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淺談焦?fàn)t煤氣鼓風(fēng)機(jī)高壓變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) |
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作者：杜新宇 |
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摘要：本文對(duì)焦?fàn)t煤氣加壓控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析，在焦?fàn)t煤氣加壓機(jī)控制系統(tǒng)中運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改造，從而實(shí)現(xiàn)煤氣加壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，有效的穩(wěn)定了焦?fàn)t煤氣母管壓力，保證安全運(yùn)行，并且達(dá)到節(jié)約能源的效果。解決了兩臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)并列運(yùn)行，靠調(diào)節(jié)回流閥無(wú)法實(shí)現(xiàn)壓力恒定這個(gè)始終困擾焦?fàn)t生產(chǎn)的困難。
關(guān)鍵詞：焦?fàn)t煤氣鼓風(fēng)機(jī)、高壓變頻器、壓力PID閉環(huán)控制、鼓風(fēng)機(jī)無(wú)擾切換
一、前言
天鐵冶金團(tuán)體有限公司焦化廠現(xiàn)有58型焦?fàn)t兩座和JN43-80型焦?fàn)t一座，以及配套的備煤、煤氣；凈化、輔助化工原料回收、污水處理等一套完善的生產(chǎn)系統(tǒng)，年產(chǎn)焦炭112萬(wàn)噸，焦?fàn)t煤氣5億立方米，焦油45000噸，粗苯13000噸，硫酸銨15000噸，以及日處理污水2400噸的能力。
隨著焦炭產(chǎn)量進(jìn)步，煤氣收集壓力增大，原抽氣鼓風(fēng)機(jī)一運(yùn)兩備的運(yùn)行方式在夏季高溫天氣情況下已不能滿足生產(chǎn)要求，主要原因是煤氣壓力增大、溫度增高，若不能及時(shí)排出將可能發(fā)生爆炸。焦?fàn)t生產(chǎn)工藝中，集氣管煤氣壓力的控制效果將直接影響焦?fàn)t的生產(chǎn)。假如爐內(nèi)壓力過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致焦?fàn)t冒黑煙，煤氣外泄，嚴(yán)重污染環(huán)境，給現(xiàn)場(chǎng)工人的工作和健康造成極大影響和危害；假如爐內(nèi)壓力過(guò)低，炭化室將出現(xiàn)負(fù)壓操縱，會(huì)吸進(jìn)大量空氣，浪費(fèi)大量的煤氣，嚴(yán)重影響焦炭和煤氣的產(chǎn)量和質(zhì)量，并且長(zhǎng)期負(fù)壓操縱將會(huì)影響焦?fàn)t的正常生產(chǎn)及壽命。
假如要鼓風(fēng)機(jī)實(shí)施兩運(yùn)一備運(yùn)行方式，通過(guò)調(diào)整回流閥（也稱小循環(huán)閥）的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)煤氣總管壓力，由于鼓風(fēng)機(jī)前后壓差較大，使得調(diào)節(jié)閥稍微動(dòng)作，總管壓力就會(huì)發(fā)生劇烈波動(dòng)，超過(guò)工藝容許范圍。因此會(huì)引起回爐煤氣壓力及外網(wǎng)用戶煤氣量均發(fā)生劇變，造成焦?fàn)t煤氣量不足或外網(wǎng)用戶不能正常生產(chǎn)，并且煤氣回流造成能量浪費(fèi)。通過(guò)多方調(diào)研，焦化廠的技術(shù)職員提出使用變頻調(diào)速來(lái)改變鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)集氣管的壓力方案。
