项目六 任务2 风机的变频调速课件.pptx

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1、项目六 变频器的工程应用任务2 2 风机的变频调速项目六 任务2 风机的变频调速某锅炉风机系统有引风机一台，采用变频调速，整个系统由变频器和压力变送器配合，实现炉膛保持稳定的微负压。其具体控制要求为：(1)按设计要求鼓风机恒速运行，引风机由变频器调频驱动，实现炉膛负压的调节。(2)当炉膛负压高于上限压力时，变频器调高输出频率，加速引风机运行速度，迫使炉膛压力下调;当炉膛负压低于下限压力时，变频器调低输出频率，减小引风机运行速度，使炉膛压力上升。(3)参考指针式压力表的实际压力，炉膛压力目标值通过调节变频器操作面板上的()键来设定；PID反馈信号由压力变送器检测。(4)通过变频器的PID调节功能

2、，配合压力变送器检测的反馈信号，使炉膛负压保持恒定。 一、任务描述 二、任务分析 通常工业锅炉上的鼓风、引风机、给水泵都是电机以定速运转，再通过改变风机入口的挡板开度来调节风量，以及通过改变水泵出口管路上的调节阀开度来调节给水量。这种调节方式，不仅控制精度受到限制，而且还造成大量的能源浪费和设备损耗，进而导致生产成本增加，设备使用寿命缩短，设备维护、维修费用高居不下。而风机和水泵的最大特点是负载转矩与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。因此，如将电机的定速运转，改为根据需要的流量来调节电机的转速就可节约大量的电能。交流电动机的调速方式有多种，变频调速是高效的最佳调速方案，它可以实现风机

3、的无级调速，并可方便地组成闭环控制系统， 实现恒压、恒温或恒风量控制。本任务就是利用变频器对风机的运行速度进行调速控制，从而达到节能的效果。 三、知识导航从消耗电能的角度讲，各类风机在工矿企业中所占的比例是所有生产机械中最大的，达33%。大多数风机属于二次方律负载，采用变频调速后节能效果极好，可节电风机应用广泛，但常用的方法则是调节风门或挡板开度的大小来调整受控对象，这样，就使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉了。因此采用变频调速可以节能30%60%。 三、知识导航图6.9所示为二次方律负载的机械特性和功率特性曲线.可以看出，当被控对象所需风量减少时，采用变频器降低风机的转速n，会使电动机的功

4、率损耗大大降低。 三、知识导航(1)(1)引风机：引风机：引风机是热电厂重要的辅助设备之一，锅炉引风机是锅炉助燃的主要部分，它是将锅炉燃烧产生的高温烟气经水磨除尘、静电除尘器，再经烟囱排出的动力设备。锅炉燃烧时，负荷发生变化，为保证炉堂负压，烟气含氧量及相应气温、气压的相对稳定，需要及时的调整引风机的吸风量，并靠挡板的开度来调节风量的大小。(2)(2)压力变送器：压力变送器：压力变送器被测介质的两种压力通人高、低两压力室，作用在敏感元件的两侧隔离膜片上，通过隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧。测量膜片与两侧绝绿片上的电极各组成一个电容器。当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移，其位移量

5、和压力差成正比，故两侧电容量就不等，通过振荡和解调环节，转换成与压力成正比的信号。(3)(3)调速系统工作原理：调速系统工作原理：锅炉燃烧时，负荷发生变化。为保证炉堂负压，烟气含氧量及相应气温、气压的相对稳定，需要及时的调整引风机的吸风量。根据压力变送器的实时反馈，调节变频器的运行频率，可以实时的调整引风机的吸风量。根据条件，可利用实际锅炉作为实施任务的载体，控制系统主要由压力变送器、变频器、控制器（PID调节器）、引风机组成，形成压力闭环回路，自动控制引风机的转速，使炉膛保持稳定的微负压。(4)PID(4)PID控制：控制：PID控制是闭环控制中的一种常见形式。反馈信号取自拖动系统的输出端，

