德國進(jìn)口SPM全系列VMM-14

一、引言 在工業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品加工制造業(yè)中，風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備應(yīng)用范圍廣泛；其電能消耗和諸如閥門、擋板相關(guān)設(shè)備的節(jié)流損失以及維護(hù)、維修費(fèi)用占到生產(chǎn)成本的7%~25%，是一筆不小的生產(chǎn)費(fèi)用開支。隨著經(jīng)濟(jì)改革的不斷深入，市場競爭的不斷加?。还?jié)能降耗業(yè)已成為降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段之一.而八十年代初發(fā)展起來的變頻調(diào)速技術(shù)，正是順應(yīng)了工業(yè)生產(chǎn)自動化發(fā)展的要求，開創(chuàng)了一個全新的智能電機(jī)時代。一改普通電動機(jī)只能以定速方式運(yùn)行的陳舊模式，使得電動機(jī)及其拖動負(fù)載在無須任何改動的情況下即可以按照生產(chǎn)工藝要求調(diào)整轉(zhuǎn)速輸出，從而降低電機(jī)功耗達(dá)到系統(tǒng)高效運(yùn)行的目的。八十年代末，該技術(shù)引入我國并得到推廣?，F(xiàn)已在電力、冶金、石油、化工、造紙、食品、紡織等多種行業(yè)的電機(jī)傳動設(shè)備中得到實(shí)際應(yīng)用。目前，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代電力傳動技術(shù)的一個主要發(fā)展方向。的調(diào)速性能、顯著的節(jié)電效果，改善現(xiàn)有設(shè)備的運(yùn)行工況，提高系統(tǒng)的安全可靠性和設(shè)備利用率，延長設(shè)備使用壽命等優(yōu)點(diǎn)隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大而得到充分的體現(xiàn)。  <BR> 二、綜述 通常在工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品加工制造業(yè)中風(fēng)機(jī)設(shè)備主要用于鍋爐燃燒系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等場合，根據(jù)生產(chǎn)需要對爐膛壓力、風(fēng)速、風(fēng)量、溫度等指標(biāo)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)以適應(yīng)工藝要求和運(yùn)行工況。而較常用的控制手段則是調(diào)節(jié)風(fēng)門、擋板開度的大小來調(diào)整受控對象。這樣，不論生產(chǎn)的需求大小，風(fēng)機(jī)都要全速運(yùn)轉(zhuǎn)，而運(yùn)行工況的變化則使得能量以風(fēng)門、擋板的節(jié)流損失消耗掉了。在生產(chǎn)過程中，不僅控制精度受到限制，而且還造成大量的能源浪費(fèi)和設(shè)備損耗。從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，設(shè)備使用壽命縮短，設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用高居不下。泵類設(shè)備在生產(chǎn)領(lǐng)域同樣有著廣闊的應(yīng)用空間，提水泵站、水池儲罐給排系統(tǒng)、工業(yè)水（油）循環(huán)系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)均使用離心泵、軸流泵、齒輪泵、柱塞泵等設(shè)備。而且，根據(jù)不同的生產(chǎn)需求往往采用調(diào)整閥、回流閥、截止閥等節(jié)流設(shè)備進(jìn)行流量、壓力、水位等信號的控制。這樣，不僅造成大量的能源浪費(fèi)，管路、閥門等密封性能的破壞；還加速了泵腔、閥體的磨損和汽蝕，嚴(yán)重時損壞設(shè)備、影響生產(chǎn)、危及產(chǎn)品質(zhì)量。 風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備多數(shù)采用異步電動機(jī)直接驅(qū)動的方式運(yùn)行，存在啟動電流大、機(jī)械沖擊、電氣保護(hù)特性差等缺點(diǎn)。不僅影響設(shè)備使用壽命，而且當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)機(jī)械故障時不能瞬間動作保護(hù)設(shè)備，時常出現(xiàn)泵損壞同時電機(jī)也被燒毀的現(xiàn)象。 