畢業(yè)論文---變頻調(diào)速技術(shù)在環(huán)保發(fā)電廠的應(yīng)用

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題　 目:變頻調(diào)速技術(shù)在環(huán)保發(fā)電廠的應(yīng)用</p><p>　　?！?業(yè):　 電氣自動(dòng)化　　　　　　 </p><p>　　班　 級(jí): </p><p>　　學(xué)　 號(hào):

2、 </p><p>　　姓　 名: </p><p>　　指導(dǎo)老師: </p><p><b>　　二〇一二年五月</b></p><p><b>　　摘 要&

3、lt;/b></p><p>　　環(huán)保發(fā)電廠是實(shí)現(xiàn)垃圾處置“無害化，減量化，資源化”的重要手段，而風(fēng)機(jī)和水泵是垃圾發(fā)電廠應(yīng)用最廣、數(shù)量最多、耗電量最大的裝置設(shè)備，所以減少風(fēng)機(jī)和水泵的能源消耗，提高風(fēng)機(jī)水泵的用電效率是減少環(huán)保發(fā)電廠用電量的關(guān)鍵。通常，風(fēng)機(jī)和水泵的節(jié)能方式有：減少運(yùn)行時(shí)間、采用高效率的風(fēng)機(jī)和水泵、在滿足同樣風(fēng)量的情況下減少通風(fēng)管網(wǎng)的空氣阻力。在以上這些方法中，減少通風(fēng)管網(wǎng)的空氣阻力是較好的方法

4、。但在我國，常用閘閥調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)水泵的流量，即通過改變管網(wǎng)阻力來改變流量的大小，這樣使得風(fēng)機(jī)和水泵的用電效率較低，并且節(jié)流損失較大，造成電能的巨大浪費(fèi)。相比之下，調(diào)速調(diào)節(jié)減少能源消耗的效果要明顯得多，被公認(rèn)為是用來控制風(fēng)量和流量的最理想的方法。而調(diào)速調(diào)節(jié)又分為機(jī)械調(diào)速和電氣調(diào)速兩種方式，而在電氣調(diào)速中，變頻調(diào)速的連續(xù)性最好，調(diào)速范圍最大，是對(duì)環(huán)保發(fā)電廠中風(fēng)機(jī)和水泵的能源節(jié)約的最理想的方法。</p><p>　　環(huán)保發(fā)

5、電廠中風(fēng)機(jī)水泵的耗電量都是巨大的，并且用電效率不高。本文著重講述了變頻調(diào)速技術(shù)在環(huán)保發(fā)電廠中的應(yīng)用。文章詳細(xì)闡述了在環(huán)保發(fā)電廠中變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)和水泵等平方轉(zhuǎn)矩類負(fù)載的節(jié)能原理，節(jié)能效果，變頻器的工作原理，以及怎樣將變頻器應(yīng)用于風(fēng)機(jī)水泵系統(tǒng)之中。節(jié)能方面主要由變頻器實(shí)現(xiàn)，邏輯控制部分則主要由PLC實(shí)現(xiàn)。在硬件部分分析了怎樣連接主電路，如何將變頻器連接到主電路之中，變頻器和PLC各個(gè)端口如何連接，變頻器參數(shù)設(shè)定及怎樣選擇各個(gè)器件的型號(hào)等。軟件

6、部分主要負(fù)責(zé)各個(gè)部分的邏輯轉(zhuǎn)換，故障報(bào)警，變頻器的工頻及變頻運(yùn)行轉(zhuǎn)換等。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】風(fēng)機(jī)水泵、變頻器、PLC</p><p>　　【abstract】</p><p>　　Environment protection power plant is the realization of garbage disposal" harmless

7、, decrement, resource is changed" important means, and the fan and water pump is the most widely used garbage power plant, the largest number, the largest power consumption device, thus reducing the energy consumpti

8、on of fans and water pumps, fan pump electrical efficiency is reduced environment protection power plant electricity key. Usually, fan and water pump energy saving way: reduces the running time, the eff</p><p&

9、gt;　　Environment protection power plant fan pump electrical power consumption is huge, and the power efficiency is not high. This paper focuses on the frequency conversion and speed regulation technology in environment p

10、rotection power plant application. The article elaborated in the environmental protection in power plant frequency converter on fan and water pump energy saving principle of square torque load, energy saving effect, inve

11、rter operation principle, and how to frequency converter applied </p><p>　　【Key words】fan pumps, inverter, PLC</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></

12、p><p>　　【abstract】1</p><p><b>　　第1章 緒論4</b></p><p>　　1.1論文題目的提出4</p><p>　　1.2環(huán)保發(fā)電的工藝及原理4</p><p>　　1.2.1環(huán)保發(fā)電的意義4</p><p>　　1.2.2垃圾

