第一篇：阿爾法ALPHA6900起重專用變頻器在施工升降機上的應用

阿爾法ALPHA6900起重專用變頻器在施工升降機上的應用

施工升降機是現代高層施工中與大型塔機相配合的必不可少的重要施工設備。特別是在高層、超高層建筑施工擔任了極其重要的任務，對于保證施工工期與安全，降低施工成本，減輕勞動強度起著不可替代的作用。同時也是建筑隊伍裝備水平的重要標志。按一般的配備經驗，每一臺高層用的塔式起重機至少配備一臺施工升降機。

本文介紹阿爾法6900起重專用變頻器在建筑施工升降機帶來的良好性能。升降機作為一般高層建筑輸送人員及散碎材料的垂直運輸設備已被廣泛應用，我國生產的品種有幾十種，90%以上是1~2噸級的，但其存在的問題與塔機基本相同。最主要的原因有以下幾種：

1）控制系統 控制系統是施工升降機的關鍵部分，決定著整機性能的優劣。普通升降機的控制方式都是通過接觸器控制來實現，速度單

一、啟制動沖擊大，對結構和機構損壞較嚴重，電氣元件也易損壞，且運行速度比較低，一般為34－38m／min，既影響了施工速度也影響了施工企業的效益。若單純地提高速度則將造成加速度過大，結構及機構所受沖擊過大而加快齒輪齒條及制動盤的磨損，從而降低運行的可靠性。

2）起動與剎車系統

普通升降機的起動都是采取直接起動，沖擊非常大，對電機和電氣元件造成嚴重的破壞，同時升降機里面的物料容易跌落，特別是有些建筑工地升降機還有乘人現象.存在著極大的安全隱患。

普通升降機的的剎車是采用機械抱閘強制制動，升降機突然從高速降為零速的時候，由于慣性的作用，不但對結構和機構造成損壞，而且升降機里面的物料容易跌落，也存在著一定的安全隱患。3）平層系統

普通升降機減速到平層時無爬行過程，由運行速度直接向零速減速，升降機的選平層是由司機靠目測手動控制實現的，效率低，經常要上、下點動幾次才能準確停層。既降低了效率又增大了拖動與控制系統的疲勞度，縮短了壽命，同時也會造成里面的物料無法搬運，浪費了時間，影響了工作效率。

為了適應市場需要，我公司在普通施工升降機的基礎上，根據生產工藝設計制造ALPHA6900起重專用型變頻應用于施工升降機。該機具有以下特點：

1、應用專用抱閘控制程序無需PLC。

2、采用無級調速，使升降機的啟動、制動過程無沖擊，運行平穩，乘坐更加舒適。

3、采用開環V/F控制速度精度可達±2~3%，可以實現升降機準確的低速就位，不會因載荷大，下降停車時出現滑行。

4、變頻調速系統有限流功能，電機啟動電流小，減少了對供電電網的沖擊，不會因遠距離供電電壓降過大而使電機啟動困難，同時緩解了對工地用電設備的影響，降低了能源消耗。

5、由于啟動制動無沖擊，運行平穩性的增加有效地降低了對機械部件的沖擊，減少了齒輪、齒條、制動器等的磨損，延長了部件使用壽命。

6、變頻系統還具有過壓、欠壓、過電流、過載；防止失事等安全保護功能。

7、有預過載報警系統，當負載超出范圍會給操作工提示。

ALPHA6900系列變頻器是阿爾法公司推出的代表未來變頻器發展方向的新一代高性能矢量變頻器。與傳統意義上的變頻器相比，在滿足客戶不同性能、功能需求方面，它不是通過多個系列產品來實現（從而增加額外的制造、銷售、使用、維護成本），而是在客戶需求合理細分的基礎上，進行模塊化設計，通過單系列產品的多模塊組合，創建一個客戶化量身定做的平臺。是國內少有的幾家真正擁有磁通矢量技術的變頻器。

該系列變頻器采用優良的無速度矢量控制策略使其具有較快的動態響應，先進的電流限制技術和硬件優化設計，能保證在負載頻繁波動的情況下，變頻器不跳閘。并具有以下特點：

1、可靠性

完善的可靠性設計方案：如冗余設計，降額設計等，所有元器件全部采用工業或軍工等級；專業化的制作平臺，從而保證整機的可靠性。

2、軟啟動

相比工頻起動方式，采用變頻器控制可以減小機械部分震動和構假的沖擊，為用戶節省了維護的費用，運行穩定。高啟動轉矩采用高性能磁通矢量控制模式，低頻段提供穩定高輸出轉矩。

