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            變頻器在多臺風機起動、調速系統中的應用

            發布時間: 2022-01-16  點擊次數: 216次

            變頻器在多臺風機起動、調速系統中的應用

             

            在工業控制領域變頻調速正越來越普遍地使用于各種調速系統中,它具有體積小、重量輕、安裝操作簡單、數據可靠、性能穩定、節電等優點。用在風機、水泵調速控制系統中具有軟起動功能,減少了對電網的污染。而單臺變頻器既可用于多臺風機軟起動又可用于對某臺風機調速,這在某些應用場合具有非常重要的現實意義。

            新疆南部盛產棉花,相應建有許多棉花加工廠。在加工廠中不同工序間使用風機管道傳送棉花,整個工廠大約有40臺功率分別為15kW至75kW的風機,每一工序由3~4臺風機分別控制不同的輸送風管并由同一只配電柜供電。原系統采用Y-Δ轉換方式起動風機,起動時對電網有一定的沖擊。由于風機無法調速,使同一工序中的棉花輸送速度不能完全一致,雖該系統對輸送速度的控制要求并不很高,但長時間的累計誤差導致管道堵塞的現象還是時有發生。一旦發生堵塞,必須關閉多道工序的風機,這影響了生產效率。針對這一情況,我們使用了PLC控制的變頻調速系統,合理經濟地解決了起動沖擊電流和棉花堵塞的問題。

            二、系統介紹

            1、系統構成

            圖1 系統原理圖

            本系統應用于四臺風機組成的某一工序中,四臺風機的功率均為55kW,系統主電路如圖1所示。變頻器輸出端通過接觸器Q11、Q21、Q31、Q41分別控制四臺電機,同時,接觸器Q12、Q22、Q32、Q42經熱繼電器分別將電機連接至電網。在本系統中,變頻器使用了日本安川公司的VS616G555kW。

            用于邏輯控制和軟件連鎖的PLC采用了日本三菱公司的FX2-48點,其輸出點通過中間繼電器J控制相對應的接觸器,如圖2所示。

            圖2 PLC邏輯控制圖

            2、工作原理

            該系統改造的主要目的有兩點:

            • 替代原有的Y-Δ起動方式以減少風機起動時對電網的沖擊;

            • 操作工可根據情況對某臺風機調速,杜絕棉花堵塞現象的發生。

            以風機M1為例:起動時首先Q11閉合,風機變頻軟起動,當到達同步轉速后,按“切換按鈕”,使Q11、Q12切換,Q11接至電網。依此類推,可分別起動每臺風機。如果某臺風機需要調速,則由變頻器直接驅動,根據要求調速。

            3、技術關鍵

            本系統由于采用單臺變頻器多電機切換,因此切換時對變頻器的保護是控制系統可靠運行的關鍵,系統中采用了硬件和軟件相配合的雙重保護。硬件連鎖中,充分利用了安川變頻器多機能輸入、輸出接點。起動過程中,當PLC接到起動信號后,將首先判別變頻器是否有0Hz信號,以此保證電機必須由0Hz開始起動;為減少切換時的電流沖擊,只有當變頻器輸出頻率達到50Hz時,才可切換至電網。切換時,當Q11斷開前,必須將變頻器輸出置零,而且Q11和Q12通過硬件連鎖以保證不會同時閉合。在本系統中,將變頻器8號多機能輸入接點設置為“外部自由運轉停止”功能用于切換時保證變頻器輸出為零;25號多機能輸出接點設置為“0Hz信號”、28號多機能輸出接點設置為“50Hz信號”供系統起動和切換時檢測,輸出接點輸入PLC通過軟件連鎖,反饋至變頻器輸入接點。PLC保證變頻器不會同時帶動兩臺風機。風機起動、切換過程如圖3所示。

            圖3 起動、切換流程框圖

            4、調試過程 

            在調試過程中發現,切換時由于接觸器釋放和吸合存在著的延時,電機的轉速會隨著負載的不同而下降,這使電機切換至電網時產生電流沖擊。在這種情況下,對不同負載的風機的切換頻率進行了不同的設置,令切換頻率均大于50Hz,慣量小的負載切換頻率設置高一些,慣量大的負載設置小一些,通過切換時檢測電流設置相應的切換頻率,使每臺風機切換時的沖擊電流能夠控制在2倍以內,小于原先的Y-Δ起動方式。并且利用變頻器調節風機的轉速,很好地解決了棉花的堵塞問題。

            三、結束語

            本系統在新疆阿拉爾棉花加工廠運行至今已近一年,實踐證明,變頻器在多臺風機起動、調速系統中的應用,既減少了風機起動時的沖擊電流,節省了多臺軟起動器的投資,又解決了某臺風機需要調速的要求,不但滿足了生產工藝提高了生產效率,又減少了設備改造資金的投入,在棉花加工行業或相似系統中具有很好的推廣價值。

             

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