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變頻器在攪拌機上的應用

隨著變頻技術的成熟，變頻器在電氣傳動領域中應用越來越廣泛。其控制方式的多樣化、完善的電機保護功能以及其特有的優(yōu)點是目前在工控領域其它無可比擬的。

一：改造原理

由流體傳輸設備攪拌機的工作原理可知：攪拌機的流量（風量）與其轉速成正比；攪拌機的壓力（揚程）與其轉速的平方成正比，而攪拌機的軸功率等于流量與壓力的乘積，故攪拌機的軸功率與其轉速的三次方成正比（即與電源頻率的三次方成正比）根據(jù)上述原理可知：降低攪拌機的轉速，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為電機軸功率）。

攪拌機消耗功率與轉速的三次方成正比。即N=KN3 N：為攪拌機消耗功率；n：為攪拌機運行時的轉速；K為比例系數(shù)。而攪拌機設計是按工頻運行時設計的，但攪拌時除高速外，大部分時間流量較小，由于采用了變頻技術及微機技術有微機控制，因此可以使攪拌機運行的轉速隨流量的變化而變化，最終達到節(jié)能的目的。實踐證明，使用變頻設備可使攪拌機運行平均轉速比工頻轉速降低20%，從而大大降低能耗，節(jié)能率可達20%-40%。

因攪拌機屬于典型的平方轉矩負載類型，所以其功率（軸功率），轉矩（壓力），速（風量）滿足以下關系（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

異步電機的轉速公式 n=60f(1-s)/p

式中：N、Q、H、P——攪拌機的額定轉速，風量，軸功率

N’、Q’、H’、P’——調(diào)速后攪拌機的額定轉速，水量，軸功率

在一定范圍滿足生產(chǎn)要求的前提下，可以通過改變轉速來靈活的調(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)攪拌機轉速，改變電動機出力，使攪拌速度始終滿足工藝要求。

綜上所述：利用變頻技術改變電機轉速來調(diào)節(jié)流量和速度的變化用來取代傳統(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)工況存在的問題

　　1、主電機雖然星-角減壓起動，但起動時的電流仍然很大，會影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設備的運行安全。

　　2、主電機工頻運行，屬非經(jīng)濟運行，電能浪費嚴重。

　　3、主電機工頻運行致使攪拌機運行時噪音很大。

　　4、主電機工頻起動設備的沖擊大，電機軸承的磨損大，所以設備維護工作繁瑣。

根據(jù)以上特點，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)品的主要特點有：

1．電壓矢量控制技術。

2. 轉矩自動提升功能，低頻大轉矩輸出。

3. 載波頻率0-16K可調(diào)，靜音運行。

4. 控制方式多樣化，通用性強，多段速和程序運行功能。

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)控制簡單。

7. 內(nèi)置RS-485接口，可計算機聯(lián)網(wǎng)控制，

8. 具有時間累計功能，可以顯示單次通電運行

時間，累計運行時間。

9. 電機控制專用微處理器，頻率解析度 高達0.01HZ。

在實際工作的過程中，可以根據(jù)攪拌物料的特性以及加入其它化學物質(zhì)的時間不同，設定多段速度，最多可以達到16段不同速度。不同時間的自動程序運行模式，大大減輕工人的勞動強度，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到了最大限度的節(jié)能。

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

（3）系統(tǒng)具有各種保護措施，使系統(tǒng)的運轉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)的運行，且在變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)檢修維護或故障時，原工頻控制系統(tǒng)照樣可以正常運行。