第一篇：變頻器在水泥行業改造中的應用

一、機立窯供風系統系統變頻改造裝置

該水泥有限公司像其它的老水泥企業一樣，機立窯供風系統是通過調節擋風板的開啟角度的落后的機械調節方法來滿足燒結時不同的用風量，這種操作方 式的缺點是明顯的：

1、電能浪費嚴重;

2、調節精度差;

3、啟動電流對電網沖擊大;

4、電機及風機的轉速高，負荷強度重;

5、起動時機械沖擊大，設備使用 壽命低;

6、噪聲大，粉塵污染嚴重等。

改造后的變頻供風系統是在保留原供風系統的基礎上增加一套變頻回路與原回路并聯，形成雙回路可轉換控制系統，并將變頻器的調速裝置安裝在窯上，通過調節電機（風機）的轉速來調節燒結時的用風量。其特點：

1、節電效果好（由于電機消耗的功率跟電機轉速的三次方成正比，改造后電機大部分時間運行在 35-40Hz左右既可滿足用風量，節電率大于百分之二十）;

2、具有軟起功能，降低負荷強度，延長設備使用壽命，啟動電流小，相當于增加電網容量;

3、調節風量精度準確、方便;

4、無需旁通放風，減少水泥粉塵污染等。改造后的測試結果見表一。

二、成球供水系統

生料成球工序是影響水泥熟料燒結質量的關鍵工序之一，其中水、料比例直接影響成球好壞。應用變頻器后能通過跟蹤生料供給量對成球預加水泵的轉速 進行無級調速，從而實現全自動化的閉環控制，料水配合穩定，成球效果良好，大大提高水泥燒結質量。此系統改造主要為提高自動化程度和制造工藝水平考慮，由 于功率較小省電效果還在其次。

三、生料均化給料系統

此系統用變頻改造后，將所有送料口處的送料電機用變頻器進行同步無機調速，等比例送料，提高均化效果，此點也是從制造工藝角度考慮。

四、水泥選粉系統

水泥選粉系統的工作原理是根據所生產的水泥的標號的不同，調節選粉機和選粉風機的轉速，從而選出不同細度的水泥制品。老式選粉機要調整風機軸上 的扇葉的數量和角度，經過對比試驗達到所要求的選粉細度;新式選粉系統分選粉機和選粉風機兩部分，選粉機由滑差電機調速，選粉風機靠調節擋風板角度調節用 風量。這兩種系統都存在操作工藝復雜、調節精度差、浪費電能嚴重的缺點，特別是滑差點機不但費電，由于水泥制造環境粉塵嚴重，因此滑差頭骨脹率特別高，維 修困難。變頻改造后，不管是老式系統還是新式系統，只要將電機調節到一個特定的轉速就能選出所需要的細度的顆粒，在節約電能的同時還做到了連續化、自動化 生產，既提高了勞動效率，又降低了勞動強度，綜合效益明顯。

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第二篇：超細粉體在水泥中的應用

沈陽理工大學學士學位論文

超細粉體在水泥中的應用

學院：材料科學與工程學院 專業：粉體材料科學與工程

學號：1105050109

姓名：羅雪

2014年04月14日

I

沈陽理工大學學士學位論文

摘 要

使水泥高性能化成為了今后發展的趨勢，而超細粉體改性技術是水泥高性能 化的主要途徑之一。本文主要介紹了超細粉體(CaCO3)對水泥的影響。超細粉體加入水泥之后可以加強水泥的強度，填充水泥中的孔隙率，使水泥的性能大大提高。而且CaCO3作為最廉價的納米材料，應用率更高。

關鍵字：水泥；超細CaCO3;改性；超細粉體

II

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目錄

1.引言.........................................................1 2.超細粉體的簡介...............................................1 3.水泥.........................................................1 3.1水泥簡介..................................................................................................1 3.2水泥改性效應..........................................................................................1 4.超細粉體在水泥中的應用.......................................2 5.用于水泥的超細粉體材料.......................................2 6.安徽海螺水泥股份有限公司及其工藝流程.........................3 6.1公司簡介..................................................................................................3 6.2水泥生產工藝..........................................................................................3 6.3超細CaCO3的生產流程.........................................................................5 7.致謝.........................................................6

III

沈陽理工大學學士學位論文

超細粉體在水泥中的應用

1.引言

近年來，隨著城市建設的發展，高層建筑的不斷增多，混凝土的性質最近收到了極大的關注。其中，水灰比越小，即顆粒的含量越多，水泥的強度越高，粒度應越細。但水泥粒度越細對生產水泥的設備以及原料的要求就越高，生產成本就越高，不能在實際中大規模的生產和應用。

如何在低水灰比下提高水泥的強度以及其他性能成了現代混凝土材料技術發展的一個重要方向。

2.超細粉體的簡介

超細粉體從廣義上講是從微米級到納米級的一系列超細材料,在狹義上講是從微米級、亞微米級到100納米以上的一系列超細材料。材料被破碎成超細粉體后由于粒度細、分布窄、質量均勻,因而具有比表面積大、表面活性高、化學反應速度快、溶解速度快、燒結體強度大以及獨特的電性、磁性、光學性等特性。

由于超細粉體材料具有特殊的性能，因此進入21世紀以后，超細粉體材料的應用領域不斷擴大，機械領域約占40.3%，熱能領域占34.6%，電磁領域占12.9%，生物醫學領域占8.9%，光學領域占2.4%，其它方面占0.9%。