13、發(fā)電的工藝及原理4</p><p>　　1.3環(huán)保發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵的節(jié)能問題6</p><p>　　1.4論文的主要工作6</p><p>　　第2章 風(fēng)機(jī)和水泵6</p><p>　　2.1風(fēng)機(jī)和水泵節(jié)能的意義7</p><p>　　2.2風(fēng)機(jī)水泵的控制設(shè)備現(xiàn)狀7</p><p>　

14、　2.3風(fēng)機(jī)、水泵的變頻調(diào)速節(jié)能8</p><p>　　2.3.1二次方律負(fù)載的特點(diǎn)8</p><p>　　2.3.2風(fēng)機(jī)、水泵的節(jié)能方法比較9</p><p>　　2.4風(fēng)機(jī)、水泵變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)12</p><p>　　2.5風(fēng)機(jī)、水泵變頻調(diào)速節(jié)能原理12</p><p>　　第3章 變頻器14</

15、p><p>　　3.1 變頻調(diào)速的節(jié)能意義14</p><p>　　3.2 變頻器工作原理14</p><p>　　3.2.1變頻器的功用及調(diào)速14</p><p>　　3.2.2 交-直-交變頻器的主電路15</p><p>　　第4章 變頻器的選型及設(shè)定18</p><p>　　4．1

16、風(fēng)機(jī)水泵用變頻器特點(diǎn)18</p><p>　　4．2 風(fēng)機(jī)、水泵用變頻器詳細(xì)選型19</p><p>　　4.2.1 風(fēng)機(jī)和水泵列表19</p><p>　　4．2.2 風(fēng)機(jī)、水泵用變頻器的選型準(zhǔn)則19</p><p>　　4．2.3 風(fēng)機(jī)、水泵用變頻器的選型20</p><p>　　第5章 風(fēng)機(jī)水泵系統(tǒng)控制

17、電路的設(shè)計(jì)26</p><p>　　5.1電路元器件選型26</p><p>　　5.1.1 風(fēng)機(jī)和水泵主電路電器元件選型26</p><p>　　5.1.2 風(fēng)機(jī)和水泵PLC控制電路電器元器件選型31</p><p>　　5.2水泵和引風(fēng)機(jī)的主電路設(shè)計(jì)31</p><p>　　5.3給水泵控制電路的設(shè)計(jì)3

18、4</p><p>　　5.3.1 給水泵和引風(fēng)機(jī)的PLC控制設(shè)計(jì)34</p><p><b>　　總 結(jié)48</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)49</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1論

19、文題目的提出</p><p>　　大量有害的城市生活垃圾,在國內(nèi)正悄然轉(zhuǎn)變成為一種資源。環(huán)保發(fā)電廠是以城市生活垃圾為惟一燃料的發(fā)電廠，環(huán)保發(fā)電廠是通過焚燒垃圾獲得能量，加熱給水，使水變?yōu)檎羝M(jìn)入汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電、供熱，，取得了顯著的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，但環(huán)保發(fā)電廠中還存在不小的電力浪費(fèi)。</p><p>　　環(huán)保發(fā)電廠的電力浪費(fèi)主要是：自用電率。環(huán)保發(fā)電廠的自用電為20%左右，有

20、的甚至高達(dá)30%，其中風(fēng)機(jī)、水泵用電量占很大的比例。風(fēng)機(jī)、水泵在運(yùn)行中普遍存在單機(jī)效率低、采用節(jié)流調(diào)節(jié)等問題，因此改善風(fēng)機(jī)、水泵的單機(jī)效率，可大幅度降低廠用電率，提高電廠經(jīng)濟(jì)效益。環(huán)保發(fā)電廠的風(fēng)機(jī)、水泵采用調(diào)速運(yùn)行是節(jié)能的有效途徑，其中，變頻調(diào)速是節(jié)能效果最好、最理想的調(diào)速方法。</p><p>　　1.2垃圾發(fā)電的工藝及原理</p><p>　　1.2.1環(huán)保發(fā)電的意義</p>

21、;<p>　　環(huán)保發(fā)電廠是最貼近垃圾處置的無害化、減量化、資源化三原則的工程，在國際上已成為保護(hù)資源且拉動(dòng)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的重要項(xiàng)目。發(fā)達(dá)國家環(huán)保發(fā)電占垃圾無害化處理的比例已普遍超過80%，環(huán)保發(fā)電已是成熟的產(chǎn)業(yè)并進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化、市場(chǎng)化的成熟期。在我國環(huán)保發(fā)電技術(shù)才剛剛興起，城市生活垃圾焚燒供熱發(fā)電，作為資源綜合利用節(jié)能技術(shù)項(xiàng)目，是環(huán)保產(chǎn)業(yè)的重要部分，也是一項(xiàng)公益性事業(yè)。</p><p>　　能源、資源、環(huán)境