高壓變頻器的產(chǎn)業(yè)化在80年代中期才開(kāi)始形成，但隨著大功率電力電子器件的迅速發(fā)展和巨大的市場(chǎng)推動(dòng)力，高壓變頻器十多年來(lái)的發(fā)展非常迅速，使用器件已經(jīng)從SCR、GTR、GTO發(fā)展到IGBT、IECT、IGCT（SGCT）等，功率范圍從幾百kW到幾十MW，技術(shù)已經(jīng)成熟，可靠性得到保證，應(yīng)用越來(lái)越廣。天鐵冶金團(tuán)體有限公司焦化廠在考察對(duì)比了國(guó)內(nèi)外多家高壓變頻器生產(chǎn)廠家后,決定選用北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的HARSVERT-A系列高壓變頻器。HARSVERT-A系列高壓變頻器性能穩(wěn)定,可靠性高,并且已在電力、冶金、石化、市政供水、水泥等多個(gè)領(lǐng)域成功應(yīng)用，得到了用戶的普遍認(rèn)可和市場(chǎng)的長(zhǎng)久考驗(yàn)。
二、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
1,車間通風(fēng)設(shè)備.系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)
天鐵團(tuán)體焦化廠有三臺(tái)D1350-1.237/0.887煤氣鼓風(fēng)機(jī)，平時(shí)采用一運(yùn)兩備方式，夏季才用兩運(yùn)一備方式。根據(jù)實(shí)際工況要求設(shè)計(jì)主回路電氣結(jié)構(gòu)圖，選用HARSVERT-A型高壓變頻器一拖一和一拖二成功方案。
1.1電氣主回路原理
以1#鼓風(fēng)機(jī)為例說(shuō)明，工作原理是由3個(gè)真空接觸器KM11、KM12、KM13以及2個(gè)高壓隔離開(kāi)關(guān)QS11、QS12組成（見(jiàn)圖一），其中KM11、KM12、KM13為高壓真空接觸器，用于變頻和工頻的電動(dòng)切換。QS11和QS12為高壓隔離開(kāi)關(guān)，一般情況下處于合閘狀態(tài)，僅在變頻器檢驗(yàn)時(shí)拉開(kāi)，用于電機(jī)工頻運(yùn)行情況下對(duì)變頻器進(jìn)行安全檢驗(yàn)。3#、4#風(fēng)機(jī)的主回路工作原理也類似。
特點(diǎn)：
1）可以實(shí)現(xiàn)工/變頻自動(dòng)切換功能。在變頻器出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)切進(jìn)工頻電網(wǎng)中，斷開(kāi)變頻器時(shí)，負(fù)載不用停機(jī)，滿足現(xiàn)場(chǎng)不能停機(jī)要求。
2）易實(shí)現(xiàn)一運(yùn)兩備和兩運(yùn)一備運(yùn)行方式。即一臺(tái)變頻運(yùn)行，一臺(tái)變頻備用，一臺(tái)工頻備用；兩臺(tái)變頻運(yùn)行，一臺(tái)工頻備用。
1.2HARSVERT-A高壓變頻器采用單元串聯(lián)多電平電壓源型拓樸方式
其優(yōu)點(diǎn)是采用輸進(jìn)多重化設(shè)計(jì)，高次諧波含量非常小，輸出采用單元模塊串聯(lián)，使得諧波含量極低，在無(wú)輸出濾波器的情況下，可使THD<0.3％，堪稱“完善無(wú)諧波”高壓變頻器；極低的轉(zhuǎn)矩紋波和電機(jī)噪聲；功率因數(shù)可達(dá)0.95；對(duì)電機(jī)盡緣無(wú)損害，電纜長(zhǎng)度無(wú)窮制；便于冗余設(shè)計(jì)。中文操縱界面便于維修。
2.自動(dòng)化網(wǎng)路設(shè)計(jì)
控制系統(tǒng)由主控PLC、旁路柜控制PLC、高壓變頻器、上位機(jī)組成。其中主控系統(tǒng)采用西門子S7-300PLC、旁路柜內(nèi)置西門子S7-200-PLC、上位機(jī)監(jiān)控選用組態(tài)王軟件。通訊網(wǎng)路在底層采用Profibus DP總線，主控PLC和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用以太網(wǎng)通訊。西門子S7-300PLC作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，處理人機(jī)界面對(duì)系統(tǒng)的各種請(qǐng)求，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)集氣管壓力的PID調(diào)節(jié)，維持管網(wǎng)的壓力恒定。自動(dòng)旁路柜集成有S7-200PLC,完成變頻工頻切換功能。上位機(jī)系統(tǒng)采用用戶熟悉的組態(tài)王監(jiān)控軟件，與PLC的連接采用以太網(wǎng)方式�？紤]現(xiàn)場(chǎng)工況，對(duì)安全性、可靠性、穩(wěn)定性要求都很高，我們現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)采用Profibus DP總線連接，監(jiān)控操縱級(jí)采用Ethernet方案，接進(jìn)焦化廠局域網(wǎng)主服務(wù)器系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視。配置上：西門子S7-200配置EM277 Profibus 總線模塊，S7-300選用315-2 DP,并配置CP341-1T 以太網(wǎng)模塊，PLC集成的DP接口用于連接S7-200，以太網(wǎng)模塊CP343-1T用于和上位機(jī)的以太網(wǎng)連接。