3.水泥

3.1水泥簡介

水泥基材料是應用最為廣泛的建筑材料之一。水泥基材料是一種高度無序、多相、多孔的非均質復合體系，在水泥凝膠體凝結硬化過程中，由于收縮、泌水等原因，凝膠體內部不可避免會形成一些孔隙、微裂縫等結構缺陷，使水泥基材料的性能降低。水泥基材料結構的密實性降低。

水泥硬化漿體(水泥石)是一種多相體系，結構中存在大量由空氣、水組成的微孔及非均相之間的界面，這種高度無序、多孔的非均質結構體系對水泥基材料的抗滲性、耐久性和強度均有很大的影響。

3.2水泥改性效應

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從粉體材料緊密堆積理論上分析，在微觀及亞微觀范圍內，使膠凝材料形成良好的級配，提高固體顆粒混合物體系的密實度，必將有效地降低水泥凝膠體的孔隙率，且微觀結構更加均勻密實，從而改善水泥基材料的性能。顆粒混合物具有高的堆積密實度已成為水泥基復合材料獲得超高性能的關鍵，例如高性能混凝土（HPC）。

4.超細粉體在水泥中的應用

超細粉體在水泥中的微顆粒效應主要表現為填充作用、級配調節作用和調節水化產物分布的“晶核作用”（即微顆粒在系統中均勻分散）。填充作用是由于微細顆粒的粒徑遠小于水泥粒子，所以前者可填充在后者的空隙中提高水泥石的密實度，降低用水量。調節級配作用是指超細粉體與水泥熟料組分存在粒徑上的差異，可改善膠凝材料系統的顆粒粒徑分布，導致系統的顆粒堆積更緊密，更合理。

超細粉體作為水泥基復合材料的活性摻合料，可降低水化熱和水化熱釋放速率，改善工作性，增強后期強度，改善內部結構，提高抗腐蝕能力。這是因為超細粉體能夠使多孔的水泥基材料中的孔結構變細且不連通，降低孔隙率，而且使水泥水化產物中的不利成分氫氧化鈣減少，生成更多有利的水化硅酸鈣，從而提高水泥基材料的性能摻合料對水泥基材料強度增長系數的影響至關重要，摻和料的不同比例以及摻和料的不同種類對強度增長速度的快慢有著很大的影響。

礦物質超細粉的摻人,一是起到了填充作用,降低孔隙率,并且細化孔徑;二是提高了混合材的誘增活性,并可以降低了水化熱。孔隙率的降低,是提高混凝土強度和耐久性的直接原因,混合材活性的提高則可以進一步改善混凝土微結構。孔隙率的降低、孔徑的細化及微結構的改善,也使混凝土抗滲性提高,進而提高其耐久性能。

但是，粒徑較小的部分,顆粒間存在著較強的吸附作用,致使顆粒團聚,形成粒徑較大的“粒子團”,且粒徑越小團聚越明顯。

5.用于水泥的超細粉體材料

應用于水泥的超細粉體主要有超細CaCO3，硅灰和納米SiO2三種。這里我們主要介紹安徽海螺水泥股份有限公司在生產過程中應用的超細CaCO3。

超細CaCO3指的是粒徑處在微米、亞微米及納米范圍內的碳酸鈣產品，它是

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20世紀20年代開發出的一種新型超細固體材料，由于其表面原子周圍缺少相鄰的原子，出現非化學平衡、非整數配位的化學價鍵，以致晶體結構和表面電子結構發生變化，大大增強了超細粒子的化學活性，在許多方面與普通粉體相比均顯示出優越性能。

超細CaCO3是一種最廉價的納米材料之一，經過微觀表面及界面的處理后具有四大優勢：

1)在性能上具有納米材料的部分和大部分性能特點； 2)在綜合成本價格上可以和普通粉體材料相競爭； 3)可節省資源并有顯著的環保效益。

目前，超細CaCO3正朝著專用化、精細化、功能化方向發展。

我國碳酸鈣資源儲量世界第一。目前國內超細CaCO3主要應用于橡膠、塑料、油墨及涂料等行業，使這些高污染行業大為改觀。該產品作為添加劑可部分代替進口造紙化學品，可以消除對環境的污染，還可節約大量木材。而利用超細CaCO3 對硫鋁酸鹽水泥進行改性，將不僅拓寬超細CaCO3 的應用范圍，促進超細CaCO3 行業的發展，更重要的是為傳統的水泥產業注入新的經濟活力，提高我國水泥行業的產品質量，以適應高速發展的建筑現代化市場的需求。

6.安徽海螺水泥股份有限公司及其工藝流程

6.1公司簡介

安徽海螺水泥股份有限公司采用世界先進的新型干法窯外分解技術，生產過程通過中央控制室的集散控制系統，實現了從礦石開采到碼頭裝運的全程自動化控制。海螺水泥在生產技術上追求精益求精的同時，在產品生產的全過程高度重視環境保護，努力實踐“為人類創造未來生活空間”的經營理念。

