安川變頻器的應(yīng)用 第1講 安川變頻器在刮泥機(jī)中的應(yīng)用

浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院 李方園

安川A1000是功能高度融合的電流矢量控制通用變頻器，它的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樯禉C(jī)械、流體機(jī)械、金屬加工機(jī)械、搬運(yùn)機(jī)械等。本文主要闡述了安川變頻器在刮泥機(jī)中的應(yīng)用。

變頻器；刮泥機(jī)；矢量控制

1 工程概述

刮泥機(jī)是一種排泥設(shè)備，由桁車、刮泥耙、撇渣板、驅(qū)動(dòng)裝置和自控柜等組成。刮泥機(jī)一般用于污水處理廠的幅流式沉淀池，包括初次或二次沉淀池，其主要功能是將沉降在池底的污泥刮至集泥坑，再由排泥管排出，以便污泥回流或濃縮脫水。

圖1所示為中心傳動(dòng)刮泥機(jī)，它設(shè)有橫跨池子的固定平臺(tái)，工作時(shí)其整機(jī)載荷都作用在工作橋的中心位置。污水經(jīng)池中心穩(wěn)流筒均流到四周，隨著過流面積的增大而流速降低，污水中的沉淀物沉淀于池底，刮泥機(jī)將沉淀的污泥刮到中心集泥坑中，利用水壓將其從污泥管中排出。

圖1 中心傳動(dòng)刮泥機(jī)

刮泥機(jī)傳動(dòng)是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的典型例子。恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的基本特點(diǎn)為，在負(fù)荷一定的情況下，負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩取決于皮帶與滾筒間的磨擦阻力和滾筒的半徑。這類負(fù)載轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的快慢無關(guān)，所以在調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速過程中，負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩保持不變。

恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載在選擇變頻調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，除了按常規(guī)要求外，應(yīng)對(duì)變頻器的控制方式進(jìn)行如下選擇：

（1）負(fù)荷的調(diào)速范圍。在調(diào)速范圍不大的情況下，選擇較為簡(jiǎn)易的V/F控制方式的變頻器；當(dāng)調(diào)速范圍很大時(shí)，應(yīng)考慮采用有反饋的矢量控制方式。

（2）負(fù)荷的變化情況。恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載只是在負(fù)荷一定的情況下負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩是不變的，但對(duì)于負(fù)荷變化時(shí)其轉(zhuǎn)距仍然隨負(fù)荷變化。當(dāng)轉(zhuǎn)矩變動(dòng)范圍不大時(shí)，可選擇較為簡(jiǎn)易的V/F控制方式的變頻器；但對(duì)于轉(zhuǎn)矩變動(dòng)范圍較大的負(fù)載，應(yīng)考慮采用無反饋的矢量控制方式。

（3）機(jī)械特性。如果負(fù)載對(duì)機(jī)械特性的要求不高，可考慮選擇較為簡(jiǎn)易的V/F控制方式的變頻器；而在要求較高的場(chǎng)合，則必須采用有反饋的矢量控制方式。

2 工程控制分析

圖2和圖3所示為刮泥機(jī)變頻應(yīng)用的主電路與控制電路，其中變頻器采用安川A1000變頻器。安川是業(yè)內(nèi)知名的變頻器供應(yīng)商，推出了首個(gè)商用化三電平變頻器G7系列，1000系列變頻器則是G7/F7等系列之后的新款。

刮泥機(jī)的變頻設(shè)計(jì)原理如下：

（1）刮泥機(jī)M1既可以工作在變頻情況下，也可以工作在工頻狀態(tài)下，因此需要設(shè)計(jì)3km和2km的機(jī)械互鎖接觸器。

（2）油泵電機(jī)必須與刮泥機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，因此油泵電機(jī)M2的接觸器作為變頻器的啟動(dòng)信號(hào)。

（3）電流繼電器HA的定值大于FA的定值，F(xiàn)A的定值取決于泥沉降高度對(duì)電機(jī)力矩的計(jì)算值；時(shí)間繼電器為消除電流繼電器接點(diǎn)抖動(dòng)而設(shè)。

（4）正常情況下刮泥機(jī)變頻器運(yùn)行在40Hz，此時(shí)為多段速運(yùn)行速度2，即S2閉合；當(dāng)FA報(bào)警時(shí)，需要啟動(dòng)變頻器自動(dòng)加速，以提高刮泥效率，將S3延時(shí)閉合，即為多段速運(yùn)行速度4（50Hz）。

（5）MA、MC為變頻器設(shè)定過載的報(bào)警繼電器輸出接點(diǎn)。

圖2 刮泥機(jī)變頻應(yīng)用主電路

圖3 刮泥機(jī)變頻應(yīng)用控制電路

3 變頻器參數(shù)設(shè)置與工程調(diào)試

刮泥機(jī)用安川A1000變頻器的參數(shù)如表1進(jìn)行設(shè)置。由于刮泥機(jī)的負(fù)載較重，采用了無PG 矢量控制（即A1-02=2）。

表1 刮泥機(jī)A1000變頻器的參數(shù)設(shè)置

在安川A1000變頻器矢量控制調(diào)試流程中，最核心的是自學(xué)習(xí)過程，可以參照以下步驟進(jìn)行：

（1）自學(xué)習(xí)前設(shè)置

執(zhí)行自學(xué)習(xí)前，需要設(shè)定表2中所示的項(xiàng)目。關(guān)于設(shè)定所需的信息，請(qǐng)參照電機(jī)銘牌或電機(jī)測(cè)試報(bào)告。

表2 感應(yīng)電機(jī)用自學(xué)習(xí)的輸入數(shù)據(jù)

（2）自學(xué)習(xí)種類的區(qū)別（如表3所示）（3）開始自學(xué)習(xí)

Application of Yaskawa Inverter in the Scraper Machine

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AC inverter; Scraper machine; Vector control