控制網(wǎng)絡(luò)具有如下特點(diǎn)：良好的穩(wěn)定性、擴(kuò)展性、軟硬件的開(kāi)放性以及友好的人機(jī)界面，上位機(jī)按冗余控制配置等優(yōu)點(diǎn)。
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖
3.軟件設(shè)計(jì)
上位機(jī)系統(tǒng)選用亞控公司生產(chǎn)的組態(tài)王軟件。該軟件具有友好的人機(jī)界面，支持以太網(wǎng)絡(luò)。可以很方便的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視等功能。報(bào)表、報(bào)警功能強(qiáng)大，支持OPC，支持多種型號(hào)的PLC通訊。
軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于上位機(jī)的程序組態(tài)王不直接支持西門子的以太網(wǎng)通訊協(xié)議，因此需要利用OPC Server來(lái)作為過(guò)渡。這樣也使得局域網(wǎng)上的機(jī)器可以方便調(diào)用該機(jī)的參數(shù)，便于遠(yuǎn)程監(jiān)視。
S7-300 PLC采用Step 7軟件編程。軟件采用模塊化編程方式，把系統(tǒng)的各個(gè)工作編成一個(gè)個(gè)功能塊，在一個(gè)OB中調(diào)用，方便易用，便于用戶理解修改。支持梯形圖、語(yǔ)句表。采用一些容錯(cuò)程序設(shè)計(jì)，加強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
4.主要控制設(shè)計(jì)
4.1 油路冷卻系統(tǒng)自啟控制
每次鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)前先啟動(dòng)液壓油泵，讓油流進(jìn)升速器中，冷卻摩擦產(chǎn)生熱量，否則鼓風(fēng)機(jī)不能啟動(dòng)。在運(yùn)行中假如主油泵壓力達(dá)不到要求，輔助油泵自動(dòng)啟動(dòng)，并能根據(jù)油溫自動(dòng)加熱。并對(duì)油路的堵塞情況、不同點(diǎn)的油溫檢測(cè)。
4.2 鼓風(fēng)機(jī)變頻、工頻自動(dòng)切換控制
一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行，當(dāng)變頻器故障跳閘時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換工頻運(yùn)行，同時(shí)，小循環(huán)回流閥立即打開(kāi)，機(jī)前煤氣壓力控制靠調(diào)節(jié)的小循環(huán)閥開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了減小機(jī)前壓力無(wú)擾動(dòng)切換，小循環(huán)開(kāi)度初始值設(shè)為50%。
4.3 兩臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)無(wú)擾動(dòng)切換控制
當(dāng)1#鼓風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行，要停機(jī)檢驗(yàn)變頻器或風(fēng)機(jī)時(shí)，投進(jìn)3#鼓風(fēng)機(jī)。操縱先用2#變頻器啟動(dòng)3#鼓風(fēng)機(jī)，同時(shí)停 1#變頻器。由于機(jī)前壓力實(shí)現(xiàn)PID閉環(huán)控制，使得1#變頻按照設(shè)定的減速時(shí)間，平滑停車，進(jìn)口閥門流量緩慢減小。相反，3#鼓風(fēng)機(jī)按照設(shè)定加速時(shí)間，轉(zhuǎn)速平滑上升，進(jìn)口閥門流量緩慢增加。這樣保證機(jī)前集氣母管壓力恒定，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)無(wú)擾動(dòng)切換，解決原控制系統(tǒng)下兩臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)切換時(shí)產(chǎn)生的系統(tǒng)管網(wǎng)壓力發(fā)生劇烈波動(dòng)的題目。（詳見(jiàn)系統(tǒng)流程圖）
