mm?? ?? ? ? ? ?? ? ? 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（本科） 26 （ 5）主軸的臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算 2 223434 21520775 520 775 132 84 / m in 20215 .3 10 [ ( ) ][ ( ) ] 10cdnrd lm gada?? ? ???? 143 0 / m in 5 996 3 / m in r n r? ? ? 所以風(fēng)機(jī)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)安全。 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（本科） 27 第三章 風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 一、交流變頻調(diào)整的優(yōu)異特性 ⑴ 調(diào)速時(shí)平滑性好，效率高。低速時(shí)，特性靜關(guān)率較高，相對(duì)穩(wěn)定性好。 ⑵ 調(diào)速范圍較大，精度高。 ⑶ 起動(dòng)電流低，對(duì)系統(tǒng)及電網(wǎng)無(wú)沖擊，節(jié)電效果明顯。 ⑷ 變頻器體積小，便于安裝 、調(diào)試、維修簡(jiǎn)便。 ⑸ 易于實(shí)現(xiàn)過(guò)程自動(dòng)化。 ⑹ 必須有專用的變頻電源 |穩(wěn)壓器，目前造價(jià)較高。 ⑺ 在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時(shí)，低速段電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力大為降低。 二、變頻調(diào)整原理 變速調(diào)速也稱為變頻調(diào)速系統(tǒng)，它主要由變頻器和控制器兩大部分組成。變頻調(diào)速的基本原理是根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與輸入頻率成比例的關(guān)系，通過(guò)改變供給電動(dòng)機(jī)三相電源的頻率值來(lái)達(dá)到改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。 變頻器 變頻器的作用是將所接收的三相電源（如 380V， 50Hz）轉(zhuǎn)換為頻率可調(diào)節(jié)的三相電源。變頻器根據(jù)其變頻的原理分為直接變頻和間接變頻。直接變頻為交 —— 交變 頻；間接變頻為交 —— 直 —— 交變頻。間接變頻是指將交流經(jīng)整流器后變?yōu)橹绷鳎缓笤俳?jīng)逆變器調(diào)制為頻率可調(diào)的交流電 。 交 —— 直 —— 交頻器由順變器、中間濾波器和逆變器三部分組成。順變器就是整流器，它是一個(gè)晶閘管感想一橋式電路，其作用為將定壓定頻的交流電變換為可調(diào)直流電，然后作為逆變器的直流供電電源；中間濾波器由電抗器或電容組成，其作用是對(duì)整流后的電壓或電流進(jìn)行濾波；逆變器也是三相橋式整流電路，但它的作用與順變器相反，綜將直流電山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（本科） 28 變換（調(diào)制）為可調(diào)頻率的交流電，它是變頻器的主要部分。 控制器 控制器是根據(jù)變頻調(diào)速 的不同方式產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，控制逆變器中各功率開(kāi)關(guān)元件的工作狀態(tài)，使逆變器輸出預(yù)定頻率和預(yù)定電壓的交流電源?？刂破饔卸N控制方式：一種是以各種集成電路構(gòu)成的模擬控制方式；另一種是以單片機(jī)、微處理器構(gòu)成的數(shù)字控制方式。市場(chǎng)銷售的微電腦變頻器，就是使用單片微機(jī)或微處理器為控制核心的變頻器。 決定功率開(kāi)關(guān)器件（如晶閘管）動(dòng)作順序和時(shí)間分配規(guī)律的控制方法稱為脈寬調(diào)制（ PWM）方法。用這種方法通過(guò)改變矩形脈沖的寬度可以控制逆變器輸出交流基波電壓的幅值；通過(guò)改變調(diào)制矩形脈沖波形的頻率（或周期）可以控制交流基波電壓的 頻率?？刂破鬏敵鲆唤M等幅而脈沖寬度隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的矩形脈沖，用此脈沖電壓去觸發(fā)逆變器中的功率開(kāi)關(guān)器件，起到了功率放大作用。由于各個(gè)矩形脈沖波下的面積接近于正弦波下的面積，因此，逆變器的輸出電壓就接近于正弦波，這樣就能滿足變頻調(diào)速對(duì)電壓與頻率協(xié)調(diào)控制的要求。 三、變頻器控制 在此選擇交流變頻器型號(hào)為： RNB3000 電機(jī)為 Y100L24 主回路端子接線圖、控制回路接線圖如圖 3各端子說(shuō)明如表 32 圖 31變頻器接線說(shuō)明 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（本科） 29 圖 32變頻器端子說(shuō)明 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通 斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置 。 給異步電動(dòng)機(jī)供電的主電路提供控制信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)，稱為控制回路，控制電路由頻率，電壓的運(yùn)算電路，主電路的電壓，電流檢測(cè)電路，電動(dòng)機(jī)的速度檢測(cè)電路，將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的驅(qū)動(dòng)電路，以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的保護(hù)電路等組成。