近年來，出于節(jié)能的迫切需要和對產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高的要求，加之采用變頻調(diào)速器（簡稱變頻器）易操作、免維護(hù)、控制精度高，并可以實(shí)現(xiàn)高功能化等特點(diǎn)；因而采用變頻器驅(qū)動的方案開始逐步取代風(fēng)門、擋板、閥門的控制方案。 變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系： n =60 f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)差率、電機(jī)磁極對數(shù)）；通過改變電動機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。變頻器就是基于上述原理采用交-直-交電源變換技術(shù)，電力電子、微電腦控制等技術(shù)于一身的綜合性電氣產(chǎn)品。  <BR> 三、節(jié)能分析 通過流體力學(xué)的基本定律可知：風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關(guān)系：Q∝n ，H∝n2，P∝n3；即，流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。以一臺水泵為例，它的出口壓頭為H0（出口壓頭即泵入口和管路出口的靜壓力差），額定轉(zhuǎn)速為n0,閥門全開時的管阻特性為r0,額定工況下與之對應(yīng)的壓力為H1,出口流量為Q1。流量-轉(zhuǎn)速-壓力關(guān)系曲線如下圖所示。在現(xiàn)場控制中，通常采用水泵定速運(yùn)行出口閥門控制流量。當(dāng)流量從Q1減小50%至Q2時，閥門開度減小使管網(wǎng)阻力特性由r0變?yōu)閞1，系統(tǒng)工作點(diǎn)沿方向I由原來的A點(diǎn)移至B點(diǎn)；受其節(jié)流作用壓力H1變?yōu)镠2。水泵軸功率實(shí)際值（kW）可由公式：P =Q·H／（η c·η b）×10-3得出。其中，P、Q 、H 、η c 、η b 分別表示功率、流量、壓力、水泵效率、傳動裝置效率，直接傳動為1。假設(shè)總效率（η c·η b）為1，則水泵由A點(diǎn)移至B點(diǎn)工作時，電機(jī)節(jié)省的功耗為AQ1OH1和BQ2OH2的面積差。如果采用調(diào)速手段改變水泵的轉(zhuǎn)速n，當(dāng)流量從Q1減小50%至Q2時，那么管網(wǎng)阻力特性為同一曲線r0，系統(tǒng)工作點(diǎn)將沿方向II由原來的A點(diǎn)移至C點(diǎn)，水泵的運(yùn)行也更趨合理。在閥門全開，只有管網(wǎng)阻力的情況下，系統(tǒng)滿足現(xiàn)場的流量要求，能耗勢必降低。此時，電機(jī)節(jié)省的功耗為AQ1OH1和CQ2OH3的面積差。比較采用閥門開度調(diào)節(jié)和水泵轉(zhuǎn)速控制，顯然使用水泵轉(zhuǎn)速控制更為有效合理，具有顯著的節(jié)能效果。另外，從圖中還可以看出：閥門調(diào)節(jié)時將使系統(tǒng)壓力H升高，這將對管路和閥門的密封性能形成威脅和破壞；而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時，系統(tǒng)壓力H將隨泵轉(zhuǎn)速n的降低而降低，因此不會對系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。從上面的比較不難得出：當(dāng)現(xiàn)場對水泵流量的需求從降至50%時，采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)將比原來的閥門調(diào)節(jié)節(jié)省BCH3H2所對應(yīng)的功率大小，節(jié)能率在75%以上。 與此相類似的，如果采用變頻調(diào)速技術(shù)改變泵類、風(fēng)機(jī)類設(shè)備轉(zhuǎn)速來控制現(xiàn)場壓力、溫度、水位等其它過程控制參量，同樣可以依據(jù)系統(tǒng)控制特性繪制出關(guān)系曲線得出上述的比較結(jié)果。亦即，采用變頻調(diào)速技術(shù)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法，要比采用閥門、擋板調(diào)節(jié)更為節(jié)能經(jīng)濟(jì)，設(shè)備運(yùn)行工況也將得到明顯改善。  <BR> 四、節(jié)能計(jì)算 對于風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備采用變頻調(diào)速后的節(jié)能效果，通常采用以下兩種方式進(jìn)行計(jì)算：1、根據(jù)已知風(fēng)機(jī)、泵類在不同控制方式下的流量－負(fù)載關(guān)系曲線和現(xiàn)場運(yùn)行的負(fù)荷變化情況進(jìn)行計(jì)算。 