模块四变频器的工程应用 精选文档

1、模块四,变,频,器应用技术,模块四,变频器的工程应用,项目,1,恒压供水,项目目标,1,了解变频恒压供水的节能原理,2,理解变频恒压供水系统构成和工作,过程,3,掌握变频恒压供水参数设定,4,了解一拖多供水系统,一、常见的供水方式,1.1,常见几种供水方式,一般高层、次高层建筑供水采用以下几,种方式,1,市政直接供水,市政管道直接给用户供水,特点,用户不需自己添加设备，成本低,供水压力一般只能供到层楼以下,压力不稳定，一般只是在城郊结合的农村,和小城镇,2,水池水泵水塔（高位水箱）用,水点,以前的单幢次高层和高层建筑的高压供,水区较多采用该种方案。一般需要设计有,一座地下水池，通过两台水泵（一

2、用一备,抽水送至水塔（高位水箱），再由其向下,供水至各用水点,通过天台的水池供水,特点,一般用于层楼以下的建筑，如果楼层太高,采用这种方式供水，则建筑物的承重负荷大,容易造成二次污染，天台水池长期不清洗,容易滋生各种细菌、微生物不利于人体健康,供水耗电多，不利于节能,压力不稳定,3,变频恒压供水,变频恒压供水机组是一,种对水泵机组进行转速调,节从而实现恒压变量供水,的智能型机电一体化装置,该设备由压力传感器,或远,传压力表、电接点压力表,变频器、可编程控制器,控制回路、水泵、气压罐,及其他附件组成，可通过,控制水泵的转速实现恒压,变量供水，具有压力平稳,节能显著等优点,变频恒压供水机组可以根,

3、据用户的要求选择多种附,加功能,电控柜,电控柜内部主要包括,变频器,品牌有西门子、三垦、三菱,ABB,等,PLC,可编程控制器,低压电器,继电器,调节器,按钮指示灯,系统组成框图,1,用水多而供水少，则压力低,2,用水少而供水多，则压力高,3,用水供水平衡，则压力稳定,4,恒压供水是指在供水网络中，用水量发生,变化时，出水口压力保持不变的供水方式,5,传统的恒压供水采用水塔、高位水箱、气,压罐等方式,6,现代恒压供水采用专用变频器构成供水水,泵的驱动系统，用调节水泵转速的方法调节,输出流量，以保证恒压供水,变频恒压供水的特点,用户用水的压力稳定，无论在用水的,高峰还是低谷期，水管的压力的波动小

4、,没有二次污染，在天台不需做水池,楼的承重小,节能,节约电能大约是常规供水,的,二、变频节能理论,1,交流电动机的节能特性,使用变频器调节频率,f,以改变,电动机的转速,1,60,1,0,s,p,f,s,n,n,2,节能分析（参见表,4-1,流量与转速成正比,转矩与转速的平方成正比,功率与转速的立方成正比,2,n,T,3,n,T,Q,P,n,Q,表,4-1,为某变,频调速恒压,供水系统的,运行实例,实测的输入,电压与电流,可计算出电,动机消耗的,视在功率,基本上符合,理论,三、恒压供水的目的（控制关键,用户的要求是保证流量。流量的大,小取决于水泵的扬程，但扬程难以测,量和控制，故用与流量有关的

5、压力作,为控制目标。保持供水系统中某处压,力的恒定，就保证了该处供水流量与,用水流量处于平衡状态，就能满足用,户对的用水量的要求,压力变送器,生,活,小,区,四、恒压供水系统的组成,1,系统框图,3,常见的压力变送器,压力变送器，图,4-3,a,远传压力表，图,4-3,b,五、变频恒压供水,PI,框图及设定主要参数,1,PI,框图,由于控制要求较低，只用,PI,控制,2,常见参数,设置,参数设置,控制参数设置,P0003,P0004,P0700,P0701,P1000,P1080,P1082,P2200,目标参数设置,P2253=2250,P2240=70,P2257=1,P2258=1,反馈

6、参数设置,P2264=755,P2265=0,P2267=100,P2268=0,P2269=100,P2271=0,PI,参数设置。参考数据,P2280=10,P2285=5,P2291=100,P2292=0,六、“一拖多”变频供水系统,多水泵单台变频器恒压供水,一拖,多,当一台水泵变频运行时，管网水压达不,到设定的管网水压，则将此台水泵切,换到工频运行，变频器将自动启动下,一台水泵变频运行。反之，管网水压,超过设定的管网水压，变频器降频运,行。当频率低于频率下限时，自动切,除一台工频水泵或此台变频水泵，以,维持管网水压恒定,压力变送器,生,活,小,区,变频器控制回路,三种“一拖多”控制方