6、当输出量偏离所要求的给定值时，反馈信号成比例变化。在输入端，给定信号与反馈信号相比较，存在一个偏差值。对该偏差值，经过P、I、D调节，变频器是通过改变输出频率，迅速、准确地消除拖动系统的偏差，回复到给定值，振荡和误差都比较小。 一、风机变频调速系统设计一、风机变频调速系统设计1、风机容量选择、风机容量选择风机容量的选择，主要依据被控对象对流量或压力的需求，可查阅相关的设计手册。在对现有的风机进行风机变频调速技术改造，风机的容量应当是现成的。 2、变频器的容量选择、变频器的容量选择风机在运转过程中，其阻转矩一般不会发生变化，只要转速不超过额定值，电动机也不会过载。所以变频器的容量只需按照说明书上

7、标明的“配用电动机容量”进行选择即可。3、变频器的运行控制方式选择、变频器的运行控制方式选择依据风机在低速时，由于阻转矩很小，不存在低频时能否带动的问题，故采用Uf控制方式已经足够。并且，从节能的角度考虑，Uf线可选最低的。多数生产厂都生产了比较价廉的专用于风机、水泵的变频器，可以选用。操作人员可以通过调节安装在工作台上的按钮或电位器调节风机的转速，操作十分简单。 三、知识导航4、变频器的参数预置、变频器的参数预置 (1)上限频率 因为风机的机械特性具有二次方律特性，所以，一旦转速超过额定转速时，阻转矩将增大很多，容易使电动机和变频器处于过载状态，因此，上限频率fH不应超过额定频率fN 。(2

8、)下限频率 从特性或工作状况来说，风机对下限频率fL没有要求，但转速太低时，风量太小，在多数情况下无实际意义。故一般可预置为：fL20HZ。(3)加、减速时间 风机的惯性很大，加速时间过短，容易产生过电流；减速时间过短，容易引起过电压。一般风机起动和停止的次数很少，起动和停止时间不会影响正常生产。因此，加、减速时间可以设置长些，具体时间可根据风机的容量大小而定。通常是风机容量越大，加、减速时间设置越长。(4)加、减速方式 风机在低速时阻转矩很小，随着转速的增高，阻转矩增大得很快；反之，在停机开始时，由于惯性的原因，转速下降较慢。所以，加、减速方式以半S方式比较适宜。 三、知识导航(5)回避频率

9、 风机在较高速运行时，由于阻转矩较大，较容易在某一转速下发生机械谐振。遇到机械谐振时，极易造成机械事故或设备损坏，因此必须考虑设置回避频率。可采用试验的方法进行预置，先缓慢地在设定的频率范围内反复进行调节，观察产生谐振的频率范围，然后进行回避频率设置。(6)起动前的直流制动 为保证电动机在零速状态下起动，许多变频器具有“起动前的直流制动”功能设置。这是因为风机在停机状态下，其风叶常常因自然风而反转，此时风机起动会使电动机处于反接制动状态，从而产生很大的冲击电流。为避免此类情况出现，在启动前首先要进行“起动前的直流制动”功能设置，以保证电动机能够在“零速”的状态下启动。 三、知识导航二、变频器在

10、冷却塔风机控制中的应用（闭环控制）二、变频器在冷却塔风机控制中的应用（闭环控制）在中央空调水冷式机组中，使用循环冷却水是最常用的方法之一。为了使机组中加热了的水再降温冷却，重新循环使用，常使用冷却塔。风机为机械通风冷却塔的关键部件，通常都采用户外立式冷却塔专用电动机，具有效率高、耗电省、防水性能好等特点。水在冷却塔纱滴下时，冷却风机使之与空气较充分的接触，将热量传递给周围空气，将水温降下来。由于冷却塔的设备容量是根据在夏天最大热负载的条件下选定的，也就是考虑到最恶劣的条件，然而在实际设备运行中，由于季节、气候及工作负载的等效热负载等诸多因素都决定了机组设备经常是处于较低热负载的情况下运行，所以

11、机组的耗电常常是不必要的和浪费的。因此，使用变频调速控制冷却风机的转速，在夜间或在气温较低的季节气候条件下，通过调节冷却风机的转速和冷却风机的开启台数，节能效果就非常显著。冷却水系统能耗是空调系统总能耗的重要组成部分之一。采用截止阀对冷却水流量进行调节将导致能量无谓的浪费，在部分负载时固定冷却水流量以及不对冷却塔风机电动机进行控制也将浪费大量电能。但如果采用变频调速技术对冷却水系统进行控制，则节能可达60%。具有显著的节能效益。特别对于宾馆、饭店、商场等工作期较长的中央空调系统以及南方地区空调运行期长的其他建筑物空调系统，采用变频节能的空调冷却水系统的投资回收期一般在12年，具有非常显著的经济