以一臺IS150-125-400型離心泵為例，額定流200.16m3/h，揚(yáng)程50m；配備Y225M-4型電動機(jī)，額定功率45kW。泵在閥門調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時的流量－負(fù)載曲線如下圖示。根據(jù)運(yùn)行要求，水泵連續(xù)24小時運(yùn)行，其中每天11小時運(yùn)行在90%負(fù)荷，13小時運(yùn)行在50%負(fù)荷；全年運(yùn)行時間在300天。則每年的節(jié)電量為：<BR> W1=45×11（－69%）×300=46035kW·h<BR> W2=45×13×（95%－20%）×300 =131625kW·h <BR> W = W1＋W2=46035＋131625=177660kW·h <BR> 每度電按0.5元計(jì)算，則每年可節(jié)約電費(fèi)8.883萬元。 <BR> 2、根據(jù)風(fēng)機(jī)、泵類平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載關(guān)系式：P / P0=（n / n0）3計(jì)算，式中為P0額定轉(zhuǎn)速n0時的功率；P為轉(zhuǎn)速n時的功率。 以一臺工業(yè)鍋爐使用的22 kW鼓風(fēng)機(jī)為例。運(yùn)行工況仍以 24小時連續(xù)運(yùn)行，其中每天11小時運(yùn)行在90%負(fù)荷（頻率按46Hz計(jì)算,擋板調(diào)節(jié)時電機(jī)功耗按98%計(jì)算），13小時運(yùn)行在50%負(fù)荷（頻率按20Hz計(jì)算，擋板調(diào)節(jié)時電機(jī)功耗按70%計(jì)算）；全年運(yùn)行時間在300天為計(jì)算依據(jù)。則變頻調(diào)速時每年的節(jié)電量為：<BR> W1=22×11×[1－（46/50）3]×300=16067kW·h <BR> W2=22×13×[1－（20/50）3]×300=80309kW·h <BR> Wb = W1＋W2=16067＋80309=96376 kW·h <BR> 擋板開度時的節(jié)電量為：<BR> W1=22×（1－98%）×11×300=1452kW·h <BR> W2=22×（1－70%）×11×300=21780kW·h <BR>  Wd = W1＋W2=1452＋21780=23232 kW·h <BR> 相比較節(jié)電量為：W= Wb－Wd=96376－23232=73144 kW·h 每度電按0.5元計(jì)算，則采用變頻調(diào)速每年可節(jié)約電費(fèi)3.657萬元。 <BR> 某工廠離心式水泵參數(shù)為：離心泵型號6SA-8，額定流量53. 5 L/s，揚(yáng)程50m；所配電機(jī)Y200L2-2型37 kW。對水泵進(jìn)行閥門節(jié)流控制和電機(jī)調(diào)速控制情況下的實(shí)測數(shù)據(jù)記錄如下：  流 量L/s 時 間（h） 消耗電網(wǎng)輸出的電能（kW·h）  閥門節(jié)流調(diào)節(jié) 電機(jī)變頻調(diào)速 47 2 33.2×2=66.4 28.39×2=56.8 40 8 30×8=240 21.16×8=169.3 30 4 27×4=108 13.88×4=55.5 20 10 23.9×10=239 9.67×10=96.7 合計(jì) 24 653.4 378.3 相比之下，在一天內(nèi)變頻調(diào)速可比閥門節(jié)流控制節(jié)省275.1 kW·h的電量，節(jié)電率達(dá)42.1%。   <BR> 五、結(jié)束語 風(fēng)機(jī)、泵類等設(shè)備采用變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行是我國節(jié)能的一項(xiàng)重點(diǎn)推廣技術(shù)，受到國家政府的普遍重視，《中華人民共和國節(jié)約能源法》第39條就把它列為通用技術(shù)加以推廣。實(shí)踐證明，變頻器用于風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備驅(qū)動控制場合取得了顯著的節(jié)電效果，是一種理想的調(diào)速控制方式。既提高了設(shè)備效率，又滿足了生產(chǎn)工藝要求，并且因此而大大減少了設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用，還降低了停產(chǎn)周期。直接和間接經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，設(shè)備一次性投資通?？梢栽?個月到16個月的生產(chǎn)中全部收回。

