【正文】 n=ns(1s)=50f1 (1s)/np 式中 : n電動機實際轉(zhuǎn)速 s異步電動機的轉(zhuǎn)差率 由式 (2)可知，改變參數(shù) f1,s 中的任意一個就可以改變電動機的轉(zhuǎn)速，即對異步電動機進行調(diào)速控制。當將三相異步電動機繞組的任意兩相進行交換時，所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的方向?qū)l(fā)生改變。 [3] 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計 變頻器的選型 變頻調(diào)速的基本原理 當在一臺三相異步電動機的定子繞組上加上三相交流電壓時，該電壓將產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，其速度由定子電壓的頻率所決定。 （ 4） 應(yīng)充分考慮鼓風(fēng)機實施變頻調(diào)速后在頻率從低頻到高頻爬升階段的能耗，給鼓風(fēng)機提速留出適量的時間，不能主觀的認為在制氣階段頻率可降至零，以最大限度的節(jié)電，因為鼓風(fēng)機在頻率爬升階段運轉(zhuǎn)電流很大，甚至超出正常電流的 30 %－ 50%,這階段時間過長，節(jié)電效果會很差，時間過短變頻器會因過 流而保護。 （ 3） 鼓風(fēng)機實施變頻調(diào)速后應(yīng)掌握好節(jié)電和節(jié)能的關(guān)系 ,找出最佳平衡點，達到既節(jié)電而發(fā)生爐產(chǎn)氣能力、產(chǎn)氣率變化又不大的目的。具體實施時，還應(yīng)充分考慮變頻器帶動鼓風(fēng)機的時間，否則生產(chǎn)階段進入吹風(fēng)過程時 ，鼓風(fēng)機從低速開始加速，風(fēng)量風(fēng)壓還遠未達到要求，對生產(chǎn)影響大。③從各氣動或液動閥門上行程開關(guān)取信號。大致有 3 個方案：①從時間段上取，如吹風(fēng)定為70 s，在吹風(fēng)時間達到 70 s 時，發(fā)出降頻信號，使變頻器帶動鼓風(fēng)機電機低速運轉(zhuǎn)。根據(jù)水煤氣的生產(chǎn)特點，鼓風(fēng)機的高頻全速運轉(zhuǎn)應(yīng)在吹風(fēng)階段，而低頻運轉(zhuǎn)應(yīng)在制氣階段，那么可以在對發(fā)生爐鼓完風(fēng)后取一個信號使鼓風(fēng)機低速運行，而在制氣結(jié)束后取一個信號使鼓風(fēng)機全速運行。如某鼓風(fēng)機設(shè)計風(fēng)量為 10000 m3 /h，實際僅需 6000 m3 /h，因轉(zhuǎn)速與頻率成正比，風(fēng)量與頻率成正比，風(fēng)壓與頻率的平方成正比，風(fēng)機消耗功率與頻率的立方成正比，若將頻率降低至 30 Hz 可滿足要求，節(jié)電率也非常高，但風(fēng)壓卻降 低至 36%，不能滿足水煤氣生產(chǎn)過程要求。 鼓風(fēng)機變頻調(diào)速 （ 1） 鼓風(fēng)機實施變頻調(diào)速應(yīng)結(jié)合發(fā)生 爐的特點來考慮，綜合考慮頻率對風(fēng)量、風(fēng)壓的影響 ,否則實施后效果可能會很差。 （ 2） 鼓風(fēng)機變速的調(diào)節(jié) 對于鼓風(fēng)機變速調(diào)節(jié)，一般選用效率不高而簡單的調(diào)速方式時，初期投資低而運行費用高；采用效率高而復(fù)雜的調(diào)節(jié)時，效果相反。改變?nèi)~片寬度調(diào)節(jié) 。更換工作輪調(diào)節(jié) 。前倒流器調(diào)節(jié) ,此為離心式風(fēng)機基本調(diào)節(jié)方式 ,軸流風(fēng)機亦可用 。 風(fēng)量調(diào)節(jié)又具體分為 2 類 :鼓風(fēng)機恒速的調(diào)節(jié)和鼓風(fēng)機變速的調(diào)節(jié)。 圖 3 HQ 曲線 當風(fēng)機的管網(wǎng)風(fēng) 阻保持不變時，其風(fēng)量 Q 與通風(fēng)阻力 f 按阻力定律變化，即f=R?Q2 ，它對應(yīng)的曲線稱為風(fēng)阻特性曲線。 其中 Qe是風(fēng)機額定風(fēng)量； He 是風(fēng)機的額定風(fēng)壓； PHe 是風(fēng)機的額定軸功率；nHe 是風(fēng)機的額定轉(zhuǎn)速。根據(jù)風(fēng)機參數(shù)的比例定律，在不同轉(zhuǎn)速時的 HQ 曲線如圖 3所示。 風(fēng)機的基本參數(shù)有：風(fēng)量 Q，風(fēng)壓 H 及風(fēng) 阻 R。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)機采用變頻器進行調(diào)節(jié)，節(jié)能效果明顯。但目前的情況是，很大一部分風(fēng)機不是在設(shè)計工況下運行，而是 處于變工況下運行，為滿足其要求 ,就需對風(fēng)機進行調(diào)節(jié)。 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)機的變頻調(diào)速，實現(xiàn)系統(tǒng)的功能。送風(fēng)量調(diào)節(jié)器接受風(fēng)量反饋信號，及時反映送風(fēng)量的變化，以提高調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。