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变频调速技术在干燥设备上的应用
xiao_xiao1 发表于 2009/6/16 14:40:28 551 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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随着变频技术的发展，交流电机的变频调速技术已经有着广泛的应用，这项技术已经广泛的应用到人们的日常生活和工农业生产当中。由于电子技术的飞速发展，变频器的性能也有了极大的提高，不但能在工频以下实现电机的无级调速;而且从50赫兹到1000赫兹范围内也能实现调速，具有启动平稳，噪音小能确保系统安全、稳定、长期可靠运行的优点。
干燥设备就是以雾化系统为核心，以引风机、送风机为运送能源工具的一种成型设备。将液体通过输送泵输送到雾化器（离心喷雾干燥机的雾化器是高速电机通过离心力的作用把液体喷甩成雾状，压力喷雾干燥机是通过高压泵使液体变成小雾滴，）然后雾状的液滴遇到热空气变成粉末或小颗粒，这种粉末或小颗粒具有良好的流动性和溶解性；同时便于包装，运输方便。近几年喷雾干燥设备有了飞速的发展，关键在于它所生产的产品应用的广泛性，其次就是有相关的具有节电，使电机能平稳调速的变频调速器的配套使用。
2 变频器在干燥设备中的应用原理
一般情况下根据所喷的物料的性质（流动性，粘度，比重等）来选定所用变频器的类型（风机类，泵类等），根据电机的功率选择变频器的容量。然后设定或改变电机的频率，有的时候可以用温度、流量、负压（由于干燥设备是密闭的环境，当引风机工作的时候干燥塔内会产生负压）或者压力信号来实现对频率的自动控制，进而改变了电机的转速。可以说在干燥设备这个系统中，核心部件都用到了变频调速器。引风机、送风机用变频器的目的是保持系统热量的均匀和热能的充分利用及系统的稳定。另一方面是节约电能。输送泵用变频器在于能够定时定量的输送液体，随着温度的变化控制进料量。雾化器上配装变频器可以提高其转速，使物料成均匀的雾滴，能得到均匀的颗粒状或粉末状的产品。
3 变频器的选型及调试
（1）选择变频器首先要根据电机选择变频器的相数（单相或者三相）及电压;根据所控制电机的功率来选择变频器的容量，变频器的容量要大于或等于被控电机的功率；根据电机的电流来选择变频器的输出电流，二者的电流要一致;根据电机的额定转速及频率来选择变频器的最高频率、最低频率、基本频率及转折频率；特殊情况下还要对变频器提出更高的要求，如使用的环境，外围的温度、湿度等等。
（2）变频器的参数的选择及设置是保证负载正常运行的前提。比如变频器根据负载的转动惯量的大小，在启动和停止电机时所需的时间是不相同的，设定时间过短会导致变频器在加速时过电流、在减速时过电压保护；设定时间过长会导致变频器在调速运行时使系统变得调节缓慢，反应滞后，反应能力差，好长时间使电机达不到欲设的转速，系统易处在短期不稳定状态中。总之，启动和停止时间的长短取决于电机的转速的高低和负载的大小。
4 应用实例
（1）变频器控制高速雾化器的应用（如图1所示）
图1 变频器控制雾化器原理图
说明：因选用变频器的不同参数的设置也不同。下面就以丹佛斯VLT2800变频器和艾默生EV2000变频器为例进行简单的说明。
就目前所生产的变频器其功能相当复杂，参数也是非常的多。丹佛斯VLT2800（从个人的应用经验认为比较适合3kW以下的电机）的参数设定如下：电机的功率，电机的电流，电机的电压，电机的频率，电机的负载特性—恒转矩负载，V/F方式—直线，语言种类，本机/远程操作，本机参考值（在运行过程中可以改变，要改变电机的转速就通过此参数），本机开环控制，电机的转速(60*频率)/级对数，输出频率范围（顺时，设定值为3），输出频率上限（根据电机而定），最大参考值（可以设定为上限值），上升时间，下降时间，转折频率等参数。 设定完参数后，先不用带负载看变频器是否能运行，然后接入系统带负载运行，观察电机的运行情况（平稳性，噪音大小，电流大小，输出功率，输出电压，电机的温升等），进一步加载（加入液体量），再观察，没有异常时，系统正常运行。