7、案,1,微机控制变频恒压供水系统,通过远传压力表将管网压力反馈到微机的,输入端，微机根据压力误差进行,PID,调节,控制变频器的输出频率，维持管网压力恒,定,2,PLC,控制变频恒压供水系统,3,供水专用变频器供水系统,供水专用变频器可完成对由,2,6,台水泵组,成的供水系统进行控制。（参见图,4-6,供水专用变频器,普通变频器,PLC,项目,2,风机的变频调速,项目目标,1,了解风机变频调速的功能参数,设定,2,掌握风机变频调速系统的控制,电路（开环、闭环控制,一、风机实现变频调速的要点,风机属于二次方律负载，且占所有工作,机械的比重最大，达,20,1,变频器与控制方式的选择,变频器的选择,

8、按照说明书上标明的“配用电动机容,量”进行选择，一般情况下，只要转,速不超过设定值，不会发生过载现象,控制方式的选择,多选择廉价的专用于风机、水泵的变频器,采用,U/F,控制方式，不存在低速加大转矩,的问题,2,变频器的功能预置,上限频率。对于平方律的风机负载，在,超过额定转速时容易产生过载现象，因此,上限频率不宜超过额定频率,下限频率。转速太低，风量太小，无实,际意义，一般预置下限频率不低于,20Hz,加、减速时间。风机的惯性很大，而且不,频繁启动，所以加减速时间预置大一些,避免过流,加减速方式。加减速多采用半,S,方式，以,适应高速时阻转矩大，惯性大转速下降较,慢的负载特点,启动前的直流制

9、动。在启动前进行直流制,动，以保证电动机在“零速”状态下启动,避免造成过大的电流冲击,回避频率。首先缓慢地调节变频器的输出,频率，观察生产机械的谐振频率范围，然,后预置回避频率,二、风机变频调速系统的控制电路,开环控制,1,一般控制,多数情况下为开环系统，手动控制，电动机,只需要正转就能满足生产工艺要求,2,两地转速控制,两地：控制室和生产现场。现场采用键盘控,制方式；控制室采用外接（远程）控制方,式。远程控制时,K,1,K,2,开关的作用见下图,三、变频器在冷却塔风机控制中的,应用（闭环控制,在中央空调水冷式机组中，为了使热水降温,设置冷却塔，热水在冷却塔中滴下时与被,风机驱动的冷空气充分接

10、触，将热量传递,给空气，达到水冷却的目的,机组按夏天最大热负荷设计，由于季节、气,候及工作负载的等效热负载等因素的影响,使机组长时处于低热负载情况下。采用变,频调速系统对冷却风机进行控制，节能可,达,30,投资回收期,1,2,年,1,典型的冷却塔风机控制方式,利用变频,器内置的,PID,控制,功能，组,成以温度,为控制对,象的闭环,控制系统,系统运行注意的问题,由于冷却塔风机拖动部分的转动惯量大,加减速时间取得长一些，如,30,50s,变频器启动方式设置为转速跟踪再启动,的方式，可避免由于外界风力作用使风机,自转而造成再生状态,为保持电动机合适的温升，一般频率下,限设置为,20Hz,2,主要参

11、数设置,控制参数设置,P0003=3,P0004=0,P0700=2,P0701=1,P1000=1,P1080=30,P1082=50,P2200=1,P1300=2,P1200=1,目标参数设置,P2253=2250,P2240=70,P2257=1,P2258=1,反馈参数设置,P2264=755,P2265=0,P2267=100,P2268=0,P2269=100,P2271=0,PI,参数设置,P2280=10,P2285=5,P2291=100,P2292=0,项目,3,压缩机的变频调速,项目目标,1,了解压缩机拖动的特点及变频调速,的目的,2,掌握空气压缩机节能改造及变频器,参

12、数设置,一,概述,压缩机节能潜力大，因为其电动机的容量大,且长时运转,压缩机的种类,空气压缩机,冷冻压缩机,空调压缩机,气体压缩机,专用压缩机,二、压缩机拖动系统的主要特点,1,拖动系统的特点,恒转矩特性,长时运转，负载稳定,转动惯量大，要求较大的启动转矩,启动次数少，对升降速无过高要求,对气体压缩机有压力调节阀；对制冷压缩,机有热膨胀阀或电子膨胀阀以实现自动卸,载与装载的自动控制装置。当卸载或装载,时负荷产生突变,2,常见的控制方式,以温度作为控制参量,手动调节输入或输出的阀门开度,用机械方式进行自动卸载与装载控制,改变叶片的角度调节压力或流量,拖动系统大多采用电动机直联的形式,三、采用变频

