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變頻器在攪拌機(jī)上的應(yīng)用

隨著變頻技術(shù)的成熟，變頻器在電氣傳動(dòng)領(lǐng)域中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。其控制方式的多樣化、完善的電機(jī)保護(hù)功能以及其特有的優(yōu)點(diǎn)是目前在工控領(lǐng)域其它無(wú)可比擬的。

一：改造原理

由流體傳輸設(shè)備攪拌機(jī)的工作原理可知：攪拌機(jī)的流量（風(fēng)量）與其轉(zhuǎn)速成正比；攪拌機(jī)的壓力（揚(yáng)程）與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，而攪拌機(jī)的軸功率等于流量與壓力的乘積，故攪拌機(jī)的軸功率與其轉(zhuǎn)速的三次方成正比（即與電源頻率的三次方成正比）根據(jù)上述原理可知：降低攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速，那么其功率可以下降得更多。例如:將供電頻率由50Hz降為45Hz，則P45/P50=(45/50)3=0.729，即P45=0.729P50（P為電機(jī)軸功率）；將供電頻率由50Hz降為40Hz，則P40/P50=(40/50)3=0.512，即P40=0.512P50（P為電機(jī)軸功率）。

攪拌機(jī)消耗功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。即N=KN3 N：為攪拌機(jī)消耗功率；n：為攪拌機(jī)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速；K為比例系數(shù)。而攪拌機(jī)設(shè)計(jì)是按工頻運(yùn)行時(shí)設(shè)計(jì)的，但攪拌時(shí)除高速外，大部分時(shí)間流量較小，由于采用了變頻技術(shù)及微機(jī)技術(shù)有微機(jī)控制，因此可以使攪拌機(jī)運(yùn)行的轉(zhuǎn)速隨流量的變化而變化，最終達(dá)到節(jié)能的目的。實(shí)踐證明，使用變頻設(shè)備可使攪拌機(jī)運(yùn)行平均轉(zhuǎn)速比工頻轉(zhuǎn)速降低20%，從而大大降低能耗，節(jié)能率可達(dá)20%-40%。

因攪拌機(jī)屬于典型的平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載類型，所以其功率（軸功率），轉(zhuǎn)矩（壓力），速（風(fēng)量）滿足以下關(guān)系（相似定理）：

壓力=P軸=QH

Q’/Q=N’/N 則Q’=QN’/N

P’/P=(N’/N)3 則P’=P(N’/N)3

異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速公式 n=60f(1-s)/p

式中：N、Q、H、P——攪拌機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，風(fēng)量，軸功率

N’、Q’、H’、P’——調(diào)速后攪拌機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，水量，軸功率

在一定范圍滿足生產(chǎn)要求的前提下，可以通過(guò)改變轉(zhuǎn)速來(lái)靈活的調(diào)節(jié)攪拌的速度，以方便均勻攪拌，并且不改變工作周期。這種特性表明，調(diào)節(jié)攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速，改變電動(dòng)機(jī)出力，使攪拌速度始終滿足工藝要求。

綜上所述：利用變頻技術(shù)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量和速度的變化用來(lái)取代傳統(tǒng)工頻電路的控制，能取得明顯的節(jié)能效果

二：改造方案

原系統(tǒng)工況存在的問(wèn)題

　　1、主電機(jī)雖然星-角減壓起動(dòng)，但起動(dòng)時(shí)的電流仍然很大，會(huì)影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設(shè)備的運(yùn)行安全。

　　2、主電機(jī)工頻運(yùn)行，屬非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，電能浪費(fèi)嚴(yán)重。

　　3、主電機(jī)工頻運(yùn)行致使攪拌機(jī)運(yùn)行時(shí)噪音很大。

　　4、主電機(jī)工頻起動(dòng)設(shè)備的沖擊大，電機(jī)軸承的磨損大，所以設(shè)備維護(hù)工作繁瑣。

根據(jù)以上特點(diǎn)，我公司采用以下系統(tǒng)方案：

采用瑋肯WK9600系列重載型變頻器

該產(chǎn)品的主要特點(diǎn)有：

1．電壓矢量控制技術(shù)。

2. 轉(zhuǎn)矩自動(dòng)提升功能，低頻大轉(zhuǎn)矩輸出。

3. 載波頻率0-16K可調(diào)，靜音運(yùn)行。

4. 控制方式多樣化，通用性強(qiáng)，多段速和程序運(yùn)行功能。

5. 可內(nèi)置剎車單元，快速停車。

6. 內(nèi)置PID調(diào)節(jié)功能，閉環(huán)控制簡(jiǎn)單。

7. 內(nèi)置RS-485接口，可計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)控制，

8. 具有時(shí)間累計(jì)功能，可以顯示單次通電運(yùn)行

時(shí)間，累計(jì)運(yùn)行時(shí)間。

9. 電機(jī)控制專用微處理器，頻率解析度 高達(dá)0.01HZ。

在實(shí)際工作的過(guò)程中，可以根據(jù)攪拌物料的特性以及加入其它化學(xué)物質(zhì)的時(shí)間不同，設(shè)定多段速度，最多可以達(dá)到16段不同速度。不同時(shí)間的自動(dòng)程序運(yùn)行模式，大大減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。

三：系統(tǒng)改造后的性能：

（1）采用變頻器控制，在滿足使用要求的前提下達(dá)到了最大限度的節(jié)能。

（2）由于降速運(yùn)行和軟啟運(yùn)，減少了振動(dòng)、噪音和磨損，延長(zhǎng)了設(shè)備維修周期和使用壽命，提高了設(shè)備的MTBF（平均故障維修時(shí)間）值，并減少了對(duì)電網(wǎng)沖擊，提高了系統(tǒng)的可靠性。

（3）系統(tǒng)具有各種保護(hù)措施，使系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率和安全可靠性大大提高。

（4）變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)與工頻控制系統(tǒng)互為互鎖，不影響原系統(tǒng)的運(yùn)行，且在變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)檢修維護(hù)或故障時(shí)，原工頻控制系統(tǒng)照樣可以正常運(yùn)行。