22、是21世紀(jì)困擾人類的三大難題。焚燒垃圾發(fā)電，將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于垃圾發(fā)電廠的風(fēng)機(jī)、水泵的調(diào)速，正在成為人類解決這三大難題的有力工具之一。</p><p>　　1.2.2環(huán)保發(fā)電的工藝及原理</p><p>　　環(huán)保發(fā)電分為無分揀和有分揀兩種類型，在我國，基本上采用的是無分揀垃圾焚燒發(fā)電。其工藝流程如圖1.1所示：</p><p>　　圖1.1 環(huán)保發(fā)電廠工藝流程圖&

23、lt;/p><p>　　由垃圾車運(yùn)來的垃圾倒入經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的垃圾坑內(nèi)，垃圾坑容量較大，一般可儲(chǔ)存3-4噸的焚燒料。垃圾在垃圾坑內(nèi)經(jīng)過微生物發(fā)酵、脫水后由垃圾坑上方的起重機(jī)（抓斗）將垃圾投放到焚燒爐入口的料斗中。在料斗的底部裝有送料器，可以將垃圾均勻，連續(xù)地送入焚燒爐中。爐中的垃圾開始燃燒，因垃圾水分較大，在開始點(diǎn)爐時(shí)，需投入起動(dòng)助燃裝置，當(dāng)起動(dòng)完畢，助燃裝置即可停用。送風(fēng)機(jī)的入口與垃圾連通，這樣，可將垃圾坑的污濁氣體送

24、入溫度約800-900度的焚燒爐內(nèi)進(jìn)行熱分解，變?yōu)闊o臭氣體。煙氣經(jīng)半干法尾氣凈化器、布袋除塵器后，由煙囪排出。燃盡后的灰渣通過渣斗落到抓灰器內(nèi)，灰渣在經(jīng)過冷卻降溫后送到振動(dòng)型的灰運(yùn)輸帶。在灰運(yùn)輸帶的上方裝有電磁鐵，用以將灰渣中的金屬吸選出來進(jìn)行回收（有的環(huán)保發(fā)電廠沒有安裝）。然后灰渣與電除塵下灰斗中排出的灰一起進(jìn)行綜合利用或運(yùn)到填埋場(chǎng)進(jìn)行填埋。</p><p>　　垃圾焚燒設(shè)備包括爐排型垃圾焚燒鍋爐和循環(huán)流化床焚

25、燒鍋爐兩大類。采用爐排型垃圾焚燒鍋爐供熱時(shí)，運(yùn)行成本低，垃圾縮容比大，使用成本與垃圾質(zhì)量關(guān)系很大，如果垃圾質(zhì)量太差時(shí)（雜質(zhì)多，水分多，熱值低），為保證蒸汽的溫度、壓力、流量穩(wěn)定，必須投油助燃，所以運(yùn)行成本會(huì)大大上升。循環(huán)流化床焚燒鍋爐的適應(yīng)范圍很廣，可以加煤助燃，對(duì)垃圾質(zhì)量要求低，比較適合我國的國情，所以被較多地采用。</p><p>　　1.3環(huán)保發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵的節(jié)能問題</p><p>

26、;　　風(fēng)機(jī)、水泵在工作過程中的功率損耗主要有：電動(dòng)機(jī)的軸功率、線路的損耗、控制裝置的損耗和機(jī)械損耗。采用的基本節(jié)能方法有：減少運(yùn)行時(shí)間、采用高效率的風(fēng)機(jī)和設(shè)備，在滿足同樣風(fēng)量的情況下減少通風(fēng)管網(wǎng)的空氣阻力。這些方法中，減少通風(fēng)管網(wǎng)的空氣阻力是風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)能較好的途徑。</p><p>　　然而在我國，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式使火（熱）電廠的風(fēng)機(jī)、水泵選型過大、匹配不當(dāng)、功率裕度過大，超出了的流量需要采用節(jié)流調(diào)節(jié)來處理。常用

27、的調(diào)節(jié)方法是閘閥節(jié)流調(diào)節(jié)，即用增大網(wǎng)管阻力的辦法減小流量，但流量減小的同時(shí)卻使壓頭增高，效率下降，造成節(jié)流損失，節(jié)流后的流量越小，損失越大。如果節(jié)流調(diào)節(jié)使風(fēng)機(jī)、水泵長(zhǎng)期處于低效區(qū)運(yùn)行，能源浪費(fèi)嚴(yán)重，但如果改節(jié)流調(diào)節(jié)為調(diào)速調(diào)節(jié)，不僅節(jié)能而且便于設(shè)備維護(hù)，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。調(diào)速調(diào)節(jié)使風(fēng)機(jī)、水泵的流量隨時(shí)滿足生產(chǎn)工藝的要求，系統(tǒng)運(yùn)行在風(fēng)機(jī)、水泵的高效區(qū)，隨時(shí)都運(yùn)行在“無裕度”狀態(tài)。即使是風(fēng)機(jī)、水泵的選型過大，調(diào)速運(yùn)行仍然能夠使系統(tǒng)處于最佳狀態(tài)