3、安全性

具有零伺服功能，使電動機在零速時，能全力矩輸出，即使制動器松動或失靈時，也不會出現重物下滑，確保系統安全可靠。

采用先進的現代交流變頻調速技術對升降機電力拖動系統進行技術改造，使升降機實現平穩操作，提高運行效率，改善超負荷作業，消除起制動沖擊，減少電氣維護，降低電能消耗，提高功率因數等均可取得良好實效。同時還具有過電流、過電壓、欠電壓和輸入缺相保護，以及變頻器超溫、超載、超速、制動單元過熱、I/O故障保護、電動機故障保護等，變頻調速方法具有如下顯著特點：

1、效率高，其運行速度可達60～70m/min，是傳統升降機運行速度（34m/min）的兩倍。

2、無極調速技術有效的解決了機構的傳動沖擊，延長了齒輪、滾輪、軸承、齒條的使用壽命。由于變頻系統具有限流的功能，降低了電機啟動時對電網的沖擊電流，緩解了用電設備間的相互影響，電纜載流能力大大提高。供電電纜不必加大，與常速升降機相比，反而可以減小。既節約了成本，又為收放電纜創造了方便。

3、變頻調速系統具有完善的安全保護功能。如欠壓、過壓、過轉矩、過電流保護等，使整個電控系統的可靠性、安全性得到保證。由于系統為零速制動，制動器無相對轉動摩擦，所以使用壽命理論上為無窮大，實際上至少延長十幾倍。

4、性能優越的選平層控制系統。傳統升降機的選平層是由司機靠目測手動控制實現的，效率低，經常要上、下點動幾次才能準確停層。既降低了效率又增大了拖動與控制系統的疲勞度，縮短了壽命。而采用變頻選平層使整個系統實現了簡單化，徹底代替了故障率高的繼電器系統。

5、良好的經濟性：

節能。升降機速度高了，功率大了，但與傳統產品相比，能耗卻下降了50%，因為在下降時，電機無須供電。按一天10小時工作計算：每天可節電70kw，合人民幣56元。按每年工作300天計，僅節電一項即可產生效益16800元。維修費用下降。同型號非調速升降機，每年至少要更換四次齒輪和制動盤以及若干個接觸器，此項費用至少為25000余元。而且要占用工作時數。用此項技術，齒輪可少換50%，齒條壽命延長一倍，制動器使用十年，年可節約維修費20000元。結束語

采用先進的現代交流變頻調速技術對升降機電力拖動系統進行技術改造，不僅增強了設備的安全與可靠性，而且為企業和社會節省了大量的電能，因此在建筑行業具有很好的推廣應用價值。

起重專用抱閘控制時序圖

第二篇：變頻器在提升機上的應用

河南遠航工控設備有限公司 竭誠為您服務 礦井提升機的變頻調速改造

一、概況

礦井提升機是煤礦，有色金屬礦生產過程中的重要設備。提升機的安全、可靠運行，直接關系到企業的生產狀況和經濟效益。某煤礦井下采煤，采好的煤通過斜井用提升機將煤車拖到地面上來。煤車廂與火車的運貨車廂類似，只不過高度和體積小一些。在井口有一絞車提升機，由電機經減速器帶動卷筒旋轉，鋼絲繩在卷筒上纏繞數周，其兩端分別掛上一列煤車車廂，在電機的驅動下將裝滿煤的一列車從斜井拖上來，同時把一列空車從斜井放下去，空車起著平衡負載的作用，任何時候總有一列重車上行，不會出現空行程，電機總是處于電動狀態。這種拖動系統要求電機頻繁的正、反轉起動，減速制動，而且電機的轉速一定規律變化。斜井提升機的機械結構示意如圖1所示。斜井提升機的動力由繞線式電機提供，采用轉子串電阻調速。提升機的基本參數是：電機功率55kW，卷筒直徑1200mm，減速器減速比24︰1，最高運行速度2.5m/s，鋼絲繩長度為120m。

目前，大多數中、小型礦井采用斜井絞車提升，傳統斜井提升機普遍采用交流繞線式電機串電阻調速系統，電阻的投切用繼電器—交流接觸器控制。這種控制系統由于調速過程中交流接觸器動作頻繁，設備運行的時間較長，交流接觸器主觸頭易氧化，引發設備故障。另外，提升機在減速和爬行階段的速度控制性能較差，經常會造成停車位置不準確。提升機頻繁的起動﹑調速和制動，在轉子外電路所串電阻的上產生相當大的功耗。這種交流繞線式電機串電阻調速系統屬于有級調速，調速的平滑性差；低速時機械特性較軟，靜差率較大；電阻上消耗的轉差功率大，節能較差；起動過程和調速換擋過程中電流沖擊大；中高速運行震動大，安全性較差。

