变频器在离心机中的应用分析.docx

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1、变频器在离心机中的应用分析dujing导语：本文将介绍的是ABB公司的新品ACS550变频器在别离机械的设计和应用。别离机械是将液体与固体颗粒混合物进展别离的设备，主要分为离心机、别离机、压滤机、滤油器、过滤器等设备。别离机械一般是工艺流程中的后处理设备，所以直接关系到最终产品的质量。从整体上看，我国别离机械技术程度与国外先进程度相比存在较大差距。主要表如今：别离机械品种、规格少，不能完全知足国内消费需要，十分是别离物料粘度大、精度细的机械，效率高、消费才能大、自动化程度高的别离机械绝大多数依靠进口；别离机理和应用技术研究落后，新产品开发速度慢；制造工艺落后，消费效率低，产品可靠性、稳定性较差

2、，技术程度和自动化程度较低；配套设备和材料不能知足别离机械产品消费的需要，尤其是产品的质量、可靠性很不稳定。从别离机械的开展来看，数字沟通将替换原来的电磁调速、直流调速、液力偶合调速、多速电机，而逐步成为别离机械的主要驱动装置。本文将介绍的是ABB公司的新品ACS550变频器在别离机械的设计和应用。ACS550是ABB公司最新推出的智能性变频器，该系列变频器用于0.75KW355KW低压沟通传动。它能准确地控制速度和转矩，能匹配现有的标准鼠笼异步电动机。ACS550具有三种控制方式，即标量V/F控制、无矢量控制、转矩控制，所以该款变频器不仅可以合适于最简单的运转，同时也可以应用在复杂的工作场合

3、。其可靠的过载才能设计，也可以同时知足普通负载和重载工作。别离机械的驱动电机一般分为单电机驱动和多电机驱动两种，本文将主要介绍ACS550变频器在作为单电机驱动的典型案例三足式离心机的应用和作为多电机获得驱动的典型案例卧螺离心机的应用。2、变频器在三足式离心机中的应用三足式离心机是一种构造简单、对物料的适应性很强、应用面最广的立式离心机。分沉降型和过滤型两大类。应用最多的是过滤型三足式离心机。它即能适于别离粒径仅为数微米的细颗粒，也能用于成件物品的脱液。通过调整各操纵工序的延续时间，可用于别离过滤难易程度不同的各种悬浮液，通过调节滤饼的洗涤时间，可以知足不同的洗涤要求。这种机型主要适用于中小型

4、的消费规模，但由于有上述很多优点，所以广泛应用于制药、化工、轻工、纺织、食品、机械制造等工业部门。在本应用中，变频器驱动的是离心机的转鼓，启动平稳，别离因数可调；彻底克制了传统直流碳刷式离心机噪音大、故障率高、使用寿命短、转速不稳定等缺点，是重力沉降别离设备更新换代产品。沟通变频离心机在减震系统和变频电机等几项重要指标上具有鲜明的特色和独创性。常见的三足式离心机的单机驱动功率在3KW与55KW之间，ACS550完全可以胜任。ACS550在三足式离心机中的应用原理ACS550变频器的原理，在其外围线路中，主要分三个局部：1直流母线UDC+、UDC端接制动单+、端，然后根据不同的选择如回馈制动接电

5、网三相、能耗制动那么接制动电阻，Tk为制动单元的内部继电器，当本单元出现故障时，Tk动作，通过变频器的端子DI4定义，瞬间封闭U/V/W输出。2控制回路输入、输出端子中，采用宏99025的定义DI1：手动/自动起动/停车手动:得电起动DI2：正转/反转手动:得电转向为反转DI3：EXT1/EXT2选择:得电选择自动控制DI4：运行允许:一旦断开变频器将停车DI5：正转/反转自动:得电转向为反转DI6：起动/停车自动:得电起动AI1：外部速度给定1:010V手动控制，电位器、参考电压10VDCAI2：外部速度给定2:020mA自动控制，参考信号:020mAAI1：外部速度给定1:010V手动控制

6、，参考电压10VDCAI2：外部速度给定2:020mA自动控制，参考信号:020mARO2C/2B：继电输出2，可编程默认动作：运行RO3C/3B：继电输出3，可编程默认动作：故障AO1：直流数显仪频率或者转速指示离心机使用变频器时，制动方式应优先考虑向电网回馈能量的再生制动，电能回馈制动是将制动的能量反应回电网再利用，从节能的角度来看，是一种最好的方式，而且没有热量产生，非常合适安装在易燃场合由于能耗制动会有大量热量产生。在不宜采用这种再生制动装置的地方，如有电网谐波要求由于一般的能量回馈制动单元谐波系数不尽理想，应安装足够容量的制动电阻器，并采取散热措施；当然在非易燃场合，从节省一次性安装