28、，與節(jié)流調(diào)節(jié)相比有明顯的節(jié)能效果，被認(rèn)為是控制風(fēng)量、流量的最理想的方法。</p><p>　　在相同的流量下，變頻調(diào)速控制比閥門控制風(fēng)機(jī)水泵所消耗的有功功率要小得多，且流量越小，差別越大，節(jié)能效果十分顯著，一般可達(dá)25%-60%。從而極大地改善環(huán)保發(fā)電廠的節(jié)能狀況，使環(huán)保發(fā)電廠的各個(gè)指標(biāo)驅(qū)于最佳，達(dá)到節(jié)能的目的。</p><p>　　1.4論文的主要工作</p><p&

29、gt;　　本文主要探討變頻調(diào)速技術(shù)在環(huán)保發(fā)電廠的應(yīng)用問題，首先對(duì)環(huán)保發(fā)電的生產(chǎn)工藝及流程作了簡(jiǎn)單介紹，然后分析了風(fēng)機(jī)和水泵的耗能情況，說明風(fēng)機(jī)和水泵節(jié)能的意義及方法。接下來，重點(diǎn)研究了變頻調(diào)速技術(shù)節(jié)能的原理，設(shè)計(jì)了風(fēng)機(jī)水泵的變頻控制電路，選擇了變頻器，編寫相關(guān)的PLC控制程序，并針對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)在環(huán)保發(fā)電廠應(yīng)用過程中存的問題進(jìn)行分析，說明了變頻調(diào)速技術(shù)在環(huán)保發(fā)電廠的應(yīng)用效果。</p><p><b>　

30、　第2章 風(fēng)機(jī)和水泵</b></p><p>　　風(fēng)機(jī)和水泵是垃圾發(fā)電廠最重要的設(shè)備，其數(shù)量最多，分布最廣，耗電量最大。實(shí)際應(yīng)用中，風(fēng)機(jī)、水泵耗用的功率又與風(fēng)門或閥門的開度以及轉(zhuǎn)速有關(guān)。</p><p>　　本章通過介紹風(fēng)機(jī)、水泵在不同的調(diào)速方式下的功率損耗情況，對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵的各種節(jié)能方法進(jìn)行了比較，重點(diǎn)闡述風(fēng)機(jī)、水泵調(diào)速節(jié)能的方法和意義。</p><p&g

31、t;　　2.1風(fēng)機(jī)和水泵節(jié)能的意義</p><p>　　傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的電動(dòng)機(jī)使廠用電率居高不下，長(zhǎng)期徘徊在27%-29%之間。主要有以下幾個(gè)原因：</p><p>　　1、設(shè)備陳舊，效率低；</p><p>　　2、設(shè)備實(shí)際工況遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)工況，運(yùn)行效率低，長(zhǎng)期處于輕載運(yùn)行狀態(tài)；</p><p>　　3、普遍采用定速電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，有70%

32、采用風(fēng)擋或閥門調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量，功率損耗大。</p><p>　　這些風(fēng)機(jī)、泵類電動(dòng)機(jī)用電量占全國工業(yè)用電的50%。在熱電廠，風(fēng)機(jī)、水泵耗電量占廠用電量的絕大部分，鍋爐給水泵耗電量占廠用電量的61%左右，鍋爐送、引風(fēng)機(jī)耗電量約占廠用電量的22%，水除灰的灰漿泵和循環(huán)泵的耗電量也占了不小的部分。因此，對(duì)現(xiàn)有風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載進(jìn)行技術(shù)節(jié)能具有非常重大的意義，</p><p>　　2.2風(fēng)機(jī)水泵的控

33、制設(shè)備現(xiàn)狀</p><p>　　風(fēng)機(jī)水泵主要有以下現(xiàn)狀：</p><p>　　（1）擋板、閥門來調(diào)節(jié)流量</p><p>　　風(fēng)機(jī)和水泵是環(huán)保發(fā)電廠中應(yīng)用較多的設(shè)備，而且風(fēng)機(jī)和水泵的功率較大。多數(shù)風(fēng)機(jī)水泵依靠擋板、閥門來調(diào)節(jié)流量，當(dāng)工藝需求變化時(shí)，風(fēng)機(jī)擋板、水泵閥門開度增加或減小。該種調(diào)節(jié)方式簡(jiǎn)單易行，但它是以增加管網(wǎng)損耗，耗費(fèi)大量能源在擋板、閥門上為代價(jià)的。<