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二、改造方案

為克服傳統交流繞線式電機串電阻調速系統的缺點，采用變頻調速技術改造提升機，可以實現全頻率（0~50Hz）范圍內的恒轉矩控制。對再生能量的處理，可采用價格低廉的能耗制動方案或節能更加顯著的回饋制動方案。為安全性考慮，液壓機械制動需要保留，并在設計過程中對液壓機械制動和變頻器的制動加以整合。礦井提升機變頻調速方案如圖2所示：

圖2 礦井提升機變頻調速方案

攜手遠航 共創輝煌 電話：0371-67250191/192/193 傳真：0371-67250102熱線：*** 河南遠航工控設備有限公司 竭誠為您服務 考慮到繞線式電動機比鼠籠式電動機的力矩大，且過載能力強，所以仍用原來的4極160kW繞線式電機，在用變頻器驅動時需將轉子三根引出線短接。提升機在運行過程中，井下和井口必須用信號進行聯絡，信號未經確認，提升機不能運行。為顯示運行時車廂的位置，使用E6C3-CS5C 40P旋轉編碼器，即電機旋轉1圈旋轉編碼器產生40個脈沖，這樣每兩個脈沖對應車廂走過的距離為1200。則與實際距離的誤差值為4-3.9=0.027mm，卷筒運行一圈誤差為0.027，已知鋼絲繩長度為120m，如果兩個脈沖對應車廂走過的距離用近似值3.9mm計算，120m全程誤差為120000。再考慮到實際檢測過程中有一個脈沖的誤差，則最大的誤差在821mm~829mm之間，對于數十米長的車廂來說誤差范圍不到1米，精度足夠。因此，用計數器實時統計旋轉編碼器發出的脈沖個數，則可計算出車廂的位置并用顯示器顯示。另外一個問題是計數過程中有無累計誤差存在？實際檢測時，在一個提升過程開始前，首先將計數器復位，第一個重車廂經過某個位置時，打開計數器計數，車廂在斜井中的位置以此點為基準計算，沒有累計誤差。在操作臺上，用SWP-AC系列智能型交流電壓/電流數字儀表顯示交流電壓和電機工作電流，用智能型數字儀表顯示提升次數和車廂的位置。

三、方案實施

斜井提升負載是典型的摩檫性負載，即恒轉矩特性負載。重車上行時，電機的電磁轉矩必須克服負載阻轉矩，起動時還要克服一定的靜摩檫力矩，電機處于電動工作狀態，且工作于第一象限。在重車減速時，雖然重車在斜井面上有一向下的分力，但重車的減速時間較短，電機仍會處于再生狀態，工作于第二象限。當另一列重車上行時，電機處于反向電動狀態，工作在第三象限和第四象限。另外，有占總運行時間10%的時候單獨運送工具或器材到井下時，電機純粹處于第二或第四象限，此時電機長時間處于再生發電狀態，需要進行有效的制動。用能耗制動方式必將消耗大量的電能；用回饋制動方式，可節省這部分電能。但是，回饋制動單元的價格較高，考慮到單獨運送工具或器材到井下僅占總運行時間的10%，為此選用價格低廉的能耗制動單元加能耗電阻的制動方案。

攜手遠航 共創輝煌 電話：0371-67250191/192/193 傳真：0371-67250102熱線：*** 河南遠航工控設備有限公司 竭誠為您服務 提升機的負載特性為恒轉矩位能負載，起動力矩較大，選用變頻器時適當地留有余量，因此，寶米勒MC200G1850T4 185KW變頻器。由于提升機電機絕大部分時間都處于電動狀態，僅在少數時間有再生能量產生，變頻器接入一制動單元和制動電阻，就可以滿足重車下行時的再生制動，實現平穩的下行。井口還有一個液壓機械制動器，類似電磁抱閘，此制動器用于重車靜止時的制動，特別是重車停在斜井的斜坡上，必須有液壓機械制動器制動。液壓機械制動器受PLC和變頻器共同控制，機械制動是否制動受變頻器頻率到達端口的控制，起動時當變頻器的輸出頻率達到設定值，例如0.2Hz，變頻器KB、KA端口輸出信號，表示電機轉矩已足夠大，打開液壓機械制動器，重車可上行；減速過程中，當變頻器的頻率下降到0.2Hz時，表示電機轉矩已較小，液壓機械制動器制動停車。緊急情況時，按下緊急停車按鈕，變頻器能耗制動和液壓機械制動器同時起作用，使提升機在盡量短的時間內停車。

提升機傳統的操作方式為，操作工人坐在煤礦井口操作臺前，手握操縱桿控制電機正﹑反轉個三擋速度。為適應操作工人這種操作方式，變頻器采用多段速度設置，X1、X2設為正反轉，X3、X4、X5可設擋速度。變頻調速原理圖如圖3所示：