 摘要： 近年來，變頻控制系統(tǒng)已得到廣泛的應(yīng)用，但使用情況及系統(tǒng)配置卻不盡相同。介紹變頻控制系統(tǒng)的配置及它在鍋爐給煤和爐排電機(jī)轉(zhuǎn)速控制中的應(yīng)用。 <BR> 關(guān)鍵詞： 熱電變頻控制給煤 <BR> 1 概述<BR> 隨著我國熱電事業(yè)的發(fā)展，鍋爐給煤系統(tǒng)的調(diào)速問題越來越受到各熱電廠的重視，目前應(yīng)用得比較多的調(diào)速系統(tǒng)是滑差調(diào)速，它的控制方式比較典型可靠，但其存在著調(diào)速精度差、范圍窄、線性不好、能耗高等缺點(diǎn)，而變頻調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)正好克服了傳統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)的不足，具有效率高、無轉(zhuǎn)差損耗、調(diào)速范圍寬、特性硬、精度高、起制動方便靈活、能耗小的特點(diǎn)，既具有交流感應(yīng)電機(jī)的長處，又具有直流電機(jī)的調(diào)速性能，有非常顯著的節(jié)能效果。<BR> 鑒于以上比較，南通新興熱電有限公司3臺75T/H的雙爐排鏈條爐的給煤、爐排的調(diào)速選用了變頻系統(tǒng)，同時通過與DCS的智能接口，實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動控制。<BR> 2 工藝要求及系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)<BR> 南通新興熱電有限公司鍋爐的燃燒過程調(diào)節(jié)系統(tǒng)，要求在不同的負(fù)荷條件下，保持主汽壓力的恒定，通過調(diào)節(jié)進(jìn)入爐膛的燃料量及空氣量，使鍋爐的蒸汽產(chǎn)量與汽輪機(jī)的耗汽量及供熱量相平衡 。而進(jìn)入爐膛的燃燒量的調(diào)節(jié)則是通過改變給煤機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的。為此選用了變頻器，由變頻器來調(diào)整給煤電機(jī)三相交流電的電流和頻率，以實(shí)現(xiàn)給煤機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。同時爐排速度的調(diào)整及運(yùn)行狀況與給煤關(guān)系較大，故它的速度調(diào)整也選用了變頻器。由于每臺爐有甲、乙側(cè)2臺爐排及2臺給煤電機(jī)，這樣每臺爐共采用了4臺變頻器。為了節(jié)省控制盤盤面空間，減少端子布線，選用了一種集中操作控制的操作顯示器。通過它來同時控制4只變頻器的運(yùn)行，從而控制給煤及爐排電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，提高控制的精確度，以及控制的及時性和準(zhǔn)確性，保證鍋爐安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。同時，該操作顯示器還可與本公司DCS系統(tǒng)相連接，接受DCS的4－20MA信號共同完成燃燒系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)。另外，本系統(tǒng)還引入了一套小型可編程控制器，以保證系統(tǒng)中的某一電機(jī)發(fā)生故障時，連鎖其他設(shè)備，使之停止或處于某一狀態(tài)。<BR> 3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)<BR> 3.1 系統(tǒng)的配置<BR> 3.1.1 變頻器<BR> 它是本系統(tǒng)的核心部分，選用了SANKEN通用型變頻器SAMCO－IF系列，它適用于感應(yīng)電動機(jī)的調(diào)速驅(qū)動，其內(nèi)部配備了高性能的32位微處理器，故此裝置功能齊全，操作方便。<BR> 3.1.2 操作顯示器<BR> 該設(shè)備選用HCS－51系列單片機(jī)作為核心器件，組成了一個智能型操作顯示器。其內(nèi)部主要元器件選型如下：選用ATM89C51作為CPU，節(jié)省了外部程序存儲元件；選用TCL2543多路A/D轉(zhuǎn)換芯片 ，利用其A/D轉(zhuǎn)換時間短的特性，保證了控制的實(shí)時性。選用8253定時器輔以簡單的外圍電路，使用脈寬調(diào)制方式，實(shí)現(xiàn)多路D/A輸出。整個手操器硬件結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，功能強(qiáng)大，擴(kuò)展性能好 。