34、;/p><p><b>　?。?）調(diào)速問題</b></p><p>　　另外在通常設(shè)計(jì)中，用戶配用電機(jī)的設(shè)計(jì)容量都要比實(shí)際需求高出很多，造成能量的極大浪費(fèi)。在原始設(shè)計(jì)中電氣控制多采用直接或Y-△啟動(dòng)，不能改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，無法具有調(diào)速的功能，機(jī)械沖擊大，傳動(dòng)系統(tǒng)壽命短，震動(dòng)及噪聲大，功率因數(shù)較低等是其主要的問題。</p><p>　　目前交流調(diào)速的幾

35、種方法，最理想方法是變頻調(diào)速。變頻調(diào)速的起步大約在上世紀(jì)70年代，80年代低壓變頻技術(shù)逐步得到推廣應(yīng)用。</p><p>　　2.3風(fēng)機(jī)、水泵的變頻調(diào)速節(jié)能</p><p>　　風(fēng)機(jī)和水泵是典型的二次方律負(fù)載，下面將對(duì)二次方律負(fù)載進(jìn)行詳細(xì)的講解。</p><p>　　2.3.1二次方律負(fù)載的特點(diǎn)</p><p>　　風(fēng)機(jī)和水泵這類負(fù)載大多用于

36、控制流體（氣體或液體）的流量。由于流體本身無一定的形狀，且在一定程度上具有可壓縮性（尤其是氣體），故難以詳細(xì)分析其阻轉(zhuǎn)矩的形成，因此本文將只引用有關(guān)的結(jié)論。</p><p><b>　　1.轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)</b></p><p>　　負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比：</p><p><b>　　(2-1)</b></p

37、><p>　　式中 ------負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩（）；</p><p>　　------負(fù)載的轉(zhuǎn)速（r/min）；</p><p>　　------轉(zhuǎn)矩比例常數(shù)。</p><p>　　其機(jī)械特性曲線如圖2.1 a所示。</p><p>　　圖2.1 a）機(jī)械特性 b）功率特性</p><

38、p><b>　　2.功率特點(diǎn)</b></p><p>　　負(fù)載功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比：</p><p><b>　　(2-2)</b></p><p>　　式中 ------負(fù)載消耗的功率（kW）；</p><p>　　------功率比例常數(shù)。</p><p>

39、　　功率特性曲線如圖b所示。</p><p>　　事實(shí)上，即使在空載的情況下，電動(dòng)機(jī)的輸出軸上，也會(huì)有損耗轉(zhuǎn)矩和損耗功率，如摩擦轉(zhuǎn)矩及其功率等。因此，嚴(yán)格地講，其轉(zhuǎn)矩表達(dá)式應(yīng)為</p><p>　　= (2-3)</p><p>　　式中 ------空載轉(zhuǎn)矩或損失轉(zhuǎn)矩（）。 功率表達(dá)式為</p><p><b>

40、　　(2-4)</b></p><p>　　式中 ------空載功率或損失功率（kW）。</p><p>　　2.3.2風(fēng)機(jī)、水泵的節(jié)能方法比較</p><p>　　1.調(diào)節(jié)流量的方法及比較</p><p>　?。?）閥門控制法 即通過關(guān)小或開大閥門來調(diào)節(jié)流量，而轉(zhuǎn)速則保持不變（通常為額定轉(zhuǎn)速）。</p>&l

41、t;p>　　閥門控制法的實(shí)質(zhì)是水泵本身的供水能力不變，而是通過改變水路中的管阻大小來“強(qiáng)行”改變流量，以適應(yīng)用戶對(duì)流量的需求。這時(shí)，管阻特性將隨閥門開度的改變而改變，但揚(yáng)程特性則不變。</p><p>　　圖2.2 調(diào)節(jié)流量的方法與比較</p><p>　　如圖2.2所示，曲線①是額定轉(zhuǎn)速下的揚(yáng)程特性，曲線②是閥門全開時(shí)的管阻特性，N為工作點(diǎn)。</p><p&g

42、t;　　設(shè)用戶的用水流量由減小為,當(dāng)通過關(guān)小閥門來實(shí)現(xiàn)時(shí)，管阻特性將改變?yōu)榍€③，而揚(yáng)程特性則仍為曲線①，故供水系統(tǒng)的工作點(diǎn)移至B點(diǎn)。這時(shí)，流量減小為；揚(yáng)程上升為；由公式</p><p><b>　　(2-5)</b></p><p>　　可知，供水功率與面積OEBF成正比。</p><p>　　閥門控制時(shí)，水泵裝置的工作點(diǎn)是在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的揚(yáng)程