4.4 機(jī)前壓力PID閉環(huán)控制
對(duì)于壓力、流量等被調(diào)參數(shù)來(lái)說(shuō)，對(duì)象調(diào)節(jié)通道時(shí)間常數(shù)T0較小，而負(fù)荷又變化較快，這時(shí)微分作用和積分作用都要引起振蕩，對(duì)調(diào)節(jié)質(zhì)量影響很大，故不采用微分調(diào)節(jié)規(guī)律。因此，焦?fàn)t煤氣壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)控制、小循環(huán)閥自動(dòng)調(diào)節(jié)都采用PI調(diào)節(jié)。P值越大，比例調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，I值越小，積分作用越強(qiáng)
4.5 壓力傳感器掉線控制
對(duì)于一些可靠性要求非常高的控制系統(tǒng)，被控對(duì)象提出多點(diǎn)采集的理論，因此在機(jī)前母管上取兩個(gè)壓力采集點(diǎn)。把這兩點(diǎn)的壓力值送進(jìn)PLC S7-300中比較，假如差值大于某個(gè)值，就以為壓力值小的傳感器故障。這樣保證采集壓力值的正確性，從而保證系統(tǒng)可靠性。
4.6 緊急故障預(yù)案措施
鼓風(fēng)變頻控制系統(tǒng)在主控室設(shè)計(jì)有緊急操縱箱。在控制系統(tǒng)癱瘓情況下，操縱轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，通過(guò)硬連接線斷開(kāi)變頻器上下接觸器，甩開(kāi)變頻直接工頻啟動(dòng)，小循環(huán)系統(tǒng)自動(dòng)倒進(jìn)原來(lái)老控制系統(tǒng)，以防止事故擴(kuò)大。例如：Profibus總線電纜故障了，鼓風(fēng)機(jī)處于失控狀態(tài)，機(jī)前壓力靠風(fēng)機(jī)慣性緩慢減小，這時(shí)控制系統(tǒng)會(huì)發(fā)出聲光告警，報(bào)通訊故障，需要人工迅速干預(yù)切換為老控制方式下。
4.7 兩臺(tái)上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)熱冗余控制
兩臺(tái)上位機(jī)同時(shí)監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)，當(dāng)主上位機(jī)A故障退出時(shí)，從上位機(jī)B仍然能實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，這樣保證系統(tǒng)的安全性、可靠性。
三、結(jié)束語(yǔ)
用高壓變頻器控制鼓風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)機(jī)前集氣母管的壓力恒定控制，大大改善了焦?fàn)t生產(chǎn)及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，完全達(dá)到了生產(chǎn)工藝要求。PLC控制技術(shù)、PROFIBUS總線技術(shù)和高壓變頻技術(shù)的完美結(jié)合，使得集成自動(dòng)化程度高，運(yùn)行穩(wěn)定，操縱簡(jiǎn)單，節(jié)能高效明顯等優(yōu)點(diǎn)。解決了兩臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)并列運(yùn)行靠調(diào)節(jié)回流閥無(wú)法實(shí)現(xiàn)壓力恒定和相互無(wú)擾動(dòng)切換，這個(gè)始終困擾焦?fàn)t生產(chǎn)的困難。
焦?fàn)t鼓風(fēng)機(jī)高壓變頻器控制系統(tǒng)的成功應(yīng)用，對(duì)于改善環(huán)境、進(jìn)步煤氣回收量和質(zhì)量，都具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，值得推廣。
參考文獻(xiàn)：
[1]《高壓變頻器技術(shù)手冊(cè)》北京利德華福電氣技術(shù)有限公司
