王建宇

摘 要：：變頻電子控制柜是是利用變頻技術(shù)對工業(yè)電動(dòng)進(jìn)行柔性控制的電氣設(shè)備，其主要解決的是復(fù)雜工況下電機(jī)長期在工頻下工作而產(chǎn)生的壽命降低和高能耗問題，其節(jié)能效果較為明顯，發(fā)展的趨勢將向著綜合化模糊控制型發(fā)展。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù) 變頻控制柜 節(jié)能應(yīng)用 發(fā)展前景

中圖分類號(hào)：TM92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）12（b）-00-01

所謂變頻控制技術(shù)就是將工頻電源進(jìn)行整流，然后變?yōu)楹愣ǖ闹绷麟妷海⒗么蠊β实木w管組進(jìn)行逆向轉(zhuǎn)換，逆變?yōu)榭勺冸妷号c可變頻率的交流電源，因?yàn)椴捎玫氖切酒夹g(shù)進(jìn)行控制，該技術(shù)可以利用正弦波PWM進(jìn)行控制，電流的輸出會(huì)近似與正弦波，所以交流電機(jī)即可完成一種無極調(diào)速。變頻控速的技術(shù)是當(dāng)前發(fā)展前景較為廣闊的一種交流控速方式，被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)與生活中。

在實(shí)際的應(yīng)用中，一旦復(fù)雜的工作環(huán)境中設(shè)備需要不間斷的工作，其電機(jī)或者泵組的工作時(shí)間很長，且生產(chǎn)環(huán)境較為嚴(yán)苛此時(shí)電機(jī)的載荷會(huì)出現(xiàn)變化，此時(shí)其載荷就會(huì)發(fā)生改變，而電機(jī)則需要適應(yīng)此中載荷的變化，如果一直采用剛性個(gè)控制則會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的壽命下降。如在供熱中，一些生產(chǎn)的泵組需要全天工作，并且有不同的泵組切換，同時(shí)每天的生產(chǎn)量和注水都會(huì)發(fā)生變化，此時(shí)壓力波動(dòng)就會(huì)增加。以往的電機(jī)和水泵都是按照工頻進(jìn)行工作，在工況改變時(shí)其不能隨之改變工作參數(shù)，導(dǎo)致其長期處在高壓工況下，從而導(dǎo)致電機(jī)線纜發(fā)熱、泵體磨損嚴(yán)重，工作壽命有限。同時(shí)在傳統(tǒng)的工頻系統(tǒng)中，為了滿足流量控制的需求往往利用節(jié)流閥或者回流閥來控制排量，這樣也無形中增加了電力的浪費(fèi)。如果采用變頻技術(shù)對泵組進(jìn)行變速控制，即完成對排量的調(diào)節(jié)，這樣就可不用節(jié)流閥來控制而到達(dá)生產(chǎn)量調(diào)節(jié)的目的，同時(shí)減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度與故障點(diǎn)的數(shù)量，而且可以在柔性控制下延長電機(jī)和水泵的壽命，節(jié)約大量的能源。所以在實(shí)際的生產(chǎn)中利用變頻技術(shù)來完成對機(jī)組的控制可以有效的降低能源消耗，同時(shí)提高系統(tǒng)控制的精度和靈活性。

1 泵組變頻柜應(yīng)用的情況分析

1.1 變頻柜的組成與基本原理

在實(shí)際的應(yīng)用中要達(dá)到利用變頻柜節(jié)能的效果，首先應(yīng)了解變頻柜的基本結(jié)構(gòu)，這樣才有助于應(yīng)用。當(dāng)前生產(chǎn)的變頻柜主要是在工業(yè)生產(chǎn)中使用，其控制的范圍多為工業(yè)用泵，利用變頻技術(shù)對水泵系統(tǒng)完成復(fù)雜的變頻控制，通常是利用對管道的壓力測試來獲得信息，并以此控制變頻內(nèi)置的PID運(yùn)行，從而到達(dá)調(diào)節(jié)水泵流量的目的，從而保證管網(wǎng)內(nèi)的壓力恒定或者隨著需求而改變，提高工業(yè)水泵系統(tǒng)的安全性與靈活性，通常系統(tǒng)是組成為變頻器、PLC、PID等組成，通過控制器實(shí)現(xiàn)對控制對象的頻率調(diào)節(jié)。

1.2 針對變頻控制的選擇

在應(yīng)用中要應(yīng)用變頻柜首先應(yīng)對其工作的狀況進(jìn)行了解，才能選擇適應(yīng)生產(chǎn)的變頻柜型號(hào)，根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的功率需求與分析，工業(yè)泵的風(fēng)機(jī)、功率和使用環(huán)境等都是變頻柜選擇的重要依據(jù)。同時(shí)對泵的功能也要有所了解，并實(shí)現(xiàn)對變頻需求進(jìn)行分析，以此才能保證變頻柜選擇的合適。在重視上訴選型原則的基礎(chǔ)上，還應(yīng)綜合性的考慮性價(jià)比，即配件、節(jié)能等方面考慮系統(tǒng)構(gòu)建的成本等，充分滿足系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，不能因?yàn)橐晃坏淖非笞冾l控制的高效而不顧系統(tǒng)成本。尤其是在變頻柜的選擇中，對于配件的供應(yīng)應(yīng)尤其重視，必須選擇通用的配件進(jìn)行構(gòu)建，這樣才能保證系統(tǒng)在日后的維護(hù)中不會(huì)造成更大的支出，保證變頻柜在節(jié)能的同時(shí)也保證低成本維護(hù)。