43、特性曲線①上移動(dòng)的。</p><p>　　（2）轉(zhuǎn)速控制法 即通過改變水泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量，而閥門開度則保持不變（通常為最大開度）。</p><p>　　轉(zhuǎn)速控制法的實(shí)質(zhì)是通過改變水泵的供水能力來適應(yīng)用戶對(duì)流量的需求。當(dāng)水泵的轉(zhuǎn)速改變時(shí)，揚(yáng)程特性將隨之改變，而管阻特性則不變。</p><p>　　仍假設(shè)用戶所需流量由減小為，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，揚(yáng)程特性下降為曲線④，管阻

44、特性則仍為曲線②，工作點(diǎn)移至C點(diǎn)。</p><p>　　這時(shí)，流量也減小為，但揚(yáng)程減小為，供水功率與面積OECH成正比。</p><p>　　轉(zhuǎn)速控制時(shí)，水泵裝置的工作點(diǎn)是在最大開度的管阻特性上移動(dòng)的。</p><p>　?。?）兩種方法的比較 比較上述兩種調(diào)節(jié)流量的方法可以看出，在所需流量小于額定流量的情況下，轉(zhuǎn)速控制時(shí)的揚(yáng)程將減小，而閥門控制時(shí)的揚(yáng)程將增大，所

45、以轉(zhuǎn)速控制方式所需的流體功率比閥門控制方式時(shí)小的多。兩者之差便是轉(zhuǎn)速控制方式節(jié)約的流體功率，它與面積HCBF（圖中的陰影部分）成正比。這是變頻調(diào)速供水系統(tǒng)具有節(jié)能效果的最基本的方面。</p><p>　　2.節(jié)能效果與流量的關(guān)系 </p><p>　　在水泵裝置中，就流體功率的節(jié)能效果而言，并不是流量越小，節(jié)約的功率越多。其物理意義如圖所示。</p><p>　　a

46、）流量下降較少 b）流量下降較多</p><p>　　c）流量下降更多 d）節(jié)能與流量</p><p>　　圖2.3 節(jié)能與流量（轉(zhuǎn)速）的關(guān)系</p><p>　　圖2.3a中，所需流量從額定流量減小為，如采用關(guān)小閥門的方法，則揚(yáng)程特性仍為曲線①，而管阻特性則改變?yōu)榍€③，工作點(diǎn)為，如采用降低轉(zhuǎn)速的辦法，則揚(yáng)程特性改變?yōu)?/p>

47、曲線④，而管阻特性仍為曲線②，工作點(diǎn)移至。節(jié)約的流體功率為Δ，如圖中陰影部分所示。</p><p>　　圖2.3b中，所需流量進(jìn)一步減小為，如采用關(guān)小閥門的辦法，則揚(yáng)程特性仍為曲線①，而管阻特性則改變?yōu)榍€⑤，工作點(diǎn)移至；如采用降低轉(zhuǎn)速的辦法，則揚(yáng)程特性改變?yōu)榍€⑥，而管阻特性仍為曲線②，工作點(diǎn)移至。節(jié)約的流體功率增大為，如途中的陰影部分所示。</p><p>　　圖2.3c中，所需流量再

48、減小為，如采用關(guān)小閥門的辦法，則揚(yáng)程特性。性改變?yōu)榍€⑧，而管阻特性仍為曲線②，工作點(diǎn)移至，節(jié)約的流體功率減小為，如圖長(zhǎng)的陰影部分所示。與圖b相比較，雖然水泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)一步下降了，但所節(jié)約的流體功率反而減小了。</p><p>　　綜合起來，則預(yù)留量（轉(zhuǎn)速）之間的關(guān)系如圖2.3d所示。顯然，當(dāng)流量為0和額定流量時(shí)，節(jié)約的流體功率都為0。</p><p>　　可以證明，當(dāng)流量等于額定流量的58

49、%時(shí)，節(jié)約的流體功率為最大。</p><p>　　2.4風(fēng)機(jī)、水泵變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)</p><p><b>　　1、節(jié)能效果顯著</b></p><p>　　風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速，其軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電功率將以轉(zhuǎn)速的立方減少，因而有顯著的節(jié)能效果。</p><p><b>　　2、實(shí)

50、用性強(qiáng)</b></p><p>　　采用變頻調(diào)速，可以實(shí)現(xiàn)低速起動(dòng)，使起動(dòng)電流低于額定電流，避免起動(dòng)力矩對(duì)電機(jī)造成的沖擊損傷，不僅延長(zhǎng)了電動(dòng)機(jī)的使用壽命，而且無震動(dòng)、無噪音。</p><p><b>　　3、安全性好</b></p><p>　　變頻調(diào)速時(shí)，風(fēng)道檔板處于全開位置，其壓流損失減小到零，不僅避免了鍋爐因風(fēng)量過大而引起的操