由于送風(fēng)量調(diào)節(jié)器與引風(fēng)負壓調(diào)節(jié)器之間有動態(tài)補償信號，此時引風(fēng)負壓調(diào)節(jié)器也同時動作，這樣 就保證了燃燒控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)動作。 [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 當負載蒸汽量變化時，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，及時調(diào)節(jié)給煤量，以適應(yīng)負載的變化。鍋爐運行時，蒸汽壓力和蒸汽生產(chǎn)量直接反映了鍋爐燃燒發(fā)熱量。爐膛負壓控制主要通過變頻器 2來實現(xiàn)。通常燃煤鍋爐的運行都要求爐膛負壓保持在 20 40Pa 的范圍內(nèi)，如果爐膛負壓太小，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。這主要通過變頻器 1調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)速來 實現(xiàn)。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)機控制回路。不考慮系統(tǒng)間的耦合。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)在鍋爐運行過程中相互耦合，所以控制起來非常困難。下面以 20t 燃煤蒸汽鍋爐為例，介紹變頻器的應(yīng)用。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。 過去，當需要調(diào)節(jié)風(fēng)量或流量時，采用的辦法是調(diào)節(jié)風(fēng)門或節(jié)流閥 的開啟程度，不改變電動機的運行狀況 .這種方法雖然簡單，但是不能節(jié)省電能，這是很不經(jīng)濟的 .采用變頻器對風(fēng)機、水泵及油泵進行速度控制，實現(xiàn)調(diào)節(jié)風(fēng)量和流量，對于節(jié)約能源，提高經(jīng)濟效益具有重要意義。機械行業(yè)中應(yīng)用變頻器是改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、實現(xiàn)機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) 。 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)用于交流電動機速度控制，“變頻調(diào)速”幾乎成了自動化的代名詞。 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)。我國在用電機拖動系統(tǒng)的總體裝備水平僅相當于發(fā)達國家 50 年代水平。我國電機的總裝機容量已達 4億千瓦，年耗電量達 6000 億千瓦時，約占工業(yè)耗電量的 80%。 由此可見，對能源的有效利用在我國已經(jīng)非常迫切。如果進行單位 GNP 能耗（噸標準煤 /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 倍、 倍、 倍、 倍、 倍、 倍、 倍、和 倍。有資料表明，受資金、技術(shù)、能源價格的影響，中國能源利用效率比發(fā)達國家低很多。 能源工業(yè)作為國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，對于社會、經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高都極為重要。而能源的開發(fā)與利用又對環(huán)境的保護有著重大影響。能源的緊張不僅制約了相當多發(fā)展中國家的經(jīng)濟增長，也為許多發(fā)達國家?guī)砹讼喈敶蟮膯栴}。另外，通過 PLC 對整個工業(yè)系統(tǒng)的控制，很好地實現(xiàn)了控制要求， 相比繼電器和單片機控制， PLC 控制提高了系統(tǒng)控制的準確性和可靠性。所以，節(jié)能對工業(yè)生產(chǎn)具有很大的意義。 河南科技學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 論文題目： 基于 PLC 的鼓風(fēng)機變頻調(diào)速系統(tǒng) 學(xué)生姓名： 吳君挺 所在院系： 機電學(xué)院 所學(xué)專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 導(dǎo)師姓名： 王玉萍 完成時間： 2021 年 5 月 20 日 1 摘 要 當前全球經(jīng)濟發(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多發(fā)展中國家的經(jīng)濟增長，也為許多發(fā)達國家?guī)砹讼喈敶蟮膯栴}。變頻調(diào)速系統(tǒng)在我國將有非常巨大的市場需求， 變頻器對風(fēng)機、水泵及油泵 進行速度控制，實現(xiàn)對風(fēng)量和流量的調(diào)節(jié)，對于節(jié)約能源，提高經(jīng)濟效益具有重要意義。 關(guān)鍵詞： PLC，變頻器，變頻調(diào)速 ,鼓風(fēng)機 2 The frequency conversion velocity modulation system of the air blower based on PLC Abstract In the current global