[2]《西門子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》西門子自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)團(tuán)體公司
[3]《焦化工藝學(xué)》中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社
作者單位： 北京利德華福電氣技術(shù)有限公司技術(shù)工程部(end)
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收錄時(shí)間:2011年01月27日 19:20:03 來(lái)源:杜新宇 作者:
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紅外溫度傳感器在制瓶冷卻風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能改造中的方案
???在玻璃生產(chǎn)線上，往往用到很多冷卻風(fēng)機(jī)，在設(shè)備選型時(shí)，為了適應(yīng)全年度氣溫及生產(chǎn)不同規(guī)格的玻璃容器對(duì)溫度的要求不同，風(fēng)機(jī)選型一般較大，在生產(chǎn)過(guò)程中，風(fēng)機(jī)多數(shù)處在大馬拉小車狀態(tài)。風(fēng)量的調(diào)節(jié)傳統(tǒng)方式是：調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)門大小，出風(fēng)口也有部分調(diào)節(jié)。在這種調(diào)節(jié)方式下，風(fēng)機(jī)始終處在全速運(yùn)行狀態(tài)，大量能源浪費(fèi)在風(fēng)門上。同時(shí)，傳統(tǒng)的工控系統(tǒng)還存在著嚴(yán)重的啟/�？刂祁}目，貴廠目前采用自耦降壓?jiǎn)?dòng)。這種啟動(dòng)方式對(duì)電網(wǎng)沖擊較大，而且操縱較復(fù)雜。用Danfoss變頻器來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速既能適時(shí)滿足工藝要求，且能更好地實(shí)現(xiàn)軟啟軟停機(jī)，又能節(jié)能降耗。本公司在制瓶行業(yè)成功地改造了幾個(gè)系統(tǒng)，其節(jié)能率均在50%以上，且系統(tǒng)供風(fēng)質(zhì)量明顯進(jìn)步。
?? 本設(shè)計(jì)選用紅外溫度傳感器，直接安裝在模具的力臂上，探頭距模具100mm，量程：200-1200℃，根據(jù)制瓶規(guī)格大小不同，要求模具溫度控制在300-600℃范圍內(nèi)相應(yīng)的溫度點(diǎn)。紅外溫度傳感器采用非接觸式丈量，探頭自身可以耐溫120℃。因此比較復(fù)合模具檢測(cè)工況。該傳感器將丈量信號(hào)4-20mA輸送給變頻器，與變頻器的設(shè)定值進(jìn)行比較，得出一個(gè)差分信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)變頻器內(nèi)置的PID控制器進(jìn)行PID運(yùn)算，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，控制變頻器輸出相應(yīng)的頻率，從而實(shí)現(xiàn)控制風(fēng)機(jī)的供風(fēng)量，從而保證模具的恒溫控制,
廠房降溫風(fēng)機(jī)。
??
?? 關(guān)于威儀:
?? 廣州市威儀自動(dòng)化有限公司，以PLC、DCS系統(tǒng)集成與軟件組態(tài)為龍頭，承接自動(dòng)化系統(tǒng)工作，為眾多家企業(yè)完成過(guò)一系列重點(diǎn)工程。本公司憑借雄厚的實(shí)力，代理歐美幾大著名品牌的產(chǎn)品，其中有德國(guó)的西門子（Siemens）流量計(jì)及可控制編程器PLC，德國(guó)氟萊克森（FLEXIM）超聲波流量計(jì)和傳感器等,
負(fù)壓風(fēng)機(jī)報(bào)價(jià)，丹麥的丹佛斯（Danfoss）變頻器及工控儀表，美國(guó)丹納赫Gems-panamatric流量計(jì)及分析儀、Setra&Gems?工控儀表，美國(guó)通用（Ge）流量計(jì)及分析儀、Actaris水、電、熱計(jì)量表，Tecsis產(chǎn)業(yè)儀表。另外，本公司還自行研發(fā)生產(chǎn)威儀(Wayeasy)變頻器。?