變頻器的設置詳請參見MC200T系列變頻器用戶手冊。

四、提升機工作過程

提升機經過變頻調速改造后，系統的工作過程阿盛大的變化。操縱桿控制電機無極調速。不管電機正轉還是反轉，都是從礦井中將煤拖到地面上來，電機工作在正轉和反轉電動狀態，只有在滿載拖車快接近井口時，需要減速并制動，提升機工作時序圖如圖4所示：

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圖4 提升機工作時序圖

圖4中，提升機無論正轉、反轉其工作過程是相同的，都有起動、加速、中速運行、穩定運行、減速、低速運行、制動停車等七個階段。每提升一次運行的時間，與系統的運行速度，加速度及斜井的深度有關，各段加速度的大小，根據工藝情況確定，運行的時間由操作工人根據現場的狀況自定。圖中各個階段的工作情況說明如下：

（1）第一階段0～ｔ1：串車車廂在井底工作面裝滿煤后，發一個聯絡信號給井口提升機操作工人，操作工人在回復一個信號到井底，然后開機提升。重車從井底開始上行，空車同時在井口車場位置開始下行。

（2）第二階段 t1～t2：重車起動后，加速到變頻器的頻率為f2速度運行，中速運行的時間較短，只是一過渡段，加速時間內設備如果沒有問題，立即再加速到正常運行速度。

（3）第三階段 t2～t3：再加速段。

（4）第四階段 t3～t4：重車以變頻器頻率為f3的最大速度穩定運行，一般，這段過程最長。（5）第五階段 t4～t5：操作工人看到重車快到井口時立即減速，如減速時間設置較短時，變頻器制動單元和制動電阻起作用，不致因減速過快跳閘。

（6）第六階段 t5～t6：重車減速到低速以變頻器頻率為f1速度低速爬行，便于在規定的位置停車。

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以上為人工操作程序，也可按PLC自動操作程序工作。圖中加速和減速段的時間均在變頻器上設置。

五、結語

繞線式電機轉子串電阻調速，電阻上消耗大量的轉差功率，速度越低，消耗的轉差功率越大。使用變頻調速，是一種不耗能的高效的調速方式。提升機絕大部分時間都處在電動狀態，節能十分顯著，經測算節能30%以上、取得了很好的經濟效益。另外，提升機變頻調速后，系統運行的穩定性和安全性得到大大的提高，減少了運行故障和停工工時，節省了人力和物力，提高了運煤能力，間接的經濟效益也很可觀。

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第三篇：變頻器在油田抽油機磕頭機上的應用

變頻器在油田抽油機磕頭機上的應用

一．抽油機的工作原理及組成當抽油機工作時，驢頭懸點上作用的負載是變化的。工作分為兩個沖程，抽油機上沖程時，驢頭懸點需提起抽油桿柱和液柱，在抽油機未進行平衡的條件下，電動機就要付出很大的能量，這時電動處于電動狀態。在下沖程時，抽油機桿柱轉拉動對電動機做功，使電動機處于發電機的運行狀態。抽油機未進行平衡時，上、下沖程的負載極度不均勻，這樣將嚴重地影響抽油機的四連桿機構、減速箱和電動機的效率和壽命，惡化抽油桿的工作條件，增加它的斷裂次數。為了消除這些缺點，一般在抽油機的游梁尾部或曲柄上或兩處都加上了平衡重，如圖一所示。這樣一來，在懸點下沖程時，要把平衡重從低處抬到高處，增加平衡重的位能。為了抬高平衡配重，除了依靠抽油桿柱下落所釋放的位能外，還要電動機付出部分能量。在上沖程時，平衡重由高處下落，把下沖程時儲存的位能釋放出來，幫助電動機提升抽油桿和液柱，減少了電動機在上沖程時所需給出的能量。目前使用較多的游梁式抽油機，都采用了加平衡配重的工作方式，因此在抽油機的一個工作循環中，有一個電動運行狀態和一個發電機運行狀態。當平衡配重調節較好時，其發電機運行狀態的時間和產生的能量都較小。

1—底座；2—支架；3—懸繩器；4—驢頭；5—游梁； 6—橫梁軸承座；7—橫梁；8—連桿；9—曲柄銷裝置； 10—曲柄裝置；11—減速器；12—剎車保險裝置； 13—剎車裝置；14—電動機；15—配電箱