6.2水泥生產工藝

安徽海螺水泥股份有限公司生產線全部采用先進的新型干法水泥工藝技術，具有產量高、能耗低、自動化程度高、勞動生產率高、環境保護好等特點。

以下就是生產水泥的工藝流程圖。

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石灰石0粘土銅礦渣砂頁巖3無煙煤石膏礦山破碎破碎機預均化堆場1254破碎機聯合預均化堆場7喂料機原料配料站6砂頁巖8煤倉石膏倉輥式磨系統SP余熱鍋爐余氣(熱源)水蒸汽烘干機粉磨機選粉機14910、11、121317煤磨水余熱發電系統增濕塔降溫余熱鍋爐余氣(235℃)生料均化庫(空壓機)1518動態選粉機細粉SP余熱鍋爐余氣(熱源)粗粉空氣輸送斜槽16水SP余熱鍋爐水蒸汽動能生料喂料口窯尾廢氣(340℃)五級旋風預熱器TSD型分解爐60％煤粉煤粉倉24破碎機旋風除塵器冷凝水回用電能發電機汽輪機水蒸汽干法回轉窯旋風除塵器窯頭廢氣(120℃)1940％煤粉AQC余熱鍋爐窯頭廢氣(360℃)充氣梁式篦冷機20粉煤灰水熟料庫2122、2325石灰石混合材庫礦渣混合材26水泥粉磨調配站2728圖例物流:氣流:

29、30產塵點及除塵器編號:噪聲點:固體廢物:旋風除塵器:說明:設有除塵器的位置均產生固廢，圖中標注省略數字36石膏聯合粉磨系統選粉機細粉粗粉31、32、3334、35、36水泥成品庫40、41、42、4337、38、39水泥汽車散裝機46、47汽車散裝出廠汽車外運44、45回轉式包裝機袋裝水泥成品庫

圖 6.2 1

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6.3超細CaCO3的生產流程

在這里水泥的主要生產流程就不一一說明，我們主要了解一下超細CaCO3的主要生產流程。

超細粉生產線工藝中，首先，堆場石料由鏟車鏟運至進料倉，然后經給料機均勻地送進顎式破碎機進行粗破，初破后的產品經斗式提升機運至中塊石料中間倉,再經給料機均勻地送進反擊式破碎機進行初步破碎，產成的細料由斗式提升機運至細料中間倉送至錘式破碎機進行進一步細碎，細碎后的石料由原料倉送入高細球磨機進行再次細碎，粉碎后的物料經振動篩篩分出不同規格的產品，不滿足粒度要求的產品返料進高細球磨機再次破碎,合格料被斗式提升機運至粉料中間倉準備進行超微粉碎和選粉工序，被選粉機選出的合格料送進成品料倉。然后是散裝或包裝工序。

下面為加工超細粉體的工藝流程：

圖6.3 1

要注意的是，粉體在粉碎的過程中會使顆粒團聚，產生較大的“顆粒”。為了避免這種情況的發生，粉碎過程中需要減水劑的加入。

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7.致謝

本論文是在黃佳木教授和盧忠遠教授的精心指導和親切關懷下完成的，在論文的完成過程中，導師嚴謹的治學態度、淵博的知識、敏銳嚴密的學術思維、積極進取的創新精神時時刻刻伴隨并深深影響著我，將使我受益終身。在此，謹向導師致以崇高的敬意和衷心的感謝！

同時，我還要向所有關心、支持和幫助過我的老師、同學和朋友表示最由衷的謝意！

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參考文獻

[1]姜魯華,杜芳林,等.納米碳酸鈣的制備及應用進展.中國粉體技術,2002,8(1):28-32.[2]胡慶福,胡曉波,等.納米碳酸鈣制造及其應用.非金屬礦,2000,23(4):24-26.[3]吳中偉.高性能混凝土及其礦物細摻料.建筑技術,1999,30(3):160-163.[4]魏智強，王政軍，喬宏霞.納米技術在建筑材料中的發展與應用[J].中國粉體技術，2005，11(1):45-48.[5]馮乃謙.高性能混凝土的結構、性能與粉體效應[J].混凝土與水泥制品,1996,(2):6一13.

第三篇：變頻器32個典型應用行業

變頻器32個典型應用行業

20世紀90年代開始，交流變頻調速裝置在我國的應用有了突飛猛進的發展。由于變頻調速在頻率范圍、動態相應、調速精度、低頻轉矩、轉差補償、通訊功能、智能控制、功率因數、工作效率、使用方便等方面是以往的交流調速方式無法比擬的，它以體積小、重量輕、通用性強、拖動領域寬、保護功能完善、可靠性高、操作簡便等優點，深受鋼鐵、冶金、礦山、石油、石化、化工、醫藥、紡織、機械、電力、輕工、建材、造紙、印刷、卷煙、自來水等行業的歡迎，社會效益非常顯著。在變頻領域，我公司起步較早，銷量較大，應用負載較多。可以說，伴隨著我國變頻技術成長。下面，變頻器應用的一些場合應用及效益

1、空調寫字樓、商場和一些超市、廠房都有中央空調，在夏季的用電高峰，空調的用電量很大。在炎熱天氣，北京、上海、深圳空調的用電量均占峰電40%以上。因而用變頻裝置，拖動空調系統的冷凍泵、冷水泵、風機是一項非常好的節電技術。目前，全國出現不少專做空調節電的公司，其中主要技術是變頻器節電。

2、破碎機類冶金礦山、建材應用不少破碎機、球磨機，該類負載采用變頻后效果顯著。

3、大型窯爐煅燒爐類冶金、建材、燒堿等大型工業轉窯（轉爐）以前大部分采用直流、整流子電機、滑差電機、串級調速或中頻機組調速。由于這些調速方式或有滑環或效率低，近年來，不少單位采用變頻控制，效果極好。

4、壓縮機類壓縮機也屬于應用廣泛類負載。低壓的壓縮機在各工業部門都普遍應用，高壓大容量壓縮機在鋼鐵（如制氧機）、礦山、化肥、乙烯都有較多應用。采用變頻調速，均帶來啟動電流小、節電、優化設備使用壽命等優點。