13、调速的必要性,1,节能效果,压缩机驱动电动机容量设计余量较大，而在,实际运行中轻载运行时间很多，节能潜力,大,2,自动控制,变频调速能实现高精度的跟踪控制，根据负,载的大小自动调整电动机的转速，保持压,力、流量、温度等参数的稳定,四、系统的框图,五、空压机的变频节能改造,1,控制要求,工频驱动导致压缩机频繁地卸载和加载,造成对电网很大的冲击。在卸载状态下,用电量是满载时的,60,节能潜力大,采用变频驱动，在运转的压缩机和备用,的压缩机之间通过电气控制电路进行切换,保证压缩空气的供应,空压机的变频节能改造,2,变频器的功能预置,控制方式,以选用,U/F,控制方式为宜,频率范围,40Hz,f,50

14、Hz,转矩补偿。以满足启动、加速等要求即可,可不加或少加转矩补偿,升降时间。可适当延长，避免过流、过压,升降速方式。半,S,形最好，直线亦可,一定选择,U/F,控制方式，保证节能,项目,4,变频器在生产线传送带,上的应用,项目目标,1,了解传送带的输送特点及对变频,调速的要求,2,掌握变频调速在饮料罐装输送带,上的应用及对制动的要求,一、概述,运输用的传送带的类型,1,按运行方式分,传送带的类别有链式、带式、螺旋式、滚,筒式、振动式、铲斗式等,2,按负载的变化情况分,负载恒定式。如生产流水线,负载变动式。运输物料的多少是不断变,化的,二、传送带对变频调速的要求,1,选择鼠笼型异步电动机作为拖动

15、电动机,2,提高生产率,调速范围,U/F,控制,1,10 1,20,无速度传感器的矢量控制,1,100,有速度传感器的矢量控制,1,1000,3,软启动、软制动。为防止运输物品的摇晃,和破损必须采用软启动和软制动，有的变频,器可在,0.5 6000s,之间选择，输出频率可低,至,0.5 1Hz,4,频繁启动、停车、可逆运转,低频低压启动，启动电流冲击小，启动转,矩大，电动机发热少，适合频繁启动,电子线路换向，避免接触器的机械故障,具有电气制动功能。在减速过程中，降,频时产生发电制动状态，必要时可采用能,耗制动。采用电气制动可使传送带准确停,车，缩短工作周期,升速快，传送带输送能力提高,10%2

16、0,5,变频器的选用原则,变频器的容量,当流水线负载稳定时，变频器容量只需与,电动机容量相符即可；对输煤机类可能过,载的输送机，变频器容量应加大一档,变频器的类型,传送带一般属于恒转矩特性负载。变频器,用于传送带时一般采用,U/F,控制方式，首,先应考虑较大的启动转矩和过载能力，低,速时转矩不降低（有低频时的电压补偿,优先选用具有矢量控制功能的变频器，与,专门用于变频器的电动机配套使用,三、变频调速在饮料罐装输送带上,的应用,主要工位有：灌装、加盖、贴标签等,电动机额定容量,5.5kW,额定转速,960r/min,1,电动机选择,要求准确停位,不打滑。选用,YEJ,系列电动机,2,变频器的选择

17、,变频器的容量,输送带无严重过载，可选用与,5.5kW,电动机,相配的变频器,变频器型号,输送带静摩擦力大，所以启动转矩大，宜,选用具有无反馈矢量控制的通用变频器,采用,U/F,控制方式可满足要求,3,控制电路示例,SB1,SB2,控制,KM,KM,控制变频器的通电,FS,FT,通过继电器,KF,控制正转信号，从而,控制电动机的启动与停止，并通过“频率,到达”功能，电磁制动线圈,YB,使抱闸松开,变频器在停止过程中，当频率低于某一预,置频率时,RL1B-RL1C,接点断开,YB,失电,抱闸开始制动,SB3,控制,KJ,实现点动,RW,给定频率信号，实现变频无级调速,RB,为制动电阻,项目,5,

18、变频器在制糖分离机,上的应用,项目目标,1,了解制糖分离机的工序、负载特性,及对电气的要求,2,理解能量回馈制动原理、回馈制动,装置接入,3,掌握多段速度控制在制糖分离机上,的控制及参数设定,一、概述,制糖生产工艺,破碎,压榨,清净,蒸发,煮糖,助晶,分,蜜,白糖,包装,其中分离机是制糖工艺中的主要关键设备之,一，直接影响产品质量。过去都采用多极,交流电动机进行有级调速，手控为主,现代的分离机多采用变频器来实现交流电动,机的无级调速，提高了产品质量，减轻了,劳动强度。机械和电气的冲击小,二、制糖分离机的工序分析,1,分离机电气传动的特点,电动机功率较大,100200kW,转动惯量大，加速时间短

