【摘 要】由于電力傳動(dòng)特性復(fù)雜，電動(dòng)機(jī)頻繁正、反向運(yùn)行，經(jīng)常處于過(guò)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和電動(dòng)、制動(dòng)不斷轉(zhuǎn)換的狀態(tài)中；它的安全性、可靠性亦是至關(guān)重要，交流電動(dòng)機(jī)變頻技術(shù)已日趨完善，變頻調(diào)速器用于交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速，已成為電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)能最主要的技術(shù)。本文主要探討變頻調(diào)速在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】變頻調(diào)速；節(jié)能；電動(dòng)機(jī)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，現(xiàn)代化礦井建設(shè)，更加注重作業(yè)人員的生命安全，為礦井提升機(jī)的安全性和可靠性提出了更高的要求。近年來(lái)，我國(guó)有關(guān)部門針對(duì)提升機(jī)的安全性和可靠性已經(jīng)做了很多工作，礦井提升機(jī)設(shè)備的安全性和可靠性也有了很大的進(jìn)步，“可靠性系統(tǒng)工程”概念進(jìn)入與之相適應(yīng)的礦井提升機(jī)領(lǐng)域，和提升機(jī)對(duì)它的電控系統(tǒng)的安全性和可靠性的要求不斷提高[1]。

1.變頻器與節(jié)能

變頻器主要用于交流電動(dòng)機(jī)（異步電動(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)）轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，是公認(rèn)的交流電動(dòng)機(jī)最理想、最有前途的調(diào)速方案。除了具有卓越的調(diào)速性能之外，變頻器還有顯著的節(jié)能作用，是企業(yè)技術(shù)改造和產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想調(diào)速裝置。自20世紀(jì)80年代被引進(jìn)中國(guó)以來(lái)，變頻器作為節(jié)能應(yīng)用中越來(lái)越重要的自動(dòng)化設(shè)備，得到了快速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。在電力、紡織與化纖、建材、石油、化工、冶金、市政、造紙、食品飲料、煙草等行業(yè)及公用工程（中央空調(diào)器、供水、水處理、電梯等）中，變頻器都在發(fā)揮著重要的作用。

變頻器產(chǎn)生的最初用途是速度控制，但目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的是節(jié)能。中國(guó)是能耗大國(guó)，能源利用率很低，而能源儲(chǔ)備不足。在國(guó)家每年的電力消耗中，60%～70%為動(dòng)力電，而在總?cè)萘繛?.8億千瓦的電動(dòng)機(jī)總?cè)萘恐?，只有不?000萬(wàn)千瓦的電動(dòng)機(jī)是帶變頻控制的。據(jù)市場(chǎng)研究報(bào)告分析，在中國(guó)，帶變動(dòng)負(fù)載、具有節(jié)能潛力的電動(dòng)機(jī)至少有1.8億千瓦。因此，國(guó)家大力提倡節(jié)能措施，并著重推薦了變頻調(diào)速技術(shù)。

應(yīng)用變頻調(diào)速可以大大提高電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制精度，使電動(dòng)機(jī)在最節(jié)能的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。以風(fēng)機(jī)水泵為例，根據(jù)流體力學(xué)原理，軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。當(dāng)所需風(fēng)量減少、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，其功率按轉(zhuǎn)速的三次方下降。因此，精確調(diào)速的節(jié)電效果非?？捎^。與此類似，許多變動(dòng)負(fù)載電動(dòng)機(jī)一般按最大需求來(lái)生產(chǎn)電動(dòng)機(jī)的容量，故設(shè)計(jì)裕量偏大。而在實(shí)際運(yùn)行中，輕載運(yùn)行的時(shí)間所占比例卻非常高。如采用變頻調(diào)速，可大大提高輕載運(yùn)行時(shí)的工作效率。因此，變動(dòng)負(fù)載電動(dòng)機(jī)的節(jié)能潛力巨大[2]。

2.變頻調(diào)速在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

當(dāng)然變頻調(diào)速的節(jié)能效果也視其負(fù)載決定，在恒功率負(fù)載時(shí)（即在基頻以上工作），轉(zhuǎn)矩大致上與速度成反比。礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)中有各種保護(hù)，如過(guò)卷、松繩、制動(dòng)油過(guò)壓、腳踏制動(dòng)、閘瓦保護(hù)，超速、低速保護(hù)等，提升機(jī)在運(yùn)行中，它們始終監(jiān)視提升機(jī)的安全運(yùn)行，如有上述不正常的狀態(tài)，即會(huì)發(fā)出報(bào)警聲光信號(hào)并緊急制動(dòng)，以確保提升的安全。