<BR> 3.1.3 可編程控制器(PLC)<BR> 本裝置選用了超小型NB2富士電機(jī)可編程控制器。它的大優(yōu)點(diǎn)是體積小、價格低、功能強(qiáng)、能任意擴(kuò)展。<BR> 3.2 系統(tǒng)的功能<BR> 3.2.1 變頻器<BR> IF系列變頻器共有151項(xiàng)功能選擇，每項(xiàng)又有多種選擇，以供不同的用戶選用，因此，要用好變頻器，并充分發(fā)揮它的功效，首先就必須對它的功能有所了解，針對具體的應(yīng)用場合及運(yùn)行情況 ，合理進(jìn)行選擇，尤其對一些特殊的功能設(shè)定，要找出一個較合適的設(shè)置參數(shù)，使本系統(tǒng)中各設(shè)備間的相互匹配達(dá)到狀態(tài)，必須通過多次的調(diào)整。如CD083原設(shè)定為10，試運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)信號抖動非常大，電機(jī)轉(zhuǎn)速變化頻繁，經(jīng)反復(fù)修正后，CD083設(shè)置為210，此時運(yùn)行情況較好，既保證了信號的穩(wěn)定性，又確保了數(shù)據(jù)采集的實(shí)時性。<BR> 3.2.2 操作顯示器<BR> 對于可同時下掛4臺變頻器的操作顯示器，它具有以下功能：<BR> (1)控制方式<BR> ①給煤機(jī)：可實(shí)現(xiàn)自動/手動、同操/單操控制。<BR> 自動控制：接受DCS的自動調(diào)節(jié)信號，控制給煤轉(zhuǎn)速。<BR> 手動控制：一旦控制系統(tǒng)擾動量較大或出現(xiàn)故障時，運(yùn)行人員則通過操作器面板上的鍵盤來控制給煤轉(zhuǎn)速。<BR> 同操：正常情況下，鍋爐甲、乙側(cè)兩臺給煤機(jī)的轉(zhuǎn)速在原有轉(zhuǎn)速的基礎(chǔ)上按各給煤機(jī)的轉(zhuǎn)速比同時增加或同時減少。<BR> 單操：甲、乙側(cè)給煤機(jī)的轉(zhuǎn)速根據(jù)鍋爐兩側(cè)的燃燒情況分別操作。<BR> 手動控制時可以單操也可以同操。當(dāng)負(fù)荷不變，運(yùn)行人員在調(diào)整燃燒狀況時，往往需將系統(tǒng)切至手動，單操方式下調(diào)整相應(yīng)給煤機(jī)的轉(zhuǎn)速，使鍋爐運(yùn)行工況達(dá)到。而當(dāng)負(fù)荷變化時，通過逐臺調(diào)整各給煤機(jī)的轉(zhuǎn)速來響應(yīng)負(fù)荷的變化是不理想的，這時將控制方式切到同操，使甲、乙側(cè)給煤機(jī)在原有轉(zhuǎn)速的基礎(chǔ)上同時加速或同時減速，以充分提高鍋爐的運(yùn)行質(zhì)量。當(dāng)燃燒狀況穩(wěn)定后，將系統(tǒng)投入自動方式。<BR> ②爐排：爐排的操作不介入燃燒自動控制，只有手動控制方式。由操作人員根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況在操作面板上設(shè)定，以保證鍋爐的*經(jīng)濟(jì)燃燒。同時它也有同操/單操功能，控制方式與給煤的同操/單操控制相同。<BR> (2)顯示<BR> ①采用數(shù)碼方式顯示各被控對象的轉(zhuǎn)速。<BR> ②采用指示燈方式指示各被控對象的操作方式。<BR> ③用指示燈指示變頻器的運(yùn)行狀況(過載、故障等)。<BR> (3)調(diào)節(jié)信號<BR> 調(diào)節(jié)信號為4～20mA，相應(yīng)調(diào)速范圍為40～1500r/min。<BR> (4)設(shè)有制動裝置<BR> 在事故情況下及緊急停爐時，通過操作顯示器面板上的開關(guān)可迅速停止給煤或爐排電機(jī)。<BR> 3.2.3 可編程控制器(PLC)<BR> 南通新興熱電有限公司鍋爐燃燒系統(tǒng)的連鎖保護(hù)回路邏輯關(guān)系較為復(fù)雜，利用PLC接受電氣及本系統(tǒng)來的開關(guān)量輸入信號，經(jīng)邏輯運(yùn)算后輸出一開關(guān)量信號去控制相應(yīng)電機(jī)的啟停。這樣，不僅節(jié)省了大量繼電器，節(jié)省了內(nèi)部連線及空間，也大大提高了系統(tǒng)的可靠性。具體的運(yùn)行邏輯控制要求有：<BR> (1)送風(fēng)機(jī)故障：連鎖停二次風(fēng)機(jī)、給煤機(jī)。<BR> (2)甲或乙側(cè)任一臺二次風(fēng)機(jī)跳閘：連鎖停相應(yīng)側(cè)給煤機(jī)。<BR> (3)甲或乙側(cè)任一臺爐排電機(jī)跳閘：連鎖停相應(yīng)側(cè)給煤機(jī)。<BR> (4)甲或乙側(cè)任一臺主給煤機(jī)跳閘：連鎖停相應(yīng)側(cè)給煤機(jī)。<BR> (5)甲和乙側(cè)給煤機(jī)停：連鎖停二次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)。<BR> 以上功能，可以很方便地通過PLC的編程來加以實(shí)現(xiàn)。<BR> 4 使用情況<BR> 本套變頻調(diào)速系統(tǒng)于1998年9月正式調(diào)試投運(yùn)，至今運(yùn)行情況良好，與傳統(tǒng)的滑差電機(jī)相比維護(hù)量小、啟動電流小、系統(tǒng)功能較為完善、節(jié)能*、給操作人員提供了便利。 <BR> 作者: 南通新興熱電有限公司 曹菊