?? 威儀公司秉承“技術(shù)領(lǐng)先，服務(wù)至上”的經(jīng)營(yíng)理念，成功地為華南地區(qū)鋼鐵、石化、電力、食品加產(chǎn)業(yè)、藥業(yè)、機(jī)械制造、地產(chǎn)業(yè)、自來(lái)水等行業(yè)提供了工程建設(shè)、產(chǎn)品貿(mào)易及技術(shù)支持，在業(yè)內(nèi)享有良好的口碑！
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?? “創(chuàng)新求發(fā)展，誠(chéng)信服務(wù)求信譽(yù)”是我們永無(wú)止境的追求……
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1、抽干風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)積水。
2、回轉(zhuǎn)式風(fēng)機(jī)電機(jī)的處理方法：
把電機(jī)從底座上拆下，打開(kāi)電機(jī)的前后端蓋，取出轉(zhuǎn)子，把端蓋螺絲全部擰入定子兩端螺孔（防止定子立起時(shí)碰傷繞組）。把定子立起放在陽(yáng)光下兩端各曝曬12小時(shí)，用兆歐表測(cè)量繞組與外殼的絕緣電阻不得低于20兆歐。如不行則繼續(xù)放在陽(yáng)光下曝曬至達(dá)標(biāo)。
3、回轉(zhuǎn)式風(fēng)機(jī)主機(jī)處理方法：
把回油管從底座處拔下，放掉主機(jī)及空氣室內(nèi)的油和水，取下空氣濾清器，用手快速正向轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)機(jī)帶輪10轉(zhuǎn)左右后，從進(jìn)風(fēng)口慢慢倒入機(jī)油（68號(hào)抗磨液壓油5公升）同時(shí)不斷正向轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)式風(fēng)機(jī)帶輪，排出所有清洗油。
4、回轉(zhuǎn)式風(fēng)機(jī)油箱的處理方法：
用扳手先卸下油標(biāo)，再拆下一個(gè)油過(guò)濾器，傾斜底座，盡量放盡油箱內(nèi)的廢油，同時(shí)用新機(jī)油清洗油箱。裝上油過(guò)濾器，回油管，空氣濾清器，在油箱中注入機(jī)油至油箱3/4處，擰緊油標(biāo)。（一定要用扳手?jǐn)Q緊，防止漏氣）。
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收錄時(shí)間:2011年01月07日 15:32:28 來(lái)源:ccen 作者:
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淺析電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置在風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用 |
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摘要：扼要先容了電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置組成、特點(diǎn)以廈與傳統(tǒng)啟動(dòng)裝置的比較。結(jié)合陜西鼓風(fēng)機(jī)（團(tuán)體）有限會(huì)司生產(chǎn)制造的風(fēng)機(jī)機(jī)組低壓輔機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)，闡明了電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置；傳統(tǒng)啟動(dòng)裝置；低壓輔機(jī)系統(tǒng)
引言
低壓輔機(jī)系統(tǒng)（如盤車電機(jī)、潤(rùn)滑油泵、液壓油泵等）是風(fēng)機(jī)機(jī)組重要的輔助系統(tǒng)，其運(yùn)行的好壞直接關(guān)系到風(fēng)機(jī)機(jī)組的安全性能。
電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置是一種具有國(guó)際先進(jìn)水平的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)裝置，該裝置融合了最新的現(xiàn)代控制理論和專用電動(dòng)機(jī)保護(hù)技術(shù)及先進(jìn)的軟件技術(shù)，既能改變電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性，保證電動(dòng)機(jī)可靠啟動(dòng)，又能降低啟動(dòng)電流，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，并且可以和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)智能控制。無(wú)論從功能、性能、負(fù)載適應(yīng)能力、維護(hù)及可靠性等方面都是傳統(tǒng)的啟動(dòng)設(shè)備（如：星／三角、自耦變壓器、磁控式啟動(dòng)裝置）無(wú)法相比的。所以，這種智能型啟動(dòng)裝置取代上述傳統(tǒng)的啟動(dòng)裝置將是一種必然趨勢(shì)。
1電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置組成
電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置采用單片機(jī)進(jìn)行邏輯控制。如圖1所示，一般由電壓檢測(cè)、電流檢測(cè)、旁路接觸器、驅(qū)動(dòng)電路、控制系統(tǒng)和鍵盤顯示器等組成。