二．抽油控制器的系統圖及控制特點

系統組成由人機界面，三菱PLC，KV2000系列變頻器，制動單元，制動電阻。在整個系統中PLC和變頻器，觸摸屏均通過RS-485進行串行通訊。

整個控制系統特點：

1． 可實現對抽油機的多種控制：空抽控制，定時啟停控制，負荷超限停機控制,連噴帶抽控制，啟停的遠程控制。

2． 自動記錄抽油機工作過程,保存工作狀態信息。自動判斷抽油機工作是否正常,給出報警信息。

3． KV2000系列變頻器對電機參數有自動調諧功能，可自動測出電機特性并自動設定其相關的參數。

4． 變頻器提供多組信號輸入方式，包括溫度檢測信號，模擬信號，數字信號輸入，以及脈沖信號的輸入，包括故障繼電器報警輸出。

5． 通過人機界面可實對變頻器的監控功能：頻率設定，頻率改寫，輸出電壓，電流等。對變頻器的控制功能：運行，停機，故障復位等。

6． 高效節能，增產。變頻器的控制程序是根據油田實際情況，它能自主判斷抽油機運行的上下沖程，根據油井的實際情況，實時調節上下沖程的速度，達到實際抽油時，不更改每分鐘的抽油次數，但增加每次抽油時的采油量，提高抽油機的產量。（作者：科姆龍電氣）

第四篇：通用變頻器共直流母線在離心機上的應用

通用變頻器共直流母線在離心機上的應用 變頻器/共直流母線/離心機/能量回饋/節能

1引言

在化工企業電氣傳動中，離心機的變頻傳動應用非常普遍，由于工藝和驅動設備的各種原因，再生能量的現象經常發生，在通用變頻器中，對再生能量最常用的處理方式有兩種：耗散到直流回路中人為設置的與電容器并聯的“制動電阻”中，稱之為動力制動狀態；使之回饋到電網，則稱之為回饋制動狀態（又稱再生制動狀態）。直流共母線的原理是基于通用變頻裝置均采用交－直－交變頻方式，當電機處于制動狀態時，其制動能量反饋到直流側，為了更好的處理反饋制動能量，人們采用了把各變頻裝置的直流側連接起來的方式。譬如當一臺變頻器處于制動而另一臺變頻器處于加速狀態，這樣能量可以互補。本文提出了一種通用變頻器在化工企業離心機中共直流母線的方案，并闡述了其在離心機上回饋單元的進一步應用。

目前直流共母線有多種方式：

（1）公用一個獨立的整流器

該整流單元可以是不能逆變，也可以是可逆變的。前者能量通過外接制動電阻消耗掉，后者可以充分地將直流母線上的多余能量直接反饋到電網中來，具有更好的節能、環保意義，缺點是價格比前者要高。

（2）大變頻單元接入電網

小變頻器公用大變頻器的直流母線，小變頻器不需接入電網，故也不需要整流模塊，大變頻器外接制動電阻。

（3）每個變頻單元各自接入電網

每個變頻單元均帶有整流、逆變回路并外接制動電阻，直流母線相互連接起來。這種情形多用于各變頻單元功率接近的情況。解體后還可以獨立使用，互不影響。本文介紹的直流共母線為第三種方式，相比前兩種有很大優勢：

● 共用直流母線可以大大減少制動單元的重復配置，結構簡單合理，經濟可靠。

● 共用直流母線的中間直流電壓恒定，電容并聯儲能容量大，能減少電網的波動。

● 各電動機工作在不同狀態下，能量回饋互補，優化了系統的動態特性。

● 各個變頻器在電網中產生的不同次諧波干擾可以互相抵消，減少電網的諧波畸變率。

2改造前變頻調速系統方案

2.1 離心機控制系統介紹

改造的離心機共12臺、每臺控制系統都是一樣。變頻器為艾默生EV2000系列22kW，恒轉矩型，回饋單元皆為加能的IPC-PF-1S回饋制動單元，所有控制系統集中在一個配電室中。兩臺離心機共用一個GGD控制柜，限于篇幅只畫出其中四臺，其余八臺與此類似。系統圖如圖1所示。

圖1 改造前變頻器及制動單元系統原理圖

由圖1可知，每一臺變頻器需要一臺回饋制動單元，各自的控制系統完全獨立。2.2 剎車時制動工作分析

當離心機剎車時，電動機將處于再生發電制動狀態，系統中所儲存的機械能經電動機轉換成電能，通過逆變器的六個續流二極管回送到變頻器的直流回路中。此時的逆變器處于整流狀態。這時，如果變頻器中沒采取消耗能量的措施，這部分能量將導致中間回路的儲能電容器的電壓上升，此時電容的直流母線電壓抬升，當升至680V時，制動單元開始工作，即回饋多余的電能到電網側，此時單臺變頻器直流母線電壓維持在680V(有的690V)以下，變頻器不至于報過電壓故障。單臺時變頻器制動單元剎車時的電流曲線如圖2，剎車時間為3分鐘，測試儀器為FLUKE 43B 單相電能質量分析儀，分析軟件為《FlukeView Power Quality Analyzer Version 3.10.1》。