5、軋機類在冶金行業，過去大型軋機多用交-交變頻器，近年來采用交-直-交變頻器，軋機交流化已是一種趨勢，尤其在輕負載軋機，如寧夏民族鋁制品廠的多機架鋁軋機組采用通用變頻器，滿足低頻帶載啟動，機架間同步運行，恒張力控制，操作簡單可靠。

6、卷揚機類卷揚機類負載采用變頻調速，穩定、可靠。鐵廠的高爐卷揚設備是主要的煉鐵原料輸送設備。它要求啟、制動平穩，加減速均勻，可靠性高。原多采用串級、直流或轉子串電阻調速方式，效率低、可靠性差。用交流變頻器替代上述調速方式，可以取得理想的效果。

7、轉爐類轉爐類負載，用交流變頻替代直流機組簡單可靠，運行穩定。

8、輥道類輥道類負載，多在鋼鐵冶金行業，采用交流電機變頻控制，可提高設備可靠性和穩定性。

9、泵類泵類負載，量大面廣，包括水泵、油泵、化工泵、泥漿泵、砂泵等，有低壓中小容量泵，也有高壓大容量泵。許多自來水公司的水泵、化工和化肥行業的化工泵、往復泵、有色金屬等行業的泥漿泵等采用變頻調速，均產生非常好的效果。

10、吊車、翻斗車類吊車、翻斗車等負載轉矩大且要求平穩，正反頻繁且要求可靠。變頻裝置控制吊車、翻斗車可滿足這些要求。

11、拉絲機類生產鋼絲的拉絲機，要求高速、連續化生產。鋼絲強度為200Kg/mm2，調速系統要求精度高、穩定度高且要求同步。

12、運送車類煤礦的原煤裝運車或鋼廠的鋼水運送車等采用變頻技術效果很好。起停快速，過載能力強，正反轉靈活，達到煤面平整、重量正確（不多裝或少裝），基本上不需要人工操作，提高了原煤生產效率，節約了電能。

13、電梯高架游覽車類由于電梯是載人工具，要求拖動系統高度可靠，又要頻繁的加減速和正反轉，電梯動態特性和可靠性的提高，邊增加了電梯乘坐的安全感、舒適感和效率。過去電梯調速直流居多，近幾年逐漸轉為交流電機變頻調速，無論日本還是德國。我國不少電梯廠都爭先恐后的用變頻調速來裝備電梯。如上海三菱、廣州日立、青島富士、天津奧的斯等均采用交流變頻調速。不少原來生產的電梯也進行了變頻改造。

14、給料機類冶金、電力、煤炭、化工等行業，給料機眾多，無論圓盤給料機還是振動給料機，采用變頻調速效果均非常顯著。吉化公司染料廠硫酸生產線的圓盤給料機，原為滑差調速，低頻轉矩小，故障多，經常卡轉。采用變頻調速后，由于是異步機，可靠性高、節電，更重要的是和溫度變送器閉環保證了輸送物料的準確，不至于使氧化劑輸送過量超溫而造成事故，保證了生產的有序性。

15、堆取料機類堆取料機是煤場、碼頭、礦山物料堆取的主要設備，主要功能是堆料和取料。實現自動堆料和半自動取料，提高了設備可靠性，設備運行平穩，無沖擊和搖動現象，取料過程按 1/cosφ規律回轉調速，提高了斗輪回轉取料效率和皮帶運煤的均勻度，很受工人歡迎。

16、風機類風機類負載，是量大面廣設備，鋼廠、電廠、有色、礦山、化工、紡織、化纖、水泥、造紙等行業應用較多。多數采用調節擋板開度開調節風量，浪費大量電能，采用變頻調速，即可節電又減少機械磨損，延長設備壽命。

17、攪拌機類化工、醫藥行業攪拌機非常之多，采用變頻調速取代其它調速方式，好處特多。

18、紡絲機類紡絲的工藝復雜，工位多，要求張力控制，有的要求位置控制。采用變頻調速效果良好。

19、特種電源類許多電源，如實驗電源、飛機拖動電源（400Hz）都可用變頻裝置來完成，好處是投資少、見效快、體積小、操作簡單。20、造紙機類我國造紙工業的紙機，要求精度高的多采用SCR直流調速方式，有的用滑差電機、整流子電機。由于存在滑環和炭刷造成可靠性和精度不高。導致造紙機械落后，一般車速只有200m/min左右，難同國外2000m/min相比。因而造紙機械的變頻化已是大勢所趨。

21、洗熨設備類較大賓館的洗衣機和熨衣設備以往多采用機械調速或者變極調速，只能提供一種速度或幾種速度，對需要多次反復洗熨的織物不甚理想。采用變頻調速，大大提高洗衣機的效率。

22、音樂噴泉類非常招攬游人的音樂噴泉，其水的高低和量的大小是靠變頻控制的。

23、磨床等機械類磨床主軸惦記轉速很高，需要電源的頻率也高，有200Hz、400Hz甚至800Hz。以前主軸電機的電源多由中頻發電機組拖動。中頻機組體積大、效率低、噪聲多、精度差。

24、卷煙機類卷煙行業過去進口的卷煙機，不論莫林8還是莫林0，均不是無級調速。因而在卷煙行業主要是解決無級調速和可靠性問題，技術簡單，變頻器用法簡單，收效極大。

25、減振和降低噪音型不少負載，如大型空壓機、中頻機組等噪聲大、振動大。采用變頻技術，可以減振降噪，達到標準以內。

26、印染機類大部分印染機械都是多單元聯合工作的設備。工藝上要求各單元以相同的線速度同步運行并保持張力恒定，否則會斷布、纏布、色度不均、色彩度不夠、縮水率過大等質量問題。以往的印染機械無論是共電源方式或分電源方式都是采用直流調速系統。因為直流惦記固有的缺點，印染行業逐步采用交流變頻技術。圓網印花機由進布單元、印花單元、烘房導帶單元及落布單元組成，屬于印染調速系統中復雜的一種。采用變頻調速形成速度鏈控制。同步性能好，精度高，可靠性高。