 對于可調(diào)速的電力拖動系統(tǒng)，工程上往往根據(jù)電動機(jī)電流形式分為直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)兩類。它們大的不同之出主要在于交流電力拖動免除了改變直流電機(jī)電流流向變化的機(jī)械向器——整流子。 <BR> 20世紀(jì)70年代后，大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，以及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，使得交流電力拖動系統(tǒng)逐步具備了寬的調(diào)速范圍、高的穩(wěn)速范圍、高的穩(wěn)速精度、快的動態(tài)響應(yīng)以及在四象限作可逆運(yùn)行等良好的技術(shù)性能，在調(diào)速性能方面可以與直流電力拖動媲美。在交流調(diào)速技術(shù)中，變頻調(diào)速具有優(yōu)勢，并且它的調(diào)速性能與可靠性不斷完善，價格不斷降低，特別是變頻調(diào)速節(jié)電效果明顯，而且易于實(shí)現(xiàn)過程自動化，深受工業(yè)行業(yè)的青睞。 <BR> 1. 交流變頻調(diào)速的優(yōu)異特性 <BR> (1) 調(diào)速時平滑性好，效率高。低速時，特性靜關(guān)率較高，相對穩(wěn)定性好。 <BR> (2) 調(diào)速范圍較大，精度高。 <BR> (3) 起動電流低，對系統(tǒng)及電網(wǎng)無沖擊，節(jié)電效果明顯。 <BR> (4) 變頻器體積小，便于安裝、調(diào)試、維修簡便。 <BR> (5) 易于實(shí)現(xiàn)過程自動化。 <BR> (6) 必須有的變頻電源，目前造價較高。 <BR> (7) 在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時，低速段電動機(jī)的過載能力大為降低。 <BR> 2. 與其它調(diào)速方法的比較 <BR> 交流電動機(jī)的調(diào)速方法有三種：變極調(diào)速、改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速和變頻調(diào)速。其中，變頻調(diào)速優(yōu)勢。這里僅就交流變頻調(diào)速系統(tǒng)與直流調(diào)速系統(tǒng)做一比較。 <BR> 在直流調(diào)速系統(tǒng)中，由于直流電動機(jī)具有電刷和整流子，因而必須對其進(jìn)行檢查，電機(jī)安裝環(huán)境受到限制。例如：不能在有易爆氣體及塵埃多的場合使用。此外，也限制了電機(jī)向高轉(zhuǎn)速、大容量發(fā)展。而交流電機(jī)就不存在這些問題，主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)： <BR> *，直流電機(jī)的單機(jī)容量一般為12 - 14MW，還常制成雙電樞形式，而交流電機(jī)單機(jī)容量卻可以數(shù)倍于它。第二，直流電機(jī)由于受換向限制，其電樞電壓做到一千多伏，而交流電機(jī)可做到6 - 10kV。第三，直流電機(jī)受換向器部分機(jī)械強(qiáng)度的約束，其額定轉(zhuǎn)速隨電機(jī)額定功率而減小，一般僅為每分鐘數(shù)百轉(zhuǎn)到一千多轉(zhuǎn)，而交流電機(jī)的達(dá)到每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)。第四，直流電機(jī)的體積、重量、價格要比同等容量的交流電機(jī)大。后，特別要指出的是交流調(diào)速系統(tǒng)在節(jié)約能源方面有著很大的優(yōu)勢。一方面，交流拖動的負(fù)荷在總用電量中占一半或一半以上的比重，這類負(fù)荷實(shí)現(xiàn)節(jié)能，可以獲得十分可觀的節(jié)電效益。另一方面，交流拖動本身存在可以挖掘的節(jié)電潛力。在交流調(diào)速系統(tǒng)中，選用電機(jī)時往往留有一定余量，電機(jī)又不總是在大負(fù)荷情況下運(yùn)行；如果利用變頻調(diào)速技術(shù)，輕載時，通過對電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，就能達(dá)到節(jié)電的目的。