圖2 制動單元工作時的電流曲線

由此可見每次剎車時，制動單元必然工作，最大電流達27A。而制動單元的額定電流為45A。顯然制動單元處于半載狀態。3 改造后變頻調速系統方案

3.1 共直流母線的處置方法

采用共用直流母線很重要的一點就是上電時必需充分考慮到變頻器的控制、傳動故障、負載特性和輸入主回路維護等。該方案包括三相進線（堅持同一相位）、直流母線、通用變頻器組、公共制動單元或能量回饋裝置和一些附屬元件。對于通用變頻器而言，圖3所示為在其中一種應用比較廣泛的方案。選用第三種改造方案后的主電路系統圖如圖3，圖3中空氣開關Q1至Q4是每個變頻器的進線保護裝置，KM1至KM4為每臺變頻器的上電接觸器。KMZ1至KMZ3為直流母線的并聯接觸器。1#、2#離心機共用一個制動單元，組成一組，3#、4#離心機共用一個制動單元，組成一組，當兩組都正常時可以并接在一起。同時也是基于現場操作工人的工作時序，1#、2#離心機不同時剎車，3#、4#離心機不同時剎車。正常工作時一般為兩臺離心機1#、3#為一組，2#、4#為一組，四臺離心機一般不會同時剎車。由于實際工作現場的復雜環境往往會導致電網的動搖并發生高次諧波。也可用于增加電源阻抗并協助吸收附近設備投入工作時產生的浪涌電壓和主電源的電壓尖峰，從而最終維護變頻器的整流單元。每臺變頻器也可以使用進線電抗器來有效地防止這些因素對變頻器的影響。本項目改造中由于原設備沒有裝進線電抗器，故并沒有畫出進線電抗器及其他諧波治理裝置。

圖3 改造后變頻器及制動單元系統原理圖

3.2 控制系統的方案

控制線路如圖4，四臺變頻器上電后，每臺變頻器運行準備好后，設置變頻器故障繼電器輸出端子的輸出選項為“變頻器運行準備好”，只有變頻器上電，并且正常以后，才可以并接在一起，如任意一臺有故障，直流母線接觸器就不吸合。變頻器故障繼電器輸出端子TA、TC為常開觸點，上電后變頻器“變頻器運行準備好”，各變頻器的TA、TC吸合，直流母線并聯接觸器依次吸合。否則接觸器就斷開。

圖4 改造后的制動單元并聯控制原理圖

圖5 改造后的制動單元工作電流監視圖

3.3 該方案特點

（1）使用一個完整的變頻器，而不是單純的整流橋加多個逆變器方案。

（2)不需要有分離的整流橋、充電單元、電容組和逆變器。

（3）每一個變頻器都可以單獨從直流母線中分離進去而不影響其他系統。

（4）通過連鎖接觸器來控制變頻器的DC共用母線的聯絡。

（5）連鎖控制來保護掛在直流母線上的變頻器的電容單元。

（6）所有掛在母線上的變頻器必需使用同一個三相電源。

（7）變頻器故障后快速地與DC母線斷開以進一步縮小變頻器故障范圍。3.4 變頻器主要參數設置

運行命令通道選擇 F0.03=1 最高操作頻率設定 F0.05=50 加速時間1設定 F0.10=300 減速時間1設定 F0.11=300 故障繼電器輸出選擇 F7.12=15 AO1輸出功能 F7.26=2 3.5 改造后的測試數據

停車時進線電壓： 3PH 380VAC 母線電壓： 530VDC 直流母線電壓： 650V 當一臺升速時，母線電壓降低，此時另一臺降速，直流母線電壓在540~670V波動，制動單元在此時沒有開啟，制動單元一般工作的DC電壓為680V如圖5測試分析。

4節能分析

回饋制動單元相比電阻能耗制動本身就是一種節能的應用，可是要求每臺變頻器需要剎車時配用一臺制動單元。必然要求有幾臺變頻器就得配幾臺制動單元，而制動單元的價格和變頻器價格相差不大，工作持續率卻不是很高。共用直流母線變頻器驅動在離心機上的廣泛應用，較好的解決了當一個變頻器升速，另一個變頻器剎車時，均衡了“一個吃不飽、一個吃的吐”，的問題，該方案減少了制動單元的重復設置，降低了工作次數的，也減少了對電網的干擾次數，提高了電網的電能質量。在減少設備投入，增加設備使用率，節約設備、節能方面有特別重要的意義。