对于艾默生EV2000变频器的参数设定相对于前者要复杂一些，除设定和前者同样的参数外，还要对频率给定通道进行选择，V/F曲线的设定（通过计算对V1、F1、V2、F2、V3、F3进行设定），载波频率，电机的级数，电机的过载保护方式，参数写入保护等等。
（2）变频器在风机上的应用
如图2、3所示。
图2 风机（泵）变频调速方框图
图3 含有压力或流量控制的变频控制原理图
首先在变频器的选择上要选风机类负载的变频器，一般情况下对风机的控制都是从基频（50赫兹）往下调速，在参数的设置上也相应比较简单。但是，变频器驱动普通电机长期低速运行时，由于电机的散热效果变差，有必要降低输出转矩。如果需要以低速恒转矩长期运行，必须选用变频电机。当选用适配电机时，变频器能对电机实施热保护。若电机与变频器额定容量不匹配，则务必调整保护植或采取其他保护措施，以保证电机的安全运行。
5 变频器控制电机运转时注意的问题
（1）在变频器控制高速电机的系统中，电机是特殊的变频电机，千万不可用普通电机。同时要考虑电机的振动和噪音，还必须确认电机轴承及机械装置的使用速度范围。变频器在一定的输出频率范围内，可能会遇到负载装置的机械共振点，必须设置跳跃频率来避开该共振点。
（2）在此系统中，接线时绝对不可把电源线与电机线接错。否则，会损坏变频器。电机首次使用或长时间放置后再使用之前，应做电机绝缘检查，防止因电机绕组绝缘失效而损坏变频器。测试时用1000V电压型兆欧表，应保证测得绝缘电阻大于等于5兆欧。
（3）变频器工作时，内部有高压电,为了确保人身和设备的安全。变频器必须可靠接地,且不可与其它大功率的设备共同接地,接地线越短越好。
（4）对于控制雾化器这样的电机，加载的顺序要正确,必须先启动变频器让电机达到需求的转速后,再给雾化器加入料液,否则变频器会出现过载保护。在停机时，先停止进料，然后停电机，最后关闭变频器电源。
（5）如果需要在变频器输出侧和电机之间安装接触器等开关器件，请确保在变频器无输出时进行通断操作，否则可能会损坏变频器。
（6）维修变频器应在断开电源10分钟后，充电指示灯彻底熄灭或确认正负母线电压在36V以下，否则有触电的危险。配线作业必须在输入电源完全断开的情况下进行；完成配线后，必须盖上盖板后才可通电；通电后，除键盘的操作面板外，禁止触摸变频器（包括配件）的其它部位。
6 应用变频器控制电动机的优点
（1）成本低
干燥设备上使用的机械式的雾化器结构比较复杂,成本高。它一般最少由两台电机组成(主轴电机和油泵电机，功率大的还会用到两台油泵电机)，因此它的价格远远高于一台变频器和一台高速电机的价格。
（2）能耗低
对于每小时雾化相同量的雾化器系统而言，用机械式的雾化器，它的电机功率大，数量又多，因而消耗的电能多；并且还要消耗油。而用变频器来控制可以根据负载的变化而改变电机转速，当然会减少用电。如风机类负载用变频器控制节能将达到百分之二十到三十。
（3）故障率低
只要熟读变频器说明书，正确的操作变频器，一般很少出现问题，即使出现故障都可以通过变频器的故障显示，针对性的去解决。
（4）操作简单
在没有使用变频器控制的干燥设备系统中，如果要改变系统的负压（即引风机的风量）就必须通过调节引风机前端的蝶阀，而用变频器只要改变设定值就会达到目的。这样不但操作人员的劳动强度会降低，而且系统的稳定性和灵敏性都会提高。
（5）噪音低
变频器用来控制风机和泵类负载能够极大的降低噪音。