工業(yè)上大量使用風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等，其用電量約占工業(yè)用電量的50%；如果采用變頻調(diào)速技術(shù)，既可大大提高其效率，又可減少10%的電能消耗。 <BR> 3. 合理應(yīng)用 <BR> 交流變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)發(fā)達(dá)國已得到廣泛應(yīng)用。美國有60% - 65%的發(fā)電量用于電機(jī)驅(qū)動，由于有效地利用了變頻調(diào)速技術(shù)，僅工業(yè)傳動用電就節(jié)約了15% - 20%的電量。 <BR> 采用變頻調(diào)速，一是根據(jù)要求調(diào)速用，二是節(jié)能。它主要基于下面幾個因素： <BR> (1) 變頻調(diào)速系統(tǒng)自身損耗小，工作效率高。 <BR> (2) 電機(jī)總是保持在低轉(zhuǎn)差率運(yùn)行狀態(tài)，減小轉(zhuǎn)子損耗。 <BR> (3) 可實(shí)現(xiàn)軟啟、制動功能，減小啟動電流沖擊。 <BR> 在采用變頻調(diào)速時，需從工藝要求、節(jié)約效益、投資回收期等各方面考慮。如果僅從工藝要求、節(jié)約效益考慮，下面幾種情況選用變頻調(diào)速較有利： <BR> F根據(jù)工藝要求，生產(chǎn)線或單臺設(shè)備需要按程序或按要求調(diào)整電機(jī)速度的。如：包裝機(jī)傳送系統(tǒng)，根據(jù)不同品種的產(chǎn)品，需要改變系統(tǒng)傳送速度，使用變頻調(diào)速可使調(diào)速控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，控制準(zhǔn)確，并易于實(shí)現(xiàn)程序控制。 <BR> F用變頻調(diào)速代替機(jī)械變速。如：機(jī)床，不僅可以省去復(fù)雜的齒輪變速箱，還能提高精度、滿足程序控制要求。 <BR> F用變頻調(diào)速代替用閘門或擋板調(diào)整流量適于風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等。例如：鍋爐上水泵、鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)實(shí)行了變頻調(diào)速控制，不僅省去了伺服放大器、電動操作器、電動執(zhí)行器和給水閥門（或擋風(fēng)板），而且使得整個鍋爐鍋爐控制系統(tǒng)得到了快速的動態(tài)響應(yīng)、高的控制精度和穩(wěn)定性。 <BR> 4. 變頻器容量的確定 <BR> 變頻調(diào)速是通過變頻器來實(shí)現(xiàn)的，對于變頻器的容量確定至關(guān)重要。合理的容量選擇本身就是一種節(jié)能降耗措施。根據(jù)現(xiàn)有資料和經(jīng)驗(yàn)，比較簡便的方法有三種： <BR> (1) 電機(jī)實(shí)際功率確定發(fā) 首先測定電機(jī)的實(shí)際功率，以此來選用變頻器的容量。 <BR> (2) 公式法 設(shè)安全系數(shù)取1.05，則變頻器的容量Pb為 <BR> Pb = 1.05Pm/hm×cosy (kW) <BR> 式中，Pm為電機(jī)負(fù)載；hm為電機(jī)功率。 <BR> 計(jì)算出Pb后，按變頻器產(chǎn)品目錄可選出具體規(guī)格。 <BR> In為第n臺電動機(jī)的額定電流，n為電機(jī)的臺數(shù)。在任何情況下，都不能在連續(xù)使用時超過額定電流I，當(dāng)一臺變頻器用于多臺電機(jī)時，應(yīng)滿足 <BR> (3) 電機(jī)額定電流法變頻器 變頻器容量選定過程，實(shí)際上是一個變頻器與電機(jī)的匹配過程，較常見、也較安全的是使變頻器的容量大于或等于電機(jī)的額定功率，但實(shí)際匹配中要考慮電機(jī)的實(shí)際功率與額定功率相差多少，通常都是設(shè)備所選能力偏大，而實(shí)際需要的能力小，因此按電機(jī)的實(shí)際功率選擇變頻器是合理的，避免選用的變頻器過大，使投資增大。 <BR> 雖然變頻調(diào)速有諸多優(yōu)點(diǎn)，但也有其不利因素，主要問題是電流中含高次諧波較多，除對電網(wǎng)有污染外，也使電機(jī)自身增加損耗，引起電機(jī)發(fā)熱。再有，變頻器價格貴、投資回收器長、技術(shù)復(fù)雜、尤其在實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動控制時，還需進(jìn)行技術(shù)處理。 <BR> 此外，不是任何情況下變頻器都節(jié)電，如果電機(jī)負(fù)載變化不大，或深井泵配有水塔，節(jié)電、節(jié)水效果都不大，就不宜使用變頻調(diào)速。 <BR> 5. 評價 <BR> 交流變頻調(diào)速的方法是異步電機(jī)較有發(fā)展前途的調(diào)速方法。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，性能可靠、匹配完善、價格便宜的變頻器會不斷出現(xiàn)，這一技術(shù)會得到更為廣泛、普遍的應(yīng)用。目前，*國家的變頻技術(shù)正向小型化、高可靠性、抗公害、多功能、高性能等方向發(fā)展，我國也在加快發(fā)展步伐。<BR> 作者:薛志成