27、注塑機類注塑機是塑料加工成型的關鍵設備，數量多，耗電大。過去的節電方式多為通過△型（三角型）轉換成Y型（星型）來節電的，效果一般。采用變頻器不改變注塑機原來的結構，控制油泵幾個過程的壓力或流量（如鎖模、合模、射膠、保壓、脫模、退模等），可節電 20%～52%，較好的取代了過去的比例閥節流調速方式，大幅度降低能耗，珠江三角洲的不少注塑廠都進行了變頻改造。改造注塑機時，要注意合模加速，否則產量降低，注意輸入端和輸出端的諧波干擾。

28、污水處理等環保類環境保護越來越重視，它關系到人類賴以生存的環境。于是乎清潔能源、綠色城市均出現了。變頻調速可用在三個方面的環保類負載。一是工業污水處理，二是垃圾電廠，三是工業排煙、排氣、除塵的控制。

29、玻璃、陶瓷、制藥、飲料、食品、包裝等生產線負載玻璃、陶瓷、制藥、飲料、食品、包裝等生產線采用變頻調速，均取得很好的效果。30、海上采油平臺類石油鉆井采用交流電機變頻調速要比直流調速好得多，尤其是在風沙、灰塵大的地方，因為交流電機可靠。海洋石油鉆井平臺，需要變頻調速裝置。

31、潛油電泵類潛油電泵采油是油田采油的一種方式。潛油電泵多在1800m以下的油井內工作，多數采用工頻全壓啟動、恒速運行，有下述弊病：? 啟動電流過大，會損壞電機絕緣? 產生沖擊扭矩，損壞機泵結構；? 泵突然產生較大吸力，容易吸入沙子，造成卡泵。且無穩壓系統和井下液面波動較大，造成電壓、電流不穩定，使潛油電機過勵磁和欠勵磁，引起故障。

32、聚酯切片類聚酯切片是石化行業主要產品之一，由于變頻調速精度高，便于多個控制點控制，平穩可靠、使用變頻調速后可以增加產品質量，給企業帶來極大好處。許多企業在擴容時均采用變頻調速技術。變頻調速正在逐步地成為電氣傳動的中樞。它取代著變級調速、滑差調速、整流子電機調速、液力耦合調速、串級調速及直流調速。除了節電外（12~70%），更重要的事，產生增產、降耗、優質的效果，深受設計、工程、操作人員歡迎。

第四篇：通用變頻器基礎及其應用

電工技術教案

電工技術教案

? 特點：在變頻調速過程中，使電機供電電源電壓U1與頻率f1的比值保持恒定。采用恒V/f控制方式的變頻電路成本較低，但控制精度較差。

??I?(R?jX)?E? U11111??4.44KfN? E1121U1?E1?4.44K1f2N1?

? 變頻f1的同時應適當改變U1。在改變頻率f1的同時保持壓頻比恒定也就是保持主磁通量Φ基本恒定，通常這種調速又稱恒磁通調速。

1、增加f1而U1不變，主磁通Φ減小，電機欠勵磁，電磁轉矩T將減小，磁路利用不充分，效率低；

2、減小f1而U1不變，主磁通Φ將增大，電機過勵磁，勵磁電流增加且有可能畸變，? 恒V/f控制存在問題。

1、在增加電源頻率時，V/f控制要求電壓U1也增加，可是因為電機繞組絕緣條件所限，定子電壓U1不得高于額定電壓U1N，所以，變頻調速中當頻率高于基頻(即額定供電頻率f1N，又稱基本頻率或基底頻率)時，不允許恒磁通調速，也就是說不允許使用恒V/f方式。

2、當電源頻率f1調至較小時，電機低速運行，感生電勢E1也較小，電機定子繞組壓降(R1+jX1)相對E1較大，不可以忽略，于是再保持U1/f1恒定，已不能使主磁通Φ恒定。

? 保持磁通恒定在實際中的意義

從電動機電磁轉矩的表達式T=KTΦI2cosφ2(KT為電機結構系數；Φ為主磁通；I2

電工技術教案

?E1?TR2f2???K???f2??Rf?2?(2?L)2 f12?1?22?22(4)轉差頻率控制

T?KT(E14.44K2f2N2R2R2f22??)22?K?Ef?112224.44K1f1N1R2?(2?f2L?2)?R2f2??(2?f2L?2)由上式，在進行E1/f1控制的基礎上，對電動機轉子回路的頻率f2進行控制，達到控制電機輸出轉矩的目的，而f2又與轉差成正比，因此又叫轉差頻率，這就是轉差頻率控制的含義及出發點。

(5)矢量控制方式

? 矢量控制方式的基本思想是認為異步電動機和直流電動機具有相同的轉矩產生機理，即電動機的轉矩為磁場和與其相垂直的電流矢量的乘積。? 異步電動機空載時，定子勵磁電流很小，如果給異步電動機施加負載，則其定子勵磁電流將會增加，而且負載所需轉矩越大，勵磁電流就越大。這是因為電機空載時勵磁電流主要用于產生磁通，有載時勵磁電流既要維持主磁通基本恒定，同時又要提供產生轉矩所需的能量。