2電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置選擇
電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置的選擇主要取決于它的啟動(dòng)方式和停車方式。
電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置一般有以下幾種啟動(dòng)模式：
限電流啟動(dòng)模式就是限制電機(jī)的啟動(dòng)電流，主要用于輕載啟動(dòng)和對(duì)電機(jī)啟動(dòng)電流有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合。電壓斜坡啟動(dòng)模式就是把電機(jī)電壓由小到大斜坡線性增加，主要用于重載啟動(dòng)和對(duì)啟動(dòng)電流要求不嚴(yán)格而啟動(dòng)平穩(wěn)性較高的場(chǎng)合。突跳啟動(dòng)模式就是在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，先給電機(jī)施加一個(gè)較高的固定電壓并持續(xù)一段時(shí)間，以克服靜阻力距，主要用于重載啟動(dòng)，但是突跳時(shí)會(huì)給電網(wǎng)造成沖擊。轉(zhuǎn)矩控制啟動(dòng)模式就是把電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩由小到大斜坡線性增加，主要適用于重載啟動(dòng)。電壓控制啟動(dòng)模式就是保證啟動(dòng)電壓壓降不變的情況下，使電機(jī)發(fā)揮出最大啟動(dòng)力矩，主要用于輕載啟動(dòng)。
電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置一般有減速停車模式、自由停
車模式和制動(dòng)停車模式。減速停車適用于泵類，可以
有效減小壓力波動(dòng)。制動(dòng)停車適用于高慣性的場(chǎng)合。
3電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置特點(diǎn)
電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置較傳統(tǒng)啟動(dòng)裝置有以下好處：
在電網(wǎng)方面的好處如圖2所示。它避免產(chǎn)生較大電壓降以減小對(duì)電網(wǎng)沖擊；有效控制啟動(dòng)電流：消除尖峰電流；接線方便等。
在機(jī)械方面的好處如圖3所示：最大程度減小齒輪箱、傳送帶、軸承等傳動(dòng)裝置上的應(yīng)力；減少水沖擊（水錘）效應(yīng)；降低維護(hù)本錢；縮短停工時(shí)間等。
電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置在其他方面的好處：可以根據(jù)負(fù)載情況選擇不同的啟動(dòng)方式及參數(shù)設(shè)置，達(dá)到最大程度的使電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)最佳啟動(dòng)效果；采用高性能微處理器及強(qiáng)大的控制軟件；高可靠性；體積�。阌诎惭b；對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)行具有多種保護(hù)功能。如過(guò)流、過(guò)負(fù)荷、缺相、過(guò)熱等保護(hù)；便捷直觀的操縱顯示鍵盤，可根據(jù)不同負(fù)載方便的對(duì)啟／停參數(shù)進(jìn)行設(shè)置或修改；可以與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊；軟啟動(dòng)裝置的實(shí)際輸出功率可根據(jù)負(fù)載進(jìn)行設(shè)定等。
4電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置與其他傳統(tǒng)啟動(dòng)裝置的比較
下面把電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置與磁控降壓?jiǎn)?dòng)裝置、白耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)裝置進(jìn)行簡(jiǎn)單比較。啟動(dòng)特性：前者為軟特性，根據(jù)用戶要求可以調(diào)整。而后者為硬特性，不能根據(jù)用戶要求進(jìn)行調(diào)整。啟動(dòng)電流特性：前者啟動(dòng)電流根據(jù)用戶要求可以調(diào)整。而后者啟動(dòng)電流不能根據(jù)用戶要求進(jìn)行調(diào)整。起始電壓：前者初始電壓可在0～3踟V范圍內(nèi)調(diào)整。而后者初始電壓不能根據(jù)甩戶要求進(jìn)行調(diào)整。沖擊電流：前者對(duì)電網(wǎng)幾乎沒(méi)有沖擊。而后者約為電機(jī)額定電流的4～7倍，對(duì)電網(wǎng)沖擊較大。電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性：電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置沒(méi)有沖擊轉(zhuǎn)矩，力矩勻速平滑上升；磁控降壓?jiǎn)?dòng)裝置常規(guī)在1次沖擊轉(zhuǎn)矩后，力矩勻速平滑上升；自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)裝置力矩跳躍上升，常規(guī)有2次沖擊轉(zhuǎn)矩。