51、作波動(dòng)，大大提高了鍋爐的安全性，而且減輕了煙氣對(duì)檔板的沖蝕，延長(zhǎng)了電機(jī)和擋板的檢修周期。</p><p>　　4、調(diào)速性能好，控制方式靈活</p><p>　　可以非常平滑的調(diào)整風(fēng)量，便于運(yùn)行人員對(duì)鍋爐燃燒進(jìn)行調(diào)整和控制。變頻裝置具有友好的控制方式，容易與控制系統(tǒng)配合實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制和閉環(huán)控制，提高了控制精度，使自動(dòng)裝置的可靠性大大提高。</p><p><b&g

52、t;　　5、調(diào)速范圍大</b></p><p>　　變頻裝置具有一定的超速功能，在不超出電機(jī)額定出力的條件下，可使風(fēng)機(jī)超速2.5%，因而在機(jī)組滿負(fù)荷下使風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓明顯提高，鍋爐燃燒狀況明顯改善。</p><p>　　2.5風(fēng)機(jī)、水泵變頻調(diào)速節(jié)能原理</p><p>　?。?）當(dāng)風(fēng)機(jī)（水泵）的轉(zhuǎn)速從變?yōu)闀r(shí)，Q、H、P大致變化關(guān)系為：</p>

53、<p><b>　　(2-6)</b></p><p><b>　　(2-7)</b></p><p><b>　　(2-8)</b></p><p>　　Q------風(fēng)量（流量） H------風(fēng)壓（揚(yáng)程） P------風(fēng)機(jī)（水泵）功率</p><p&g

54、t;　　由上式可知風(fēng)機(jī) ( 或水泵 ) 流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，而軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。因而，理想情況下有如下關(guān)系：</p><p><b>　　表2-1</b></p><p>　　(1）由上表可見：當(dāng)需求流量下降時(shí)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速可以節(jié)約大量能源。例如：當(dāng)流量需求減少一半時(shí)，如通過變頻調(diào)速，則理論上講，僅需額定功率的12.5%，即可捷運(yùn)

55、87.5%的能源。如采用傳統(tǒng)的擋板方式調(diào)節(jié)風(fēng)量，雖然也可相應(yīng)降低能源消耗，但節(jié)約效果與變頻相比，則有天壤之別。</p><p>　　目前絕大多數(shù)發(fā)電廠控制系統(tǒng)中的風(fēng)量調(diào)節(jié)都是通過調(diào)節(jié)風(fēng)門擋板實(shí)現(xiàn)的，這種風(fēng)量調(diào)節(jié)方式不但使風(fēng)機(jī)的效率降低，也使很多能量白白消耗在擋板上。為節(jié)約電能，提高鍋爐燃燒控制水平，增加經(jīng)濟(jì)效益，采用風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)取代低效高能耗的風(fēng)門擋板，已成為各發(fā)電廠節(jié)能改造的重點(diǎn)。</p>&

56、lt;p><b>　　（2）節(jié)能效果計(jì)算</b></p><p>　　(1) 現(xiàn)有引風(fēng)機(jī)一臺(tái)，配用 500KW 風(fēng)機(jī)。風(fēng)量在30 % ~80 %之間變化，設(shè)電機(jī)全速供風(fēng)量為空載損耗為0.1每天總供風(fēng)量為 60%，</p><p>　　則全速時(shí)： （2-9）</p><p>　　變頻時(shí)：

57、 （2-10）</p><p>　　節(jié)約的功率： （2-11）</p><p><b>　　第3章 變頻器</b></p><p>　　變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變

58、直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。通過改變電源的頻率來達(dá)到改變電源電壓的目的，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過流、過壓、過載保護(hù)等等。</p><p>　　3.1 變頻調(diào)速的節(jié)能意義</p><p>　　我國電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)消耗的電能是全國總量的2/3，其中風(fēng)機(jī)、泵類拖動(dòng)電機(jī)

59、耗電量約占全國總量的35%，電動(dòng)機(jī)容量約有1.5億千瓦。變負(fù)荷運(yùn)行的風(fēng)機(jī)、泵類達(dá)到總量的70%左右，裝機(jī)容量近1億千瓦，年耗電量約3000億千瓦時(shí)，它們是靠閘板或閥門調(diào)節(jié)流量，以粗略適應(yīng)負(fù)荷的需要，平均浪費(fèi)20%以上的電能，年達(dá)200-300億元?？梢姡姍C(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能改造的潛力很大，這項(xiàng)節(jié)能改造的實(shí)施對(duì)中國經(jīng)濟(jì)的成長(zhǎng)和環(huán)境保護(hù)都有重要的作用。</p><p>　　風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載多是根據(jù)滿負(fù)荷工作需用量來選型，實(shí)

