VaconCX系列变频器在循环水泵

1、Vacon CX系列变频器在循环水泵电气传动控制改造中的应用摘要：结合生产实际介绍变频器在循环水泵电气控制系统中的应用、常见故障及对策分析。关键词：变频器 循环水泵 故障及分析Abstract：With the production practice，the application of frequency conversion device in electric transmission control system for cyclic water pump was introduced in this articleThe usual faults occurred in the sy

2、stem and the relevant measures were，then，presentedKeywords：Frequency conversion device Cyclic water pump Fault analysis1 引言在工业生产中，风机、泵类设备应用范围很广泛，是消耗电能的主要负载，其电能消耗在诸如阀门、挡板相关设备的节流损失以及维护、维修费用占到生产成本的725。风机、泵类设备的起动多采用异步电动机直接起动方式，存在着起动电流大、机械冲击大、电气保护特性差等缺点，而交流变频器控制电动机不仅调速性能优越，而且节能效果明显，同时有易操作、免维护、控制精度高、可以实现高

3、性能化等特点。实践证明，驱动水泵、风机的大、中型笼式感应电机，若采用变频调速技术，平均节能可达40左右，因此采用变频器控制水泵、风机类负载的方案完全可取代阀门、挡板等的控制方案。2 变频器在循环水泵电气传动控制改造中的应用21工况现状循环水泵电气控制采用全电压直接起动、全电压运行方式，在管道出口处设置一闸阀调节生产用水量。白天因生产用水量大，管道压力降低，为保持压力恒定，操作员需将闸阀调节至最大位，电机工作在工频状态，夜晚由于生产用水量的减少，造成管道压力升高较多，操作员又需调节闸阀以维持压力恒定，而电机仍工作在工频状态。既浪费了电能又同时增加了操作员的劳动强度，因此我们决定利用交流变频器对其

4、电气控制部分进行改造。22 变频调速系统改造方案221系统参数(1)循环水泵型号离心清水泵10sh9；(2)配套电机型号J02924额定功率75kW额定电压三相380V、50Hz额定电流1375A额定转速1480rmin；(3)交流变频器型号Vacon 75cx4电源电压三相380440V、50Hz：(4)变频器专用压力传感器型号PADA一2Y)(A)系统原理框图及基本工作原理2221系统原理框图2222 基本工作原理此变频调速系统以泵的输出压力作为控制对象，利用变频器和压力传感器组成闭环恒压控制系统，所需压力目标值由变频器的面板直接设定，现场压力由传感器来检测并转换成直流电流信号(420mA

5、)反馈到变频器内部，变频器通过内置PI控制器进行比较计算，从而调节变频器的输出去改变电机实际运转速度，达到恒压控制的要求。具体动作原理：假设11为实测压力电流值(4-20mA)，12为设定压力电流值(420mA)，伪变频器的输出频率(Hz)，n为电机实际运转速度(rmin)，Q为泵的出水量(m311)，P1为实测压力(MPa)，P2为设定压力(MPa)。当11>12时，有12·11<0一fIn IQ IPl直至Pl=P2。当11<12时，有12-Il>0一ffn fQ fP1 f直至P1=P2，实现恒压控制。223 3 调速系统元件选型2231 变频器选型变频

6、器额定工作电压：三相380"440V、50Hz变频器额定工作电流：In=11×Ie=11×1375=15125A按用户手册推荐，当应用于风机、泵类负载时，额定功率要选大一个规格，并依据上边的数据，选型号为Vacon75cx4通用变频器。该变频器有以下优点：过载能力强，安装、设定、调试方便，内置PI控制调节功能，可很好地完成闭环过程控制，内置具有平滑功能的加、减时间设定，能让电机安全可靠地起动、停止。安装方法：本系统对泵进行就地控制，将变频器安装在电器柜内，在柜内变频器垂直向上安装在柜体的中下部，柜体的上部安装电器元件，柜内下方设置有进气通道，柜内上方设置有排气通道

7、，并加装排气扇，使排气畅通，在进、排气通道装金属丝网以避免灰尘、液体、异物进入柜内，对金属丝网定期进行清扫、保养。2232 压力传感器选型根据工况实际选用陕西宝鸡华水自动化工程有限公司生产的PBDA一2Y(A)型变频器专用压力变送器安装在泵的出水管道处。此变送器由精密光刻箔式电阻应变计及德国AMG公司生产的专用变送器集成电路组成。其技术参数：·信号输出精度10级；·表面指示精度16级；·表头量程范围010MPa；·信号输出420mADC；·工作电压DC24V；·传输方式三线制；·防护等级IP30；·接头螺纹M20&