啟動(dòng)方式：電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置啟動(dòng)模式有5種，圖4和圖5為最常規(guī)的限流啟動(dòng)和電壓斜坡啟動(dòng)；磁控降壓?jiǎn)?dòng)裝置區(qū)域恒流軟啟動(dòng)；自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)裝置分段式恒壓?jiǎn)?dòng)。重量／體積：電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置輕而��；磁控降壓?jiǎn)?dòng)裝置較重／較大；白耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)裝置重而較小�？刂圃涂刂品绞剑弘妱�(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置采用高性能單片邏輯控制；磁控降壓?jiǎn)?dòng)裝置采用繼電器及電子元件繼電電子控制；自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)裝置采用繼電器繼電控制。
5電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置在風(fēng)機(jī)輔機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用
電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置是采用電力電子、微處理器及現(xiàn)代控制理論等先進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)制造的高技術(shù)產(chǎn)品，它從根本上改變了傳統(tǒng)降壓?jiǎn)?dòng)設(shè)備在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電壓、電流突變而帶來(lái)的不良后果（如啟動(dòng)時(shí)母線電壓過(guò)低、電機(jī)啟動(dòng)電流過(guò)大等因素，影響母線上其他用電設(shè)備的正常工作）。因此，公司在對(duì)電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置的選擇上也有不同的要求，如盤車電機(jī)。盤車電機(jī)的主要作用就是在機(jī)組開(kāi)機(jī)前，先用盤車電機(jī)把風(fēng)機(jī)主軸拖動(dòng)起來(lái)（轉(zhuǎn)速很�。顾谥鬏S上形成一層油粘膜，減少機(jī)組的靜阻力矩，便于機(jī)組啟動(dòng)。原先都是采用直接啟動(dòng)方式，由于直接啟動(dòng)會(huì)對(duì)與主軸相聯(lián)的齒輪造成沖擊，甚至損壞。同時(shí)叉要考慮到盤車電機(jī)啟動(dòng)瞬間需要克服很大的靜阻力矩，故現(xiàn)在采用了突跳啟動(dòng)控制模式的電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置，效果非常好。又如潤(rùn)滑油泵和液壓油泵等設(shè)備，由于正常情況下是兩臺(tái)油泵（一主一備，互為備用），假如在油壓低的情況下，備用泵要在晟短的時(shí)間內(nèi)完成啟動(dòng)，建立油壓，但又必須考慮到電網(wǎng)的要求，故選用了電壓控制啟動(dòng)模式的電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置。
電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置常規(guī)有兩種接線方式，一種是帶旁路，另一種是不帶旁路，如圖6和圖7所示。帶旁路回路的接線方式，在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)結(jié)束后，可以通過(guò)旁路回路把軟啟動(dòng)裝置旁路掉，使其不帶電，便于維護(hù)、檢驗(yàn)。因此，我公司在軟啟動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)選用第一種接線方式。
下面結(jié)合盤車電機(jī)（功率為15 kW，電壓380V AC，額定電流32 A）簡(jiǎn)單敘述一下工作原理：配置了三相斷路器、運(yùn)行接觸器、旁路接觸器、熱繼電器，并且設(shè)計(jì)控制按鈕、停／運(yùn)指示燈等。見(jiàn)圖6。
電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，首先把三相斷路器QA、運(yùn)行接觸器KMl、KMl閉合；再接通軟啟動(dòng)裝置，軟啟動(dòng)裝置檢查內(nèi)部元器件，內(nèi)部繼電器R．輸出答應(yīng)啟動(dòng)信號(hào)給控制回路；最后軟啟動(dòng)裝置帶電進(jìn)行啟動(dòng)，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，內(nèi)部繼電器R：輸出啟動(dòng)結(jié)束指令給旁路接觸器KM2，KM，閉合使軟啟動(dòng)裝置離線，啟動(dòng)結(jié)束。
6結(jié)束語(yǔ)
電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置于2004年第一次在AV63軸流壓縮機(jī)盤車電機(jī)上使用，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試結(jié)束后，效果十分理想，隨后在我公司大多數(shù)風(fēng)機(jī)機(jī)組上推廣應(yīng)用�，F(xiàn)已在德州RIKl25、兗礦R1K125等大型空分機(jī)組中的潤(rùn)滑油泵和液壓油泵等設(shè)備上應(yīng)用。
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