2.1深度指示器失效保護(hù)

提升機(jī)的多種保護(hù)都是以行程為依據(jù)的，深度指示器的失效將會(huì)導(dǎo)致多種保護(hù)失效，因此，必須設(shè)置深度指示器失效保護(hù)。具體的實(shí)現(xiàn)方法是：在電機(jī)起動(dòng)后，系統(tǒng)累加各個(gè)采樣周期內(nèi)旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)送的脈沖數(shù)，并在采樣之前和采樣之后對(duì)該值進(jìn)行比較，如果該值無(wú)變化，則定義為深度指示器失效。出現(xiàn)深度指示器失效故障時(shí)，系統(tǒng)首先判斷提升容器是否已經(jīng)進(jìn)入爬行區(qū)，如果尚未進(jìn)入爬行區(qū)，則發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提醒司機(jī)；如果已進(jìn)入爬行區(qū)，則進(jìn)行安全制動(dòng)，同時(shí)聲光報(bào)警[3]。

2.2等速段超速保護(hù)

提升系統(tǒng)的等速段超速保護(hù)是當(dāng)速度檢測(cè)機(jī)構(gòu)測(cè)得的提升機(jī)速度超過(guò)額定速度的15%時(shí)，安全回路等速超速繼電器動(dòng)作，斷開安全回路，進(jìn)行緊急制動(dòng)。因?yàn)榈人俣翁嵘萜鬟\(yùn)行速度較高，緊急制動(dòng)時(shí)造成的沖擊對(duì)提升系統(tǒng)的危害很大。因此，在設(shè)置等速段保護(hù)時(shí)按兩個(gè)階段進(jìn)行：當(dāng)超速 10%且超過(guò)設(shè)定時(shí)間，系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提醒司機(jī)進(jìn)行制動(dòng)；當(dāng)運(yùn)行速度下降至正常等速段速度時(shí)，聲光報(bào)警信號(hào)自動(dòng)解除；若司機(jī)未采取相應(yīng)措施，提升速度仍未降低進(jìn)而超速 15%，經(jīng)運(yùn)算判斷且超過(guò)設(shè)定時(shí)間后，安全繼電器動(dòng)作，進(jìn)行安全制動(dòng)，這樣可有效減少緊急制動(dòng)造成的危害[4]。

2.3減速段超速保護(hù)

在整個(gè)提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，減速段是非常關(guān)鍵的階段，提升事故多發(fā)生在減速點(diǎn)以后的行程段。提升機(jī)能否安全到達(dá)指定位置停車，關(guān)鍵是從減速點(diǎn)開始，是否按照給定的減速度減速。PLC 對(duì)提升容器的運(yùn)行速度不斷采樣，并將采樣速度同其內(nèi)部給定速度進(jìn)行比較，當(dāng)采樣速度超過(guò)給定速度的 10%時(shí)，PCC 控制系統(tǒng)報(bào)警并對(duì)提升機(jī)進(jìn)行安全制動(dòng)。

3.結(jié)論

節(jié)能降耗是降低生產(chǎn)成本的重要手段，降低成本是提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的有效手段。采用新產(chǎn)品新技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造是各個(gè)廠家所關(guān)注和了解的，變頻調(diào)速就是這樣一種新技術(shù)、新產(chǎn)品，利用它可以改造供水系統(tǒng)或供料系統(tǒng)，起到顯著的節(jié)能效果，并且達(dá)到改善工藝條件的目的。

【參考文獻(xiàn)】

[1]馬良河，楊潔浩，葉建強(qiáng).交流電機(jī)變頻調(diào)速性能試驗(yàn)系統(tǒng)的研究[J].電機(jī)與控制應(yīng)用，2010（01）：79-81.

[2]韓旺，楊文劍.淺談異步電機(jī)變頻調(diào)速[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2011（11）：90-92.

[3]胡應(yīng)占，趙德申，劉志剛，汪小志.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)整定PID智能調(diào)速控制系統(tǒng)研究[J].電氣開關(guān)，2007（04）：115-116.

[4]彭少武，王立德.基于DSP的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].科教文匯（上旬刊），2007（08）：153-155.