5結束語

通用變頻器共用直流母線的廣泛應用，較好的解決了電能消耗與電能回饋時間段不同步這個問題，對減少設備投入、降低電網干擾和提高設備利用率有特別重要的意義。

白獻剛

夏乃學

貢俊鵬

熊彥梅

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第五篇：ABB變頻器在煤氣加壓機上的應用

ABB變頻器在煤氣加壓機上的應用

摘要：在煤氣加壓機控制系統中運用變頻調速技術對其進行改造，從而實現煤氣加壓機運轉的自動調節，控制煤氣流量，年節電效益12.91萬元.關鍵詞：煤氣加壓機

變頻器節能 一 概述

煉鐵廠豎爐車間煤氣加壓系統有220kW加壓風機兩臺，一用一備，煤氣的恒壓供給是保證豎爐系統正常工作的重要條件，一般情況下要求出口壓力為20KPa，原系統采用液力耦合器調速，電機以額定轉速運行。

液力耦合器是通過控制工作腔內工作油液的動量矩變化，來傳遞電機能量并改變輸出轉速的，電動機通過液力耦合器的輸入軸拖動其主動工作輪，對工作油進行加速，被加速的工作油再帶動液力耦合器的從動工作渦輪，把能量傳遞到輸出軸和負載，這樣，可以通過控制工作腔內的油壓來控制輸出軸的力矩，達到控制負載的轉速的目地。二 原系統工況及存在的問題

豎爐從投產以來，煤氣加壓機采用液力耦合器調速，存在諸多的問題如下:

1、電機直接啟動時，沖擊電流加大，影響電網的穩定性。

2、電機的效率低，損耗大，尤其低速運行時，效率極低。

3、采用液力耦合器時，在低速向高速運行過程中，延遲性較明顯，不能快速響應，同時這時候的電流較大。

4、液力耦合器的附件——水冷卻系統，長期運行，維護跟不上，冷卻管內的水垢越積越多，易堵塞，導致冷卻效果差，最終油溫過高。

5、特別是進口壓力過低，通過液力耦合器調速后，出口壓力要求在20KPa左右，那么就會出現油溫過高，結果轉速沒法調節到指定范圍內，出口壓力還是低，造成常常減料，球團產量相應降低。

6、液力耦合器運行時間稍長，就會嚴重漏油，對環境污染大，地面也被油嚴重污蝕。

從以上運行情況分析：要提高電動機的工作效率、節約電能，為滿足生產工藝的要求，需要對其進行改造。在風機電動機上裝設變頻調速裝置，取代液力偶合器調速，要求變頻器有高可靠性，長期運行無故障。三 變頻改造方案

電動機采用變頻調速后，電動機轉軸與負載直接相連，但電動機不再由電網直接供電，而是由變頻器供電，變頻器通過改變電動機的供電頻率來改變電機轉速，因此可以實現相當寬的頻率范圍內無級調速，而且在全范圍內具有優異的效率和功率因素特性。

采用變頻調速后，異步電動機轉速n=60f(1-s)/p，其中f 為變頻器輸出頻率，s 為異步電動機轉差率，p 為電動機極對數。由式可見，交流電動機的同步轉速n與電源頻率f成正比，所以改變電源頻率就能改變電機轉速，從而實現調速的目的。

可以根據工藝狀況需要而調節變頻器的輸出頻率，以滿足工藝要求。當工藝狀況需要時，讓電動機高速運行以達到工藝要求；當工藝

狀況允許時，使電動機低速運轉節約電能。

另外，用變頻器對風機進行改造不必對原系統進行大的改動。取消液力耦合器，以及液力耦合器的水冷卻系統，電機前移。

1、實際應用設備參數

加壓風機型號為JLM—250D，其性能如表1所示

表1 風機參數

2、電機型號為YB315M1-2，其性能如表2所示

表2 電機參數

3、根據風機和電機的配置選擇變頻器的容量 型號：ACS800-04P-0320-3＋P901 250KW 輸入項目 U：3～380－415V I：501A f：48～ 63Hz

輸出項目 U：3～uinput I：521A f：0～ 300Hz

4、變頻改造方案：

在風機上裝設變頻系統，拆除液力耦合器（如圖一）；保留原工頻系統。

圖1

風機變頻改造示意圖

5、變頻器調試：

首先將電機的額定功率、電壓、電流及工作頻率輸入變頻器，并確認它們與變頻器的額定數據相匹配，其次是選擇控制方式，命令源，最后設置速度設定值，斜坡上升/下降時間等一些必要的參數。