? 將定子電流分解為產生磁場的電流分量和產生轉矩的電流分量之和。通過控制電動機定子電流的大小和相位，也就是定子電流相量，就可以分別對電動機的勵磁電流和轉矩電流進行控制，從而達到控制電動機轉矩的目的。? 矢量控制方式主要有基于轉差頻率控制的矢量控制方式和無速度檢測器矢量控制方式。

§12.2 通用變頻器的基本結構和主要功能

? 變頻器分為交—交型和交—直—交型兩種形式。

? 交—交型變頻器可以將工頻交流電直接變換成頻率、電壓均可調節的交流電，又稱直接式變頻方式。

? 交—直—交變頻器則是先把工頻交流電通過整流器變成直流電，然后再經過逆變電路把直流電變換成頻率、電壓均可調節的交流電，又稱為間接式

電工技術教案

控制回路端子(遠程控制端子)的接線方式

§12.4 VF0變頻器變頻控制示例

? 示例1 初次使用的變頻器，其功能設置均為初始出廠設置，使用操作板控制實現：正轉運行，25Hz輸出頻率；一段時間后，再變為反轉運行，輸出頻率為50Hz。

? 示例2 變頻器“選擇運行指令”功能代碼P08的參數設置為“1”，其他功能代碼保持出廠設置，頻率設定旋鈕已處于“MAX”位置。由操作板控制：反轉運行，25Hz輸出頻率；一段時間后變為正轉運行，輸出頻率25Hz。 ? 示例3 采用數字式設定方式設定輸出頻率，代碼P09=1，用操作板進行運行/停止控制，旋轉方向設定模式代碼P08=0時，控制變頻系統先按50Hz正轉起動運行，一段時間之后不停機直接變為50Hz反轉運行。 ? 示例4 利用操作板在“功能設定模式”下改變功能代碼的參數，將變頻器最大輸出頻率設定為60Hz。

? 示例5 將VF0變頻器與可編程序控制器結合，用來模擬一個平面運動小車變頻調速的基本控制過程。

第五篇：西門子MM430變頻器在恒壓供水系統中的應用

西門子MM430變頻器在恒壓供水系統中的應用

2009-10-15

來源：工控商務網

瀏覽：88 摘要：本文主要介紹西門子公司MICROMASTER430變頻器在恒壓供水系統中的應用，詳細闡述了系統的原理、組成及調試方法。

一：引言

城市規模的不斷擴大，高層建筑的不斷增長，城市供水的公用管網的壓力已遠遠不能滿足用戶的要求，對供水的二次加壓已被廣泛采用。其中變頻恒壓供水由于自動化程度高，維護方便、具有節能功能，成為主要的二次加壓方式。按供水的特性，變頻恒壓供水主要有分為：恒壓變流量和變壓變流量兩大類，在本文的中采用恒壓變流量的供水方式。

二：系統組成及工作原理

系統為賓館的供水系統，分為冷水、熱水兩大供水系統，系統單線如圖1

Q1控制的變頻器為冷水供水系統，Q2控制的變頻器為熱水供水系統，系統為1拖1的恒壓供水，兩臺電機為互備，可選擇使用1#泵或2#泵運行，KM3、KM8為手動工頻運行選擇，作為變頻的維修系統備用，KM2，KM3、KM7，KM8為機械互鎖的接觸器，保證選擇變頻運行和工頻運行的正確切換。

變頻恒壓供水的基本原理:以壓力傳感器和變頻器組成閉環系統，根據系統管網的壓力來調節電機的轉速，實現高峰用戶的水壓恒定，和低峰時的變頻的休眠功能，得到恒壓供水和節能的目的。

系統的硬件組成如下：

熱水系統：電機參數： Pe=15kw Ue=380v Ie=26.8A Ne=1490rpm 變頻器型號： 6SE64430-2AD31-8DA0 Pe=18.5kw Ie=38A 壓力傳感器： GYG2000 反饋信號4-20mA 供電+24V 量程0-0.5Mpa 冷水系統：電機參數： Pe=22kw Ue=380v Ie=39.4A Ne=2940rpm 變頻器型號： 6SE64430-2AD33-7EA0 Pe=30.5kw Ie=62A 壓力傳感器： GYG2000 反饋信號4-20mA 供電+24V 量程0-0.5MPa 三：PID閉環控制功能的實現及調試方法

西門子MICROMASTER430變頻器的內置PID功能，利用裝在水泵附近的主出水管上的壓力傳感器，感受到的壓力轉化為4-20mA電信號作為反饋信號。根據賓館的層高設定壓力值作為給定值，變頻器內置調節器作為壓力調節器，調節器將來自壓力傳感器的壓力反饋信號與出口壓力給定值比較運算，其結果作為頻率指令輸送給變頻器，調節水泵的轉速使出口壓保持一定。即當用水量增加，水壓降低時，調節器使變頻器輸出頻率增加，電機拖動水泵加速，水壓增大；反之，當用水量減少，水壓上升，調節器使變頻器輸出頻率減少，電機拖動水泵減速，水壓減小。

由于壓力傳感器是兩線傳感器在接線必須采用正確的接線方式，將變頻器的+24V控制電源連接到傳感器的+端，傳感器的-連接到PID的+輸入，同時還必須將PID的-端連接到變頻器控制電源的0V端。具體接線圖如圖2

圖2中把傳感器送回的電流信號送入到變頻器的模擬量輸入2作為反饋值，根據賓館的層高設定的壓力值為0.35MPa,對應輸出頻率為35Hz，對應反饋電流15.2mA.PID閉環控制功能的具體參數設置如圖3