 電偶的應(yīng)用原理 <BR> 熱電偶是工業(yè)上較常用的溫度檢測元件之一。其優(yōu)點(diǎn)是：<BR> ①測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。<BR> ②測量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可邊續(xù)測量，某些特殊熱電偶低可測到-269℃（如金鐵鎳鉻），可達(dá)+2800℃（如鎢-錸）。<BR> ③構(gòu)造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來非常方便。<BR> 1．熱電偶測溫基本原理<BR> 將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路，如圖2-1-1所<BR> 示。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因而在<BR> 回路中形成一個大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工<BR> 作的。<BR> 2．熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)形成<BR> （1）熱電偶的種類<BR> 常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家<BR> 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它<BR> 有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標(biāo)準(zhǔn)<BR> 化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。<BR> 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶 我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶。<BR> (2)熱電偶的結(jié)構(gòu)形式 為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，對它的結(jié)構(gòu)要求如下：<BR> ① 組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固；<BR> ② 兩個熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路；<BR> ③ 補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；<BR> ④ 保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。<BR> 3．熱電偶冷端的溫度補(bǔ)償<BR> 由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴 金屬時），而測溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省熱 電偶材料，降低成本，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷 端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到 儀表端子上。必須指出，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補(bǔ)償作用。因此，還需采用其他修正方法來補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。<BR> 在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時必須注意型號相配，極性不能接錯，補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃

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