【正文】 機工作輪葉片安裝角 ,此為軸流風機基本調(diào)節(jié)方法 。風門 (擋板 )調(diào)節(jié) 。改變?nèi)~片數(shù)調(diào)節(jié) 。聯(lián)合調(diào)節(jié)等等。調(diào)節(jié)時要兼顧高效和初投資。如鼓風機初始風量選型過大而風壓合適，這種情況下不宜單純從降低風量節(jié)能的角度實現(xiàn)變頻調(diào)速，并且鼓風機更不能僅實現(xiàn)低頻恒定運轉。 （ 2） 鼓風機實施變頻調(diào)速后，要達到與生產(chǎn)同步 ， 應合理確定升頻、降頻信號的選取點。問題是信號從哪一個地方取最合適、最經(jīng)濟、最方便。②從程序段上取 ,如在程序段上顯示“ 1”時發(fā)出信號 ,使變頻器動作，鼓風機高頻全速運轉。綜合這 3種方案來看，第 2種方案應為優(yōu)選，原因是除了經(jīng)濟、方便外，更重要的是其簡單及高可靠性。所以 啟動信號應從第 5 個程序段上取，即顯示“ 5”時，即是變頻器的升頻信號，而降頻信號可在吹風結束程序段上顯示“ 2”時取，確保了變頻器帶動鼓風 機與生產(chǎn)的同步性，同時也給變頻器的升降頻過程留出了足夠的時 間。變頻調(diào)速技術在鼓風 10 機上的應用體現(xiàn)在吹風時的少量節(jié)電及制氣時低頻運轉 (如 20 Hz)狀態(tài)的大量節(jié)電。如低頻定得過高，節(jié)電效果就不理想了。當磁場旋轉時，位于該磁場中的轉子繞組將切割磁力線，并在轉子繞組中產(chǎn)生相應的感應電動勢和感應電流，而此感應電流又將受到旋轉磁場的作用而產(chǎn)生電磁力，即轉矩，使轉子跟隨旋轉磁場旋轉。因此，電動機的轉向也將 發(fā)生改變。因此，可以通過改變該電源的頻率來實現(xiàn)對異步電動機的調(diào)速控制。 在電動機調(diào)速時，一個重要的因素時希望保持每極磁通量 m? 為額定值不變。對于直流電機來說，勵磁系統(tǒng)是獨立的，所以只要對電樞反應的補償合適，保持 m? 不 11 變是很容易做到的。 三相異步電機定子每相電動勢的有效值是 : Eg = ? n1? kn1? m? 式中 :Eg氣隙磁通在定子每相中感應電動勢有效值，單位為 V； f1定子頻率，單位位 HZ； n1定 子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)； kn1基波繞組系數(shù)； m? 每極氣隙磁通量，單位位 Wb； 由公式可知，只要控制好 Eg 和 f1，便可以控制磁通 m? 不變。由上式可知，要保持 m? 不變，但頻率 f1 從額定值f1n 向下調(diào)節(jié)時 ，必須同時降低 Eg。 低頻時， U1 和 Eg都較小，定子阻抗壓降所占的份量都比較顯著，不能在忽略。帶定子壓降補償?shù)暮銐侯l比控制特性為 b線，無補償?shù)臑?a線。 圖 4 恒壓頻比控制特性 （ 2）基頻以上調(diào)速 在基頻以上調(diào)速時，頻率可以從 f1n 往上增高，但電壓 U1 磁通與頻率成反比的降低，相當于 直流電機弱磁升速的情況。如果電動機在不同的轉速下都具有額定電流，則電動機都能在溫升容許的條件下長期運行，這時轉矩基本上隨磁通變化。 圖 5 異步電動機變頻調(diào)速控制特性 調(diào)速控制風量的節(jié)能原理 與風門控制風量方式相比 ,采用調(diào)速控制風量有著明顯的節(jié)能效果 。圖中，曲線 1 為風機在恒速 n1 下的風壓 —— 風量（ HQ） 特性；曲線二為管網(wǎng)風阻特性 (風門開度全開 ) 。根據(jù)工藝要求，風量從 Q1 降至 Q 2 有兩種控制方法 。風機轉速不變，調(diào)節(jié)風門 (開度減小 )，即增加管網(wǎng)阻力，使管網(wǎng)阻力特性變到曲線 3，系統(tǒng)工作點由 A 移到 B。 ( 2 ) 調(diào)速控制 。工作點由原來的 A 點移到 C 點 。 13 圖 6 節(jié)能原理圖 變頻調(diào)速控制的優(yōu)點 變頻控制的優(yōu)點除節(jié)能外，還有以下幾點 : ( 1 ) 精確的速度控制 。