60、際應(yīng)用中大部分時(shí)間并非工作于滿負(fù)荷狀態(tài)。實(shí)踐證明,采用變頻器直接控制風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載是一種最科學(xué)的控制方法，直接調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速保持恒定的水壓、風(fēng)壓，從而滿足系統(tǒng)要求的壓力。當(dāng)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速的80%運(yùn)行時(shí)，理論上其消耗的功率為額定功率的51.2%，去除機(jī)械損耗、電機(jī)銅、鐵損等影響。節(jié)能效率也接近40%。</p><p>　　變頻器可實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)和水泵類電動(dòng)機(jī)的軟停、軟起，避免了啟動(dòng)時(shí)的電壓沖擊，可以減少電動(dòng)機(jī)故障率和延

61、長(zhǎng)使用壽命，同時(shí)也降低了對(duì)電網(wǎng)的容量要求和無功損耗。為達(dá)到節(jié)能的目的推廣使用變頻器已成為各地節(jié)能工作部門以及各單位節(jié)能工作的重點(diǎn)。因此，大力推廣變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)，不僅是當(dāng)前企業(yè)節(jié)能降耗的重要技術(shù)手段，而且也是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式轉(zhuǎn)變的必然要求。</p><p>　　3.2 變頻器工作原理</p><p>　　3.2.1變頻器的功用及調(diào)速</p><p>　　變頻器的功用

62、是將頻率固定（通常為工頻50Hz）的交流電（三相的或單相的）變換成頻率連續(xù)可調(diào)（多為0 ~ 400Hz）的三相交流電源。</p><p>　　如圖3.1所示，變頻器的輸入端（R、S、T）接至頻率固定的三相交流電源，輸出端（U、V、W）輸出的是頻率在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的三相交流電，接至電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　圖3.1 變頻器的功用</p><p>　　從電機(jī)理論

63、可知，三相交流異步電動(dòng)機(jī)的：</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　由式（3-1）可知，當(dāng)頻率連續(xù)可調(diào)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速也同步可調(diào)。又因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是比同步轉(zhuǎn)速略低一些。所以，當(dāng)連續(xù)可調(diào)時(shí)，也連續(xù)可調(diào)。由于磁極對(duì)數(shù)p不同的異步電動(dòng)機(jī)在相同頻率時(shí)的轉(zhuǎn)速是不同的，所以即使頻率的調(diào)節(jié)范圍相同，轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)范圍也是各異的。</p

64、><p>　　3.2.2 交-直-交變頻器的主電路</p><p>　　交-直-交變頻器的主電路如圖3.2所示，今說明如下。</p><p>　　圖3.2 交-直-交變頻器的主電路</p><p><b>　?。?）交-直部分</b></p><p>　　1.整流管VD1~VD6</p>

65、<p>　　VD1~VD6組成三相整流橋，將電源的三相交流電全波整流成直流電。</p><p>　　2.濾波電容器其功能是：</p><p>　?、贋V平全波整流后的電壓波紋；</p><p>　?、诋?dāng)負(fù)載變化時(shí)，使直流電壓保持平穩(wěn)。</p><p><b>　　3.限流電阻與開關(guān)</b></p>

66、<p>　　當(dāng)變頻器剛合上電源的瞬間，濾波電容器的充電電流是很大的。過大的沖擊電流將可能使三相整流橋的二極管損壞；同時(shí)，也使電源電壓瞬間下降而受到“污染”。</p><p>　　為了減小沖擊電流，在變頻器剛接通電源后的一段時(shí)間里，電路內(nèi)串入限流電阻，其作用是將電容器的充電電流限制在允許范圍內(nèi)。</p><p>　　開關(guān)的功能是：當(dāng)充電到一定程度時(shí)，令接通，將短路掉。</

67、p><p>　　許多新系列的變頻器里，已由晶閘管代替，如圖3.2中虛線所示。 </p><p><b>　　4.電源指示HL</b></p><p>　　HL除了表示電源是否接通以外，還有

68、一個(gè)十分重要的功能，即在變頻器切斷電源后，表示濾波電容器上的電荷是否已經(jīng)釋放完畢。</p><p>　　由于的容量較大，而切斷電源又必須在逆變電路停止工作的狀態(tài)下進(jìn)行，所以沒有快速放電的回路，其放電時(shí)間往往長(zhǎng)達(dá)數(shù)分鐘。又由于上的電壓較高，如不放完，對(duì)人身安全將構(gòu)成威脅。故在維修變頻器時(shí)，必須等HL完全熄滅后才能接觸變頻器內(nèi)部的導(dǎo)電部分。</p><p><b>　?。?）直-交部

69、分</b></p><p>　　1.逆變管V1~V6</p><p>　　V1~V6組成逆變橋，把VD1~VD6整流所得的直流電再“逆變”成頻率可調(diào)的交流電。這是變頻器實(shí)現(xiàn)變頻的具體執(zhí)行環(huán