參數的設定方法：PID主設定值P2253可選擇的源有以下幾種，模擬輸入、固定PID設定值、已激活的PID設定值，在本系統中采用固定給定值。PID反饋值P2264可選擇的源為模擬輸入1或模擬輸入2在系統中采用模擬輸入2，系統的PID參數設定如下： P0701=99 P2200=722.0 P2016=1 P2201=70% P2253=2224 設定主給定值固定值為35Hz。

P2264=755.1設定反饋值為模擬量輸入2。

上述參數設定好以后，設定P2200=1，使能PID功能，設定P2250=1進行PID自整定，整定完成后，采用了整定后的積分和比例參數基本滿足了系統的工藝要求。

PID調試的注意事項：使能PID功能后系統的加減速時間為P2257、P2258的設定值，而不是原來的P1120、P1121。使能PID功能后 PID的限幅值的上升、下降時間P22936必須根據系統要求進行設定,否則變頻器將報故障F0002。為提高系統的抗干擾能力,要求根據現場的實際情況,對反饋值進行濾波環節處理，在本系統中因為主給定設定值采用固定給定，所以對主給定設定值不必進行濾波環節處理。

四：節能功能的實現

在PID控制過程中，當反饋信號大于主設定頻率時，系統偏差（ΔP）為負，此時電動機的頻率逐漸降低，但仍在不停運轉，在系統偏差不斷調節的同時，系統不斷消耗電能。為了實現節能，西門子對MM430變頻器設計了節能控制功能。出發點如下：當電機的頻率降低到某一比較頻率（P2390）時，激活節能定時器（P2391），當定時時間到期時，按斜坡下降時間停車，即輸出功率為零，在無輸出的情況下，系統偏差會迅速從負到正變化，當偏差超過某一設定值（P2392）時，再起動電機，當電機頻率按斜坡上升時間升到某一值時（此值稍大于P2390設定頻率），投入PID，使系統恢復正常控制。

參數的設定方法： P2390要低于PID主設定值所對應頻率一定幅度，以保證系統實現正常的PID控制，如果P2390太小，節能又不易投入，在本系統中設定2390=20Hz，P2391定時器時間的設定要依據系統的響應速度，如果系統響應時間快，則P2391應設定較小的值。在本系統中，P2391= 900秒，P2292=0.5。設定參數的注意事項：系統的節能功能投入后，PID功能則解除，所以系統的加減速時間P1120、P1121必須根據需要進行設定，最高、最低頻率必須設定。

五：結束語

系統調試完畢后已投入運行，從運行效果看，系統的運行水壓穩定，響應速度快，得到了設計要求，節能效果比較明顯。

MM430能夠實現壓力,流量等的PID閉環.PID閉環的三個要素: 1.給定 2.反饋 3.PID控制器 正確設置與這三個要素的相關參數就可實現PID閉環.相關參數如下: 1.P2200 PID 控制器使能 2.P2253 PID 給定值 3.P2264 PID 反饋值 4.P2280 PID 比例增益系數 5.P2285 PID 積分時間

PID 比例增益系數和PID 積分時間應根據實際應用進行調整,不同的應 用,P2800.P2285 所設置的數值都不一樣.實際應用中PID 給定值和PID 反饋值可由多種通道輸入,以下例子給予說明.例子1: 模擬輸入1 為PID 給定 模擬輸入2 為PID 反饋 調試步驟如下: 1.參照手冊3-12,3-13 頁進行快速調試: 2.P2200 = 1 PID 調節器使能

3.P2253 = 755:0 模擬輸入1 為PID 給定 4.P2264 = 755:1 模擬輸入2 為PID 反饋 5.P2280 = 8 PID 比例增益系數(僅供參考)P2285 = 80 PID 積分時間(僅供參考)

變頻器在工業鍋爐給水系統上的應用(1)

收藏本文章 引言工業蒸汽鍋爐的過程控制系統包括汽包水位控制系統和燃燒過程控制系統，兩系統在鍋爐運行過程中互相耦合，所以控制起來非常困難。在此，我們暫不考慮系統間的耦合，只是對蒸汽鍋爐的給水系統進行變頻改造。某企業有2臺20t燃煤蒸汽鍋爐，如圖1所示。這2臺鍋爐通過1個給水母管分別給各自汽包供水，用汽量小的季節，2臺鍋爐只運行1臺，當用汽量較大時，則必須2臺鍋爐同時運行。由于給水泵額定功率為37kw，一般情況下，1臺鍋爐運行時，只開1臺給水泵裕量仍較大，而2臺鍋爐同時運行且用汽量較大時，只開1臺給水泵無法滿足需要，而開2臺給水泵后，相對單臺鍋爐運行時，裕量更大。由于2臺鍋爐分別由2套dcs系統控制各自的電動閥門調節各自汽包的給水量，運行中，閥門開度較小造成給水母管壓力較大，不僅浪費了大量的電能，較高的水壓還對管道、水泵葉輪和閥門造成損害 變頻改造方案基于系統運行現狀，本著既能節能降耗，又能控制簡便、安全且投資較少的原則，我們設計了1套1臺變頻器拖動3臺電機的方案。具體如圖2所示。