7、本钱考虑，也大都采用能耗制动。一般的能耗制动单元都具有如下的根本功能：1参数设定动作电压设定：通过拨码开关可以设定动作电压设定值660V或者710V进线为380V级。制动使用率：通过拨码开关可以设定制动单元的工作使用率，一般的能耗制动单元默认值为10，但由于系统对制动要求的不同，可以设置不同的制动率，最大到100。2状态结点模块异常：当直流回路发生短路、过载或者IGBT模块损坏时制动单元报警，故障继电器Tk动作。散热器过热：制动单元散热器过热报警，故障继电器Tk动作。制动单元运行正常时，Tk闭合，变频器处于使能状态可以正常工作；遇故障动作时，Tk翻开，通过对变频器输入端子DI4的定义,，即可瞬

8、间封闭U/V/W输出，起到保护作用。对于直接回馈制动，目前已经有了成熟的产品，但造价普遍高出能耗制动的几倍。在实现变频器的直流回路与进线电网电源间的双向能量传递，一种最有效的方法就是采用有源逆变技术：即将再生电能逆变为与电网同频率同相位的沟通电回送电网，进而实现制动，它采用了电流追踪型PWM整流器，这样就轻易实现功率的双向流动，且具有很快的动态响应速度。同时，这样的拓扑构造使得我们可以完全控制沟通侧和直流侧之间的无功和有功的交换。当然不同的产品有不同的控制方式，我们必须同时留意到功率因数、谐波分量、输出相位等。3、ABB变频器在卧螺离心机上的应用卧式螺旋卸料沉降离心机简称卧螺离心机广泛应用于石

9、油、化工、冶金、医药、食品、轻工等部门。即可用于固体脱水和分级，也可用于液体的澄清，在离心机领域占有重要地位。由于这种离心机具有单机处理才能大、操纵方便、能连续自动操纵、劳动强度低、占地面积少以及维护费用低等优点，所以自五十年代以来，螺旋离心机在污泥脱水中得到广泛应用，逐渐取代其他脱水机械成为大型城市污水处理厂污泥脱水的首选设备。悬浮液通过在螺旋输送器中心的进料管进入高速旋转转鼓内，由于离心力的作用，较重或者较大的颗粒被抛向旋转的转鼓内壁，通过螺旋小端的喷射孔喷出转鼓，而较轻的固体颗粒及液相通过转鼓大头的溢流孔溢出转鼓。悬浮液由一台可实现无级调速的螺杆泵进料。从开展趋势看，卧螺的传动已经从能耗

10、严重的涡流制动开展到目前最主流的双电机双变频驱动。典型的卧螺离心机中有两个传动轴：一个轴带动筒体转动、另一轴带动筒轴转动，两者的转速需要准确的配合。变频矢量控制针对不同液体浓度自动适应负载变化，高效可靠的完成离心别离经过。详细的别离控制功能那么被集成在PLC离心机控制软件中。从接线方式看，沟通电网接到主变频器的进线端，两变频器的直流母线直接并联辅机传动变频器并不直接接驳进线380V，这样就可以方便而可靠地实现能量分享。在正常运行情况下，辅机都是处在发电状态，主电机那么是在电动状态，辅机发电导致母线电压泵升，然后通过母线互联，将泵升电压消耗在主机上，进而减少了从电网吸纳的电能，起到了节能的作用。

11、在本方案中，由于辅机传动电机需要的无功励磁电流和副电机偶然作为电动机运行例如启动阶段和加减速过度过程时的有功电流都要由主变频器提供，因此，选取主变频器的功率时应予以考虑进线整流桥的容量，必须保证通过电流为两电机电动电流之和。本设计方案的特点是电路简单，不需要调试，动作可靠性极高。本离心机控制的特点：1离心机速度的矢量控制方式保证了速度控制的正确性；2可以使用公共直流母线；3速度差控制，取消了编码器，而采用开环的无传感器矢量控制可以解决昂贵的带编码器的反应控制方案；4筒轴传动的负载补偿。综合看来，卧螺离心机的变频应用具有以下特点：1节能：共母线双电机双变频器驱动在卧螺离心机上广泛应用，即主、副电

12、机各用一台普通变频器驱动，其直流母线用适当的方式并接，较好的解决了这个问题,在能源日益紧缺的今天,有十分重要的意义。当代离心机螺旋与转鼓之间的速差可以根据进料的变化自动调节，变频调速相对于涡流制动和液力耦合制动来讲对电能的利用率高，在耗能方面比拟节省。2动态响应快：差转速调节经过从PID调节器的数分钟减小为变频无传感器矢量控制的数秒钟，速差调节准确甚至可以到达0.05转/分，进而大大进步了卸料物中干物质含量以处理污泥而言在2%左右。3转矩控制功能：利用ACS550的转矩控制可以非常轻易实现速度与转矩切换，并处理突发事件造成的转鼓内物料的堆积，进而进步工作效率。采用ACS550的离心机其有效扭矩更大，最小持续扭矩为5,000Nm，瞬间负载扭矩可达27,000Nm。