也就是說， 1對磁極的電動機 ,轉速可以以每分鐘不到 1 轉的速率調(diào)節(jié) 。 ( 2 ) 軟起動 。通常高壓風機容量都較大 ( 45 kW 以上 ) ,直接起動時沖擊電流很大 ( 5～ 7 倍額定電流值 ) ，造成對電網(wǎng)的干擾，同時對電網(wǎng)容量的要求也相應增加；即使安裝 附加的起動裝置 ，沖擊電流仍然相當大 。 ( 3 ) 完善的保護功能 。這種自我保護的功能，不僅保護了變頻電源，還保護了電機不被損壞 。變頻器操作十分簡單，通過按鍵就能設置各種參數(shù)、完成起動和停機操作，特別是簡化了風機起動的操作過程 。而對變頻器 —— 電動機 —— 風機的傳動系統(tǒng)，風機風門始終在全開位置，不需要調(diào) 14 節(jié)風門，只要操作按鈕就能完成起動和精確的速度控制。推廣應用變頻調(diào)速控制技術，提高經(jīng)濟效益，節(jié)約能源，已刻不容緩 。 1)通用型變頻器通常指沒有矢量控制功能的變頻器，也稱簡易變頻器。 3)專 用變頻器專門針對某種類型的機械而設計的變頻器，如水泵、風機用變頻 器，電梯專用變頻器，起重機械專用變頻器，張力控制專用變頻器等。為了最大程度的節(jié)電，鼓風機應做到升頻時快速達到高頻高速，降頻時快速達到低頻低速 ,然后恒頻低耗 運轉。如功率選高些，可使變頻器牽制鼓風機電機快速升頻或降頻，減少了這兩個階段的電耗，并且在鼓風機的低頻運轉階段頻率還可再低些，節(jié)電效果會更加突出，一般情況下變頻器功率高出鼓風機電機銘牌功率 10%－ 20%，即可達到良好的效果。故電流的脈動幅度和起動瞬間的沖擊電流較大，起動過程中的加速電流也較大。 1)在變 頻器和電動機之間接入輸出電抗器，如圖 7 中的 L0 ， L0 可對沖擊電流起 緩沖作用，以保護變頻器。 3)加速時間和減速時間應預置得長一些，在設備要求快速起動和快速停機的情況下，變頻器的容量不宜選得太小。應注意幾點： 。 U、 V、 W是變頻器的出端，接線時千萬要搞清這一點，萬一將電源進線接到了 U、 V、 W端，則不管哪個逆變管導通，都將引起兩相間的短路而將逆變管迅速燒壞，如圖 9所示。 ，最好用調(diào)換變頻器輸出端相序的方法（也可調(diào)換電動機的接線）不要用調(diào)換控制端子 FWD 或 REV 的控 制信號來改變電動機的旋轉方向。 （ 2）變頻器控制電路的接線 變頻器的控制電路大體可分為模擬量控制和開關量（或稱數(shù)字量）控制兩種。模擬量信號的抗干擾能力較低，因此必須使用屏蔽線。屏蔽層的另一端應該懸空。 b．開關量控制線如啟動、點動、多擋轉速控制等的控制線，都是開關量控制線。但開關量的抗干擾能力較強，故在距離不遠時，允許不使用屏蔽線，但同一信號的兩根線必須相互絞在一起。（小于 20 米）如果操作臺離變頻器較遠，應該先將控制信號轉變成能遠距離傳 送的信號，（中間加裝信號轉換及放大電路）再將能遠距離傳送的信號轉變成變頻器所要求的信號。即當變頻器和其他設備，或有多臺變頻器一起接地時，每臺設備都必須分別和地相接，如圖 11 所示；不允許將一設備的接地端和另一臺設備的接地線相接后再接地，如圖 12所示。 [8] 圖 10 屏蔽接線法 圖 11 正確接地 圖 12 錯誤接地 18 PLC 的選型 PLC 從結構上分， 可 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、 I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。而且 PLC 采用了許多硬件和軟件抗干擾措施。 ，對供電系統(tǒng)及輸入線路采用多種形式的濾波，減少高頻干擾。 軟件方面 : 。這樣，一旦外界調(diào)節(jié)正常后，便可以恢復故障發(fā)生前的狀態(tài)，恢復原來的工作。一些 PLC 還根據(jù)具體問題設計了如步進梯形指令等，進一步簡化了編程。功能完善、通用性強、體積小、能耗低、性能價格比高。 PLC 和變頻器對系統(tǒng)的控制原理 變頻運行時，利用 PLC 實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、過程控制和變頻調(diào)節(jié)鼓風機 的轉速。