6、變頻調速與液力耦合器調速的其他性能比較

變頻調速與液力耦合器調速除了節能方面的差別外，還在功率因素、起動性能、運行可靠性、運行維護、調節及控制特性、投資及回報等方面有較大差異。6、1功率因素

變頻調速可以在很寬的轉速范圍內保持高功率因素運行（例如20%以上轉速時功率因素大于0.95%），而液力耦合器低速運行時功率

因素低于電動機額定功率因素，如果在70%以下轉速時，功率因素將低于0.7。采用液力耦合器如果需要提高功率因素，則需另加功率因素補償裝置。6、2 起動性能

采用變頻調速時，如電動機保持額定轉矩起動，電網輸入起動電流小于電動機額定電流的10%，對于風機泵類負載，其起動電流更小。而且起動的全過程可控，起動點和爬坡時間可設置。而液力偶合器不能直接改善起動性能，起動電流達到額定電流的5-7倍，即使是繞線型轉子，采取轉子串電阻方法需改善起動性能，需增加起動裝置，但起動電流仍將是額定電流的2倍以上，是變頻起動的20倍以上。起動對電動機和電網的沖擊相當大，對電動機來說，造成轉子鼠籠斷條和定子繞組開焊，據統計，約15%的電動機故障由直接起動引起。對于電網來說，直接起動造成電網電壓短時下降，干擾其它設備運行。6、3 運行可靠性、運行維護

液力耦合器機械結構和管路系統復雜，要長期可靠運行，系統維護工作量增大，如果出現故障，無法直接定速運行，必須停機檢修。低壓變頻裝置電子線路比較復雜，但目前技術已趨成熟，尤其是單元串聯多電平方式的低壓變頻裝置具有單元自動切換和冗余運行特性，在單元故障時可不停機連續運行，可靠性得以保證，而且檢修維護相當容易，只需定期更換進風濾網即可。6.4 調節及控制特性

液力耦合器依靠調節工作腔油量大小改變輸出轉速，因此響應

慢，可能跟不上控制的需要，而變頻調速的頻率改變速度相當快，完全可以以系統允許的最高速度進行調節。液力耦合器的速度調節精度較低，而變頻調速屬于數字式控制，其穩頻精度達到0.1%以上，因此可以實現精確控制。四 節能情況分析

液力偶合器從電動機輸出軸取得機械能，通過液力變送后送人負載，其間存在功率損耗；變頻器從電網取得電能，通過電動機變送后送人負載，其間同樣存在功率損耗。在轉速范圍內，兩種調速方式的效率—轉速曲線如下：

兩種調速方式的效率—轉速對比曲線

1、理論上計算節能效果：

220kW風機的風量從100%降低到70%，由于流量與轉速一次方成正比，因此轉速可以降低70%，而負載功率與轉速的立方成正比，所以負載功率理論上降為34.3%。

采用變頻調速，其效率按0.95計算，再考慮電動機效率0.85，管道系統效率0.95，則電網總輸人功率約為：

220（34.3%/0.95/0.85/0.95）=220×44.71%=98.36kW 采用液力偶合器，其效率按0.665計算，再考慮電動機效率0.85，管道系統效率0.95，則電網總輸人功率約為：

220（34.3%/0.665/0.85/0.95）=220×63.87%=140.51kW 二者之差為節約的電能，即：140.51-98.36=42.15kW，全年按330日計算，年節電: 42.15×330×24=333828度

2、實際測量節約電能比較：出口壓力達到20KPa為標準 2、1 改造前實測數據 u1=380V；i1=140A；cosφ1=0.92 P1=1.732ui =1.7321×380×140×0.92= 84.78kw 每年耗電量（全年運行330天計）為：84.78×24×330=671458度 2、2 改造后實測數據

u2=380V ；i2=50－70A ；cosφ2=1 取個中間值 i2=60A P2=1.732ui =1.7321×380×60×1=39.5kw 每年耗電量（全年運行330天計）為：39.5×24×330=312840度 2、3 每年節省的電量： 671458－312840=358618度 節電率：358618÷671458=53.4% 每年節約電費（按0.36元/度計）：358618×0.36=12.91萬元

3、節約循環新水比較

根據在水泵房的新水流量表的指示比較得知：(19-14.5)×24×330=35640噸

五 結束語

對煤氣加壓風機改造表明：采用變頻器對風機進行節能改造具有結構簡單、改造方便、節能效果明顯、投資回收期短的特點；風機可軟起軟停、減少設備機械沖擊、延長設備使用壽命、降低設備的維修費用；拖動系統應用變頻調速技術，在大大節約電能的基礎上，使長期輕載運行的引風機工作在低轉速、低電壓的狀態下，這樣就使電機發熱少、溫升低，延長了使用壽命。變頻調速技術也提高了功率因數，使電網損耗減少，效率提高，同時降低了風機噪音，改善了生產環境。另外變頻器自我檢測、故障診斷、保護功能齊全，可有效地防止事故擴大化。

作者簡介:王長林,男