19、,调速范围宽，速比,1,20,工作周期较短,46min,制动时间短,反复短时周期性连续工作方式,工作环境湿热，环境温度,4050,C,由于在,60Hz,和,3Hz,都需要较大的转矩，必,须选用具有矢量控制功能的变频器,2,负载特性分析,加料、排蜜时是流体二次方转矩负载，工,作频率为,050Hz,洗涤分离是是恒转矩负载，工作频率为,60Hz,刮料类似切削，是恒功率负载，工作频率,3Hz,由洗涤分离到刮料速度降低到,20,分之一,转动惯量大而速度快，需采用再生制动,以反馈能量,加速、减速和稳速时间、周期长短与很多,因素有关，一般凭经验确定,三、能量回馈制动装置,处理制动能量的两种方法,1,电阻能耗

20、制动。在制动时的能量消耗在大,功率的电阻上。既消耗了能量，又造成电,阻发热，有时会产生泵升电压，限制了带,负载的能力,2,能量回馈制动。将直流泵升电压回馈给电,源。有两种方法,电源反馈选件,电源反馈选件,具有电源反馈功能的变频器,变频器内部带有反馈控制板，控制将过,高的直流电逆变成三相交流电回馈给,电网，不仅能节电，且有抑制谐波电,流的功效,能量回馈制动装置适合于设备转动惯量,大、转速降幅较大、制动时间较短,制动效果较强、电动机功率较大的场,合，一般节电可达,20%40,四、分蜜机变频调速控制,五、参数设置,P0003=3,P0700=2,P0701=17,P0702=17,P0703=17,

21、P1000=3,P1001=10,P1002=50,P1003=60,P1004=3,P1016=3,P1017=3,P1018=3,项目,6,变频器在注塑机节能改造中,的应用,项目目标,1,了解注塑机的工艺过程、变频调速,控制原理,2,理解科姆龙,KV1100,专用变频器的端,子含义、变频器参数,3,熟悉注塑机专用变频器电气控制原,理图,一、概述,塑料行业竞争日趋激烈，产品质量与成本是,关键。在注塑成型产品中，电能消耗占很,大比例，因此降低电耗成为各注塑机厂家,和用户关注的热点,注塑机一般采用液压传动，根据生产工艺的,要求，在生产工艺的每个阶段需要的液压,压力、速度、位置和时间各不相同，按最

22、,大需要设计的液压系统就存在很大的节能,空间,二、注塑机的工艺过程,每一个过程都有某一个位置的位移，都有相应的压力和速度,且在不同的位置和时间内，压力和速度都是变化的,过程,所需压力,运行时间,送模具,低,较短,合模具,略高,不长,保压,较高压力,长，占整个过程的,50,脱模具,略高,不长,退模具,低,较短,液压传动示意图,四、科姆龙,KV1100,专用变频器在注塑机,上的应用,参见表,4-3,项目,7 S7-200,和,MM420,之间的通信,项目目标,1,了解西门子通用变频器两种通信协议,USS,协议和,Profibus-DP,协议,2,熟悉,PLC,与变频器通信时的硬件连接,3,理解,P

23、LC,与变频器通信时参数组态及,编程,一、概述,当用一台,PLC,如,S7-200,或一台工业控制计,算机控制多台变频器运行时，就组成了一,个工业控制网。要实施控制功能，就要在,控制器与多台变频器之间进行信息交换,通信,Profibus-DP,协议必须使用,Profibus-DP,的模块,CB15,USS,协议可使用,SUB-D,插座或,RS485,接口，最,多可连接和控制,31,台通用变频器,二、硬件连接,三、确定通信方案,USS_INIT,EN,USS,BAUD,ACTIVE,DONE,ERR,DRV_CTRL,EN,RUN,OFF2,OFF3,F_ACK,DIR,DRIVE,SPD_SP,RSP_R,ERR,STATUS,SPEED,RUN_EN,DIR_CW,INHIBIT,FAULT,USS,初始化指令,驱动控制,梯形图格式,S7-200PLC,的,USS,协议指令,四、参数组态及编程,1,设置变频器参数,参数,设置值,说明,P2019,7,将波特率设置为,19200,P2019,1,变频器站地址为,1,P0700,5,对应来自,USS,的控制字,P1000,5,对应来自,USS,的设定值,波特率设置值与波特率的对应关系,波特率设置值,波特率,bit,3,1200,4,2400,5,4800,6,9600,7,19200,2,定义,US