當實際壓力低于設定壓力時 ,根據(jù)偏差進行 PID 數(shù)據(jù)處理，通過 D/A 轉換后發(fā)出指令，使變頻器輸出頻率升高，增加鼓風機轉速 ,兩臺 風機最大流量無法滿足要求時，備用風機變頻啟動 ,并聯(lián)運行 ,使實行壓力達到設定壓力要求；反之則逆運行，使壓力在波動時保持穩(wěn)定。 [10] 19 圖 13 PLC變頻控制原理圖 I/O 口的分配 下面是鼓風機與變頻器組 成的系統(tǒng)的 I/O口分配 輸入設備 輸入地址 輸出設備 輸出地址 工頻（ SA1） X0 接觸器 KM1 Y0 壓力傳感器 X1 接觸器 KM2 Y1 電源通電（ SB1） X2 接觸器 KM3 Y2 正轉起動按鈕（ SB2） X3 正轉起動端 Y3 反轉起動按鈕（ SB3） X4 反轉起動端 Y4 電源斷電按鈕（ SB4） X5 蜂鳴器報警 Y5 變頻制動按鈕（ SB5） X6 指示燈報警 Y6 電動機過載（ FR） X7 電動機過載指示燈 Y7 變頻故障 X10 20 外部接線 PLC 與變頻器的外部接線如下圖所示： 圖 14 PLC與變頻器的外部接線 圖 4 系統(tǒng)軟件設計 梯形圖程序 梯形圖程序如下： 21 程序說明 （ 1）合上空氣開關，接通電源。 （ 2）將轉換開關 SA1 撥向“工頻”，按下電源通電按鈕 SB1，鼓風機在工頻狀態(tài)下運行。 （ 4）可以通過開關 SB SB3控制鼓風機的正反轉。 （ 6）可以通過調(diào)節(jié)頻率設定器 RP使鼓風機處于不同的頻率運行。 22 變頻器干擾其他設備的根本原因，是因為其輸入和輸出電流中具有高次諧波成分。由于絕大多數(shù)逆變橋都采用 SPWM調(diào)制方式，其輸出電壓為占空比按正弦規(guī)律分布的系列矩形波。 ５ .１變頻器的抗干擾措施 針對干擾的不同傳播方式，可采用各種相應的抗干擾措施，主要有以下方法。 (2)對于通過電路傳導的干擾，主要通過增大線路在干擾頻率下的阻抗來削弱。 (3)對于通過空中輻射方式傳播的干擾，主要通過吸收的方法來削弱。 在變頻器的輸出側和電動機之間串入濾波電抗器 LD，可以濾除輸出電流中的諧波成分。 2. 儀器側 (1)電源隔離法：因為變頻器輸入側的諧波電流常常從電源側進入各種儀器， 故在受干擾儀器的電源側采用有效的隔離和濾波措施。 因為變頻器在運行中會產(chǎn)生比較大的電磁干擾，為保證 PLC 不因變頻器主電路斷路器以及開關器件等產(chǎn)生的干擾而出現(xiàn)故障，連接時還應注意以下問題 : （ 1）對 PLC 及變頻器本身應按規(guī)定的接線標 準和接地條件進行良好的接地，且在接地時應將兩者很好地分開。 （ 3）當兩者需要安裝于同一面配電柜中時，應盡量將負載和控制線路分開。 23 6 結束語 本文通過 PLC 和變頻器來控制鼓風機的變頻調(diào)速，經(jīng)過調(diào)試和運行，基本完成了所需要的控制要求，其中變頻調(diào)速有非常重要的作用，它不僅節(jié)能還有很多其他的優(yōu)點。 PLC 對整個系統(tǒng)的控制簡單方便，與單片機和傳統(tǒng)的繼電器控制相比 提高了系統(tǒng)控制的準確性和可靠性。然后，我還要感謝我的同學，在日常的生活和學習中給予我?guī)椭? 24 參考文獻 [1] 韓安榮 .通用變頻器及其應用 .機械工業(yè)出版社 [2] 黃運生 ,陳學 .鼓風機變頻調(diào)速系統(tǒng) 的節(jié)能分析 .中南工業(yè)大學學報 ,1997 4月 28(2) [3] 尚緒永 ,吳兆坤 .水煤氣爐鼓風機的變頻調(diào)速 .煤氣與熱力 ,2020 7 [4] 宮浩然 .基于 PLC控制的變頻調(diào)速在物料攪拌系統(tǒng)中的應用 ,武漢理工大學 [5] 翟廣勝 .變頻器選擇方法及應用 .設備管理與維修 ,2020 1 [6] 朱正中 ,胡亞非 .風機變頻調(diào)速應用綜述 .煤礦機械 ,2020(7) [7] 張燕賓 .變頻器的選型與安裝 .電氣時代 ,2020(1) [8] 曲海波 ,譚業(yè)軍 .通用型