圖1 給水原理圖

在本方案中，充分利用了鍋爐層有的dcs控制系統，同時增加了變頻器、可編程序控制器(plc)和控制信號轉換裝置。(1)硬件控制系統a)西門子mm430變頻器mm430變頻器是西門子公司最新研制生產的一種適用于各種變速驅動應用場合的高性能變頻器(調試簡單、配置靈活)，它具有最新的igbt技術和高質量控制系統，完善的保護功能和較強的過載能力以及較寬的工作環境溫度，安裝接線方便，兩路可編程的隔離數字輸入、輸出接口以及模擬輸入、輸出接口等優點，使其配置靈活多樣，控制簡單方便，易于操作維護。

圖2 控制原理圖

b)西門子s7-200型plc西門子s7-200型plc可靠性高、抗干擾能力強，可直接安裝于工業現場而穩定可靠的工作。適應性強，應用靈活。(2)當1臺鍋爐運行時由于只開1臺給水泵，就足夠鍋爐汽包所需用水量，故此時，系統只對運行鍋爐的汽包水位進行恒液位控制即可。將切換開關置于相應位置，通過鍋爐原有dcs控制系統中的手動操作器將控制該鍋爐汽包進水量的電動閥完全打開后，再通過控制信號轉換裝置切斷該控制信號，使原有控制回路斷開，電動閥保持全開狀態，同時，將該鍋爐汽包液位信號切入plc，讓plc將該鍋爐汽包液位信號進行pid運算處理后，再由控制信號轉換裝置，將plc輸出的4~20ma模擬信號傳遞給變頻器，從而控制變頻器的輸出轉速。在本控制過程中，關鍵的問題是過程參數pid(p:比例系數i:積分系數、d:微分系數)的整定。由于工業鍋爐運行過程中，用汽量的多小和蒸汽壓力的大小，決定了給水流量的大小和給水壓力的大小。為了保證系統的相對穩定運行，不出現大的波動，對生產造成影響，在調試過程中，應多次反復調整pid參數，直至出現最佳控制過程。(3)當兩臺鍋爐同進運行時由于2臺鍋爐分別由兩套dcs系統控制，在運行過程，雖然蒸汽并網后壓力相同，但由于燃燒過程中存在不確定性，兩臺鍋爐汽包各自的液位就必然存在差異。因此，單臺鍋爐運行中所用的恒液位控制方案在此就不再適合。通過給水原理圖(圖1)我們不難發現，要對2臺鍋爐汽包的液位分別控制，最理想的方案是將1個給水母管向2臺鍋爐給水的現狀徹底改變，將給水系統分開，使每個鍋爐都有自己獨立的給水系統，再在此基礎上加裝變頻控制，由1臺變頻器單獨控制1臺鍋爐的給水。但此方案不僅改動較大，投資較高，且要停產改造，顯然是行不通的。為了能在不改變原有系統現狀的前提下，更好的利用變頻裝置，節能降耗，減小系統運行，維護費用，提高原有系統的自動化程度，我們針對該企業2臺鍋爐的運行特點，設計了一套專用于2臺(或2臺以上)鍋爐同時運行時的控制方案，即:蒸汽壓力和母管給水壓力的恒壓差控制方案。

當2臺鍋爐同時運行時，由于外供蒸汽并管，故蒸汽壓力相同，又由于2鍋爐由同一母管給水，故給水壓力也相同。但由于蒸汽用量的變化不定和鍋爐燃燒情況的不同，蒸汽壓力是時刻變化的。這樣，為了能保證給鍋爐汽包供上水，就必須要求給水的壓力始終高于蒸汽壓力，由圖2我們看到，由plc采集蒸汽壓力和母管給水壓力，通過處理、比較后，得到二者的差值，再將此差值通過pid運算處理，輸出4~20ma的模擬信號給控制信號轉換裝置。再由該裝置將信號傳輸給變頻器，從而控制變頻器的運行速度。這樣雖然可以保證給水母管壓力始終高于鍋爐蒸汽壓力(壓力差的大小可以通過plc在一定范圍內任意調節)，但鍋爐各自汽包的液位卻無法再通過調節變頻器的轉速去控制。在此，我們充分利用了原有給水控制裝置，即汽包各自的進水電動閥門。仍由鍋爐原有dcs控制系統采集各自汽包的液位，蒸汽壓力，給水壓力和給水流量等信號，去相應的調整進水電動閥的開度，從而控制各汽泡液位和進水流量。此方案由于存在閥門的調節，所以理論上不能最大限度的節能降耗，但實際應用中，由于減小了給水母管與蒸汽壓力之間的壓力差，使電動閥門的開度由原來的平均10%左右開大到75%左右，系統回水閥門關閉，仍大大節約了能源。且本方案充分考慮了系統運行的安全性，一旦變頻器故障，系統可立即自動由變頻運行狀態切換至原有工頻運行狀態，完全恢復改造前的運行狀態，保證鍋爐正常運行。變頻故障解除后，仍可方便的手動切換為變頻狀態，使變頻器方便的投入運行，且不影響鍋爐的運行。plcplc是本系統的核心控制器件，它不僅辨識、處理各種運行狀態，進行系統間的邏輯運算和聯鎖保護，還對輸入的多個模擬信號進行處理、運算后，輸出標準的模擬信號控制變頻器的運行速度。主程序結構較復雜，其中，對液位信號進行pid運算的子程序，原理圖和程序框圖如圖

3、圖4所示。

圖3 pid原理圖 注意事項(1)由于變頻器產生高次諧波，會對通訊產生干擾，同時由于plc采集模擬信號，要進行a/d和d/a轉換處理，在此過程中，容易受到變頻器高次諧波的影響而失真。因此，必須將變頻器零地分接且加裝液波裝置，對plc用隔離變壓器供電，最好將plc安裝于距離變頻器較遠的位置