1.3 變頻柜應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

在工業(yè)生產(chǎn)中，變頻柜的應(yīng)用是一個(gè)動(dòng)態(tài)化的調(diào)試過程，其應(yīng)根據(jù)泵組環(huán)境而設(shè)定變頻柜的安裝地點(diǎn)，同時(shí)還應(yīng)保證設(shè)備接地良好。安裝變頻柜的接地要求，使用短粗接地線完成對公共接地點(diǎn)的連接。對于要求較高的工作環(huán)境應(yīng)采用金屬網(wǎng)等進(jìn)行接地，同時(shí)低壓單元和繼電器等注意與熔斷器的連接，從而提高變頻柜的保護(hù)效果。在工作中因?yàn)榇嬖陔姶鸥蓴_，而電磁干擾對變頻控制影響較大，所以進(jìn)行變頻柜的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮電機(jī)線纜與其他控制線路的獨(dú)立布置，同時(shí)避免電機(jī)電纜與控制線纜并行的距離過長。通常情況下，在應(yīng)用中變頻器多安裝在控制柜的中間，且變頻器應(yīng)垂直安裝，主要保證其上部與下部的空間，利于散熱，最后運(yùn)行前通常應(yīng)進(jìn)行檢測以保證設(shè)備的可靠性。

2 變頻柜的節(jié)能與技術(shù)發(fā)展

在變頻柜的應(yīng)用中，國內(nèi)進(jìn)行對于動(dòng)力變頻柜中再生電能進(jìn)行處理的方式主要是三種，即制動(dòng)電阻、吸收電阻、回饋制動(dòng)。其中第三種方式在技術(shù)上來看是較為先進(jìn)的。具體操作的方式就是系統(tǒng)進(jìn)行能量回饋，將電能回饋給相應(yīng)的電源，并將設(shè)備的能量回饋到變頻控制柜上，以此來進(jìn)行相應(yīng)的分工從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。在應(yīng)用中，涉及到的還有電機(jī)的節(jié)能，按照相關(guān)的規(guī)定電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，使用的電能達(dá)到額定載荷或者徘徊其附近的時(shí)候，其電機(jī)的工作效率最佳，經(jīng)濟(jì)性與性能達(dá)到平衡。而在實(shí)際中電機(jī)主要運(yùn)行模式為輕載，因此電機(jī)往往處在高能耗中。對此在變頻柜上，就可對其進(jìn)行頻率優(yōu)化，即通過對頻率的調(diào)制，結(jié)合其他控制系統(tǒng)的參數(shù)，有效的對電機(jī)進(jìn)行控制，從而使之達(dá)到平衡狀態(tài)。如利用對設(shè)備載荷的變化和功能圖等采集數(shù)據(jù)與變頻柜的變頻器實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。這樣對上下行不平衡的工況就可以根據(jù)其具體工作參數(shù)進(jìn)行控制，如在一個(gè)沖程內(nèi)載荷發(fā)生改變，此時(shí)就可利用不同的頻率改變上下行的速度，以上快下慢的運(yùn)行方式來降低泵組空抽的情況提高效率。再如注水過程，同樣可以對注水的量與壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)化分析，以此來對變頻器進(jìn)行控制，從而調(diào)節(jié)泵組的工況，進(jìn)而控制注水電機(jī)的速度，來達(dá)到降低能耗的目標(biāo)。利用變頻技術(shù)可以克服大轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)是造成的電流沖擊，同時(shí)適應(yīng)了電動(dòng)機(jī)輕載時(shí)的工作頻率，使其能耗適應(yīng)輕載利用率。

3 結(jié)語

在工業(yè)生產(chǎn)中，電動(dòng)機(jī)是最為重要也是應(yīng)用最廣的設(shè)備。而變頻技術(shù)則是精細(xì)控制電動(dòng)機(jī)的技術(shù)措施，變頻柜則是其中一項(xiàng)較為重要的技術(shù)措施。其也成了工業(yè)生產(chǎn)控制技術(shù)的重要發(fā)展方向。變頻柜的發(fā)展將向著多技術(shù)門類結(jié)合的方向邁進(jìn)，將信息、數(shù)字、模糊控制、模塊控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)、調(diào)頻技術(shù)、傳感器技術(shù)等融合在一個(gè)控制設(shè)備中，形成靈活的變頻柜功能，使之可以滿足多種領(lǐng)域的需求。新技術(shù)將利用模糊控制理念，使得設(shè)備保持性對的平衡，即載荷與輸出功率之間的平衡，從而保證電機(jī)的工作狀態(tài)相對穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)柔性控制。

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