8、#215;15；·使用温度一2045。信号输出线采用R、lrVP一3×075ram2屏蔽电缆接至变频器内部控制端子上。23 变频调速系统电路设计231 主电路设计为保证设备可靠地运行，保留了原来的工频主电路作为备用，仅增加变频调速系统主电路。工频、变频主电路接线图见图1。图1说明：Ll、L2、L3分别为三相交流电源。图1变频、工频主电路接线图QFl、KMl、KH分别为工频主电路的塑壳空气断路器、交流接触器、热继电器。QF2、KM2分别为变频主电路的塑壳空气断路器、交流接触器。QF3为双投刀开关。型号为HSll-40039。变频主电路元器件选型：QF2额定工作电压三相380V

9、、50Hz额定工作电流In=15×Ie=15×1375=2065A型号选用Dz20Y一4003300额定电流250AKM2：线圈额定工作电压三相380V、50Hz额定工作电流参考QF2的额定工作电流选电流为250A。型号选用CJ20250注：Ie为电动机的额定电流。232 控制回路及变频器内部端子接线图见图2、3。图2说明：SSTPl、SSTl、KMl、KH分别为工频控制电路的起动按钮、起动按钮、交流接触器线圈、热继电器辅助触点。SSTP2、SST2、KM2分别为变频控制电路的停止按钮、起动按钮、交流接触器线圈。在保留了原来工频控制回路基础上，增加变频控制回路同时将工频与变

10、频回路的交流接触器的各一对辅助常闭触点进行电气互锁，保证操作的可靠性。图3说明：端子4、5、6接压力传感器信号输出端，即泵出口压力实际测量值作为变频器PI控制器的反馈值。端子6、8接开关K作为变频器运转的外部起动、起动信号，本系统采用单刀单掷扳把开关。233 变频器功能设置2331 基本参数预置首先将系统参数的功能码01设置成5，功能码02设置成0，其它参数的预置见表1。2332 变频器目标值的表示方法：目标值的大小由压力传感器量程的百分数来表示。如传感器量程为010MPa，当系统要求泵的出口压力为O4MPa，则目标值表示为40。此值可通过面板键盘设定。2333 变频器反馈值的表示方法：依据压

11、力和电流成线性关系计算反馈电流值的多少。此值作为系统初次调试时检查反馈信号正常与否的标志。3 系统初次调试31 采取“一、检查电源及接线”、“二、空载运行”、“三、轻载运行”“四、满载运行”的原则进行调试。具体过程是：检查电源及主回路、控制回路接线是否正常。先去掉变频器输出端去电机的电缆，合上控制开关K起动变频器运转，因压力反馈电流值为0 mA，根据Vacon Cx系列变频器内的PI控制调节功能原理，变频器显示屏上显示的频率应从0 Hz上升至50 Hz，目视变频器运行是否正常。接上从变频器输出端去电机的电缆，将电机与泵的联轴器拆除，起动变频器，变频器显示屏上显示的频率还应从0 Hz上升至50

12、Hz，目视变频器、电机运行是否正常，以此确定变频器的各参数设定是否正常合理。将电机与泵的联轴器接好，起动变频器，通过面板设定压力目标值，观察变频器显示屏上显示的频率变化是否正常，并通过面板查看变频器的输出电压、输出电流、输出转矩、电机转速等参数，观察系统运行情况，以便发现变频器和电机在运行中可能出现的问题。32 调试中遇到的问题321 在起动变频器后，显示屏上的频率从0 Hz升到123 Hz便不再上升。用万用表直流电流档测反馈电流值、检查控制电缆接线都正常，经查原因是连接传感器的屏蔽电缆的屏蔽铜网线未与变频器内的控制地相连，形成变频器内的控制线路虚地，使反馈电流值成最大，重新接线后，变频器频率

13、显示正常，泵运转正常。332 变频器正常运行后，发现接在其输入端的电流表(型号为6L2)无电流指示。经分析认为：变频器内部的输入电路实际上是一个带有滤波电容器的三相桥式全波整流电路，由于电容器的充、放电使其输入回路的电流波形发生畸变，从变频器的输入端向上至低压配电柜中的交流接触器下口线路上的电流波形均为脉冲波形，而6L2型磁电整流系电流表是无法测量脉冲波形，因而出现无电流指示。采用的解决办法：选用电磁系电流表。但由于电流波形为非正弦波，存在一定的测量误差。将电流互感器及电流表由原来变频器的输入端改接到输出端。因变频器的输出端电流波形一般为含有高次谐波的正弦波，在测量精度要求不高的场合，6L2型磁电整流系电流表可满足生产需要。为减少支出，采用第2种方法，改接后，电流表电流指示正常，与变频器显示屏上显示的电流基本相同。4 变频器常见故障及对策当变频器出现一般性故障，将被关断输出，并在显示屏上显示故障代码，对故障进行处理后可通过故障复位按键RESET进行复位，待故障信号消失方可重新起动变频器。变频器常见故障及对策见表2：表2变频器常见故障及对策5 效果在变频控制系统改造完成后，通过一段时间的运行，基本达到了改造的目的。51 克服了夜晚管道压力高的问题，节约了电能和水资源，创造一定的经济效益，一年可直接节电约98300KWh，节约资金约51