彭宴星（唐山三友化纖有限公司，河北 唐山 063305）

Danfoss變頻器在化工企業(yè)中的應(yīng)用

彭宴星
（唐山三友化纖有限公司，河北 唐山 063305）

摘要：Danfoss變頻器是可以大幅度提高工藝高效能的技術(shù)產(chǎn)物，鑒于這一特性，所以它能夠應(yīng)用在大部分的工作電機(jī)上，尤其是化工企業(yè)中。本文結(jié)合實(shí)際分析了Danfoss變頻器的控制電路，控制模式及系統(tǒng)實(shí)施過程，供同行參考。

關(guān)鍵詞：Danfoss變頻器；變頻調(diào)速；變頻技術(shù)；化工應(yīng)用

唐山三友化纖有限公司隸屬于唐山三友集團(tuán)，十余年來，公司利用先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢及設(shè)備制造能力，在業(yè)內(nèi)首創(chuàng)了單線產(chǎn)能8萬噸/年的世界最大生產(chǎn)線。其中Danfoss變頻器在生產(chǎn)線上的成功應(yīng)用就有力地充分說明了這一點(diǎn)，它的可靠性和可維護(hù)性及可使用性等諸多功能為在原液的粘膠泵和紡練的切斷機(jī)等的控制方面起到了很好的作用。

另外，Danfoss變頻器的調(diào)速性能、運(yùn)行效率，操作方便，調(diào)速范圍等優(yōu)點(diǎn)也深受企業(yè)一線員工的好評。

以上這些，Danfoss變頻器不僅僅為企業(yè)帶來了單線經(jīng)濟(jì)產(chǎn)能最大、設(shè)備最先進(jìn)、差別化率最高、產(chǎn)品質(zhì)量最優(yōu)、綜合能耗最低等行業(yè)之最，也為企業(yè)創(chuàng)造了成為國內(nèi)最大的纖維素纖維生產(chǎn)、研發(fā)基地之一的社會影響力地位。

圖1

1　Danfoss變頻器的控制電路

所謂的控制電路就是指給異步電動機(jī)供電的主電路提供一定信號的回路。本文用圖1示意出它具體的工作原理。

從圖1中我們可以看出，控制電路主要是有頻率、電壓運(yùn)算電路，電流檢測電路等組成。在虛線框內(nèi)，無速度檢測電路為開環(huán)控制。如果增加速度檢測電路就要增加速度指令，我們可以對電機(jī)的速度進(jìn)行不要控制，這時候需要注意的是要更精準(zhǔn)的閉環(huán)控制。

圖2

2　Danfoss變頻器的控制模式

一般來說，Danfoss變頻器的控制模式是指變頻器在實(shí)際工作時候輸出的頻率和輸出電壓他們之間的關(guān)系?？刂颇Ｊ讲煌冾l器的控制精度和速度也不一樣。電動機(jī)在運(yùn)行時電動機(jī)的參數(shù)是按照固定的頻率電壓設(shè)計的，如果當(dāng)頻率變化時我們就要考慮電磁參數(shù)要和設(shè)計的數(shù)值一致。一般地，變頻器經(jīng)常用到的控制模式是基本U/F控制，直接轉(zhuǎn)矩控制和矢量控制。文章試拿基本U/F控制來加以說明它的工作特性。

所謂的基本U/F控制模式是根據(jù)電動機(jī)的電磁特性采取的一種模式，也即說在輸出頻率變化時候它的輸出電壓也成比例的不斷變化，我們設(shè)U/F=C（C為常數(shù)）。那么它的U/F控制就會用于變頻器的開環(huán)控制，如圖2所示。

它的理論控制依據(jù)是在給三相異步電動機(jī)的定子繞組加上電源電壓以后，繞組中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。

在實(shí)際運(yùn)行中如果當(dāng)我們不斷控制調(diào)整電壓和頻率時，它的輸出電壓就會隨著頻率的上升不斷呈上升態(tài)勢；如果當(dāng)電動機(jī)的運(yùn)行頻率高于一定值的時候，變頻器的輸出電壓就會不再隨頻率的上升而變化了，此時，我們將該特定值稱為它的基本運(yùn)行頻率，用fb表示。另外當(dāng)基本運(yùn)行頻率對應(yīng)的變頻器輸出的電壓我們稱之為最大輸出電壓，此時我們用vmax表示，其關(guān)系如圖3所示。

由圖3我們可以看到，當(dāng)電動機(jī)的運(yùn)行頻率超過基本運(yùn)行頻率fb后，此時u/f不再是一個常數(shù)，而是出現(xiàn)了變化，隨著頻率的上升出現(xiàn)了減少的狀態(tài)，電動機(jī)磁通也因此減少。

3　Danfoss變頻器的系統(tǒng)實(shí)施

說到Danfoss變頻器在化工企業(yè)中的應(yīng)用，我們可以以水平線的傳動應(yīng)用為案例加以說明。

一般來說，水平線的傳動同步系統(tǒng)是由帶有同步卡的數(shù)臺Danfoss變頻器和Profibus-DP通訊卡構(gòu)成的。在這里需要說明的是通訊卡的功能主要是和上位機(jī)進(jìn)行用來通訊的，同時還可以把變頻器的運(yùn)行數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)中。而主機(jī)變頻器的功能是用來模擬主軸的編碼器信號，控制生產(chǎn)線生產(chǎn)速度的。除了主機(jī)之外的其余變頻器應(yīng)作為從機(jī)，它的編碼器是安裝在從機(jī)的主傳動軸上，用來保持編碼器的轉(zhuǎn)速與輸送速度。

另外說明的是，在工作中每一臺的變頻器是通過采集主機(jī)速度信號和各自控制機(jī)器的編碼器速度和相位它們自動調(diào)整變頻器輸出頻率，這樣以保持從機(jī)和主機(jī)的角度同步運(yùn)行。

在Danfoss變頻器的操縱方面，從機(jī)的操縱可以分為同步和點(diǎn)動運(yùn)行。而主機(jī)是沒有操縱的。

先來看從機(jī)操縱中的同步運(yùn)行。在生產(chǎn)中我們把同步運(yùn)行控制插頭插進(jìn)控制電路的插座內(nèi)，按原設(shè)備上的啟動或者是停止按鈕即可控制電機(jī)運(yùn)行或者是停車，啟動以后電機(jī)就會加速到一定速度，并與主機(jī)的速度和相位一致。如果當(dāng)誤差小于一定數(shù)值時，變頻器送出已經(jīng)處于同步狀態(tài)的信號返回原控制系統(tǒng)，這個時候就可以上料生產(chǎn)了。

在點(diǎn)動運(yùn)行方面，我們可以把點(diǎn)動按鈕合插進(jìn)控制電路的插座內(nèi)，就可控制機(jī)器點(diǎn)動運(yùn)行，點(diǎn)動時變頻器處于開環(huán)控制狀態(tài)。需要注意的是，如果當(dāng)控制電路的插座為空時，機(jī)器處于停止?fàn)顟B(tài)，此時無法啟動機(jī)器。當(dāng)聯(lián)鎖信號或急停按鈕按下，機(jī)器也無法啟動。

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圖3

中圖分類號：TM921.51

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A