無(wú)速度檢測(cè)電路為開(kāi)環(huán)控；在控制電路增加了速度檢測(cè)電路，即增加速度指令，可以對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行更精確的閉環(huán)控制。 運(yùn)算電路將外部的速度，轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流，電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。 電壓、電流檢測(cè)電路為與主回路電位 隔離檢測(cè)電壓，電流等。 驅(qū)動(dòng)電路為驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路，它與控制電路隔離，控制主電路器件的導(dǎo)通與關(guān)斷。 I/O 電路使變頻更好地人機(jī)交互，其具有多信號(hào)的輸入，還有各種內(nèi)部參數(shù)的輸入。 速度檢測(cè)電路將裝在異步電動(dòng)機(jī)軸上的速度檢測(cè)器的信號(hào)設(shè)為速度信號(hào)，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。 保護(hù)電路檢測(cè)主電路的電壓、電流等。當(dāng)發(fā)生過(guò)載或過(guò)電壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓，電流值。 逆變器控制電路中的保護(hù)電路，可分為逆變器保護(hù)和異步電動(dòng)機(jī)保護(hù)兩種，保護(hù)功能如下 ： ⑴ 逆變器保護(hù) ① 瞬時(shí)過(guò)電流保護(hù)，用于逆變電流負(fù)載側(cè)短路等，流過(guò)逆變電器回件的電流達(dá)到異常值時(shí)，瞬時(shí)停止逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)，切斷電流，變流器的輸出電流達(dá)到異常值，也得同樣停止逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)。 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（本科） 30 ② 過(guò)載保護(hù)，逆變器輸出電流超過(guò)額定值，且持續(xù)流通超過(guò)規(guī)定時(shí)間，為防止逆變器器件、電線等損壞，要停止運(yùn)轉(zhuǎn)，恰當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)需要反時(shí)限特性，采用熱繼電器或電子熱保護(hù)，過(guò)載是由于負(fù)載的 GD2 過(guò)大或因負(fù)載過(guò)大使電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)而產(chǎn)生。 ③ 再生過(guò)電壓保護(hù)，應(yīng)用逆變器使電動(dòng)機(jī)快速減速時(shí)，由于再生功率使直流電路電壓升高，有時(shí)超過(guò)容許值，可以采取停止逆變器 運(yùn)轉(zhuǎn)或停止快速的方法，防止過(guò)電壓。 ④ 瞬時(shí)停電保護(hù)，對(duì)于毫秒級(jí)內(nèi)的瞬時(shí)斷電，控制電路工作正常。但瞬時(shí)停電假如達(dá)數(shù) 10ms 以上時(shí)，通常不僅控制電路誤動(dòng)作，主電路也不供電，所以檢測(cè)出后使逆變器停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 ⑤ 接地過(guò)電流保護(hù)，逆變器負(fù)載接地時(shí)，為了保護(hù)逆變器，要有接地過(guò)電流保護(hù)功能。但為了保證人身安全，需要裝設(shè)漏電保護(hù)斷路器。 ⑥ 冷卻風(fēng)機(jī)異常，有冷卻風(fēng)機(jī)的裝置，當(dāng)風(fēng)機(jī)異常時(shí)裝置內(nèi)溫度將上升，因此采用風(fēng)機(jī)熱繼電器或器件散熱片溫度傳感器，檢測(cè)出異常后停止逆變電器工作。 ⑵ 異步電動(dòng)機(jī)的保護(hù) ① 過(guò)載保護(hù)，過(guò)載檢測(cè)裝置與逆變 器保護(hù)共用，但考慮低速運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)熱時(shí)，在異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)埋入溫度檢出器，或者利用裝在逆變器內(nèi)的電子熱保護(hù)來(lái)檢出過(guò)熱。動(dòng)作過(guò)頻時(shí)，應(yīng)考慮減輕電動(dòng)機(jī)負(fù)荷，增加電動(dòng)機(jī)及逆變器的容量等。 ② 超速保護(hù)，逆變器的輸出頻率或者異步電動(dòng)機(jī)的速度超過(guò)規(guī)定值時(shí)，停止逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)。 ⑶ 其他保護(hù) ① 防止失速過(guò)電流，加速時(shí)，假如異步電動(dòng)機(jī)跟蹤遲緩，則過(guò)電流保護(hù)電路動(dòng)作，運(yùn)轉(zhuǎn)就不能繼續(xù)進(jìn)行。所以，在負(fù)載電流減小之前要進(jìn)行控制，抑制頻率上升或使頻率下降。對(duì)于恒速運(yùn)轉(zhuǎn)中的過(guò)電流，有時(shí)也進(jìn)行同樣的控制。 ② 防止失速再生過(guò)電壓，減速時(shí)產(chǎn)生的再生能量使 主電路直流電壓上升，為防止再生過(guò)電壓電路保護(hù)動(dòng)作，在直流電壓下降之前要進(jìn)行控制，抑制頻率下降，防止不能運(yùn)轉(zhuǎn)。 在風(fēng)機(jī)測(cè)試過(guò)程中，要求風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不變。但是在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，風(fēng)機(jī)需要有不同的轉(zhuǎn)速，當(dāng)然也是為了節(jié)能方面的考慮。因此，對(duì)風(fēng)機(jī)的交流異步電機(jī)的調(diào)速就是對(duì)風(fēng)機(jī)的山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（本科） 31 調(diào)速過(guò)程。 隨著新型電力電子器件的發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)崛起，它幾乎和計(jì)算機(jī)控制一樣，成為了現(xiàn)代交流傳動(dòng)調(diào)速技術(shù)領(lǐng)域的主要標(biāo)志之一。 20 世紀(jì) 70 年代后，大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，以及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，使得交流電力拖動(dòng) 系統(tǒng)逐步具備了寬的調(diào)速范圍、高的穩(wěn)速范圍、高的穩(wěn)速精度、快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及在四象限作可逆運(yùn)行等良好的技術(shù)性能，在調(diào)速性能方面可以與直流電力拖動(dòng)媲美。在交流調(diào)速技術(shù)中，變頻調(diào)速具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，并且它的調(diào)速性能與可靠性不斷完善，價(jià)格不斷降低，特別是變頻調(diào)速節(jié)電效果明顯，而且易于實(shí)現(xiàn)過(guò)程自動(dòng)化，深受工業(yè)行業(yè)的青睞。 變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速原理如圖 33。 圖 33風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置流程圖 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（本科） 32 致 謝 通過(guò) 兩個(gè)多月 的努力，我的畢業(yè)論文《 風(fēng)機(jī) 控制系統(tǒng)的改造 》終于完成了，這意味著大學(xué)生活即將結(jié)束。在大學(xué)階段，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺，這除了自身的努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵(lì)是分不開(kāi)的 。 在此，我要 非常感謝 給予我論文指導(dǎo)的各位老師 、 說(shuō)一聲你們辛苦了。你們 在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段 —— 畢業(yè)設(shè)計(jì)階段給自己的指導(dǎo)，從最初的定題，到資料收集，到寫作、修改，到論文定稿，她們給了我耐心的指導(dǎo)和無(wú)私的幫助。為了指導(dǎo)我們的畢業(yè)論文，她們放棄了自己的休息時(shí)間，她們的這種無(wú)私奉獻(xiàn)的敬業(yè)精神令人欽佩，在此我向她們表示我誠(chéng)摯的謝意。同時(shí)，感謝所有任課老 師和所有同學(xué)在這四年來(lái)給自己的指導(dǎo)和幫助，是他們教會(huì)了我專業(yè)知識(shí)，教會(huì)了我如何學(xué)習(xí)，教會(huì)了我如何做人。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進(jìn)步，在此向他們表示我由衷的謝意 。 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（本科） 33 參考文獻(xiàn) ⒈ 曹承志 .電機(jī)、拖動(dòng)與控制 [M」 .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 2021. ⒉ 原魁 ,劉偉強(qiáng) .變頻器基礎(chǔ)及應(yīng)用 1999. ⒊ 清華大學(xué)航天航空學(xué)院流體聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室 朱之墀 黃東濤 李嵩 ， 1999. ⒋ GB:123685 通風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力性能試驗(yàn)方法， 1996. ⒌ 孫淮清，王建中編著．流量測(cè)量節(jié)流裝置設(shè)計(jì) 手冊(cè)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 ⒍ 王家禎，王俊杰 .傳感器與變送器附 ].北京 :清華大學(xué)出版社， 1996. ⒎ 楊樂(lè)平 .LabVIEW 高級(jí)程序設(shè)計(jì) [M].清華大學(xué)出版社， 2021. ⒏ 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