12、效益。 三、知识导航在典型的冷却塔风机控制系统中，变频器可以利用内置功能，组成以温度为控制对象的闭环控制。图6.10所示为典型的冷却塔风机变频控制原理，冷却塔风机的作用是将出水温度降到一定的值，其降温的效果可以通过变频器的速度调整来进行。被控量（出水温度）与设定值的差值经过变频器内置的PID控制器后，送出速度命令并控制PWM输出，最终调节冷却塔风机的转速。 三、知识导航在这里，温度信号给定量通过变频器操作面板的参数进行设定，温度反馈量通过出水管路中的温度检测以电流的形式反馈输入，然后通过设置合理的参数就可以获得满意的闭环控制。冷却塔风机采用变频调速控制，还应注意以下几点：由于冷却塔风机拖动部分

13、的转动惯量一般都较大，所以给定加减速时间要长一些。在实际运转中经常出现由于外界风力作用下，冷却塔风机会自转，此时如果启动变频器，电动机会进入再生状态，就会出现跳闸故障，对于变频器应该将启动方式设为转速跟踪再启动。这样一来，变频器在启动前，可通过检测电动机的转速和方向，实施对旋转中电动机的平滑无冲击启动。由于采用普通电动机，因此应该设置最低运转频率，以保持电动机合适的温升，一般频率下限为fL20HZ。 三、知识导航 四、任务实施操作方法和步骤：操作方法和步骤：1、按系统要求接线、按系统要求接线1)开环控制模式开环控制模式系统开环控制框图与电路分别如图6.11、图6.12所示。 四、任务实施 2)

14、闭环系统模式闭环系统模式本任务主要是对闭环模式进行训练。系统闭环控制框图与电路分别如图6.13、图6.14所示。图6.13系统闭环控制框图图6.14系统闭环控制电路 四、任务实施2、参数设置、参数设置 (1)参数复位。设定P0010 = 30和P0970 = 1，按下P键，开始复位，复位过程大约3s，这样就可保证变频器的参数回复到工厂默认值。 (2)设置电动机参数，如表6.7所示。电动机参数设定完成后，设P0010 = 0，变频器当前处于准备状态，可正常运行。 四、任务实施 3、检查与调试、检查与调试 (1)按下带锁按钮SB1时，变频器数字输入端DIN1为“ON，变频器启动电动机。当反馈的压力

15、信号发生改变时，将会引起电动机速度发生变化。若反馈的信号小于目标值(即P2240值)，变频器将驱动电动机升速;电动机速度上升又会引起反馈的信号变大。当反馈的信号大于目标值时，变频器又将驱动电动机降速，从而又使反馈的电流信号变小;当反馈的信号小于目标值A时，变频器又将驱动电动机升速。如此反复，能使变频器达到一种动态平衡状态，变频器将驱动电动机以一个动态稳定的速度运行。(2)如果需要，则目标设定值(P2240值)可直接通过按操作面板上的()键来改变。当设置P2231 = 1时，由()键改变了的目标设定值将被保存在内存中。(3)放开带锁按钮SB1，数字输入端DIN1为“OFF，电动机停止运行。(4)按下带锁按钮SB2时，电动机直流制动，此功能用于启动前的电机运行准备，防止启动时电动机处于低速反转状态而出现的短暂反接制动运行情况。 五、思考与练习1、试简述变频调速的节能原理。、试简述变频调速的节能原理。2、试简述对鼓风机进行变频调速改造的步骤。、试简述对鼓风机进行变频调速改造的步骤。3、通过端子选择七个目标值的、通过端子选择七个目标值的PID控制。控制。4、改变、改变PID参数设置，比较运行效果。参数设置，比较运行效果。5、风机的变频调速采用西门子系统，若改为三菱变频器如、风机的变频调速采用西门子系统，若改为三菱变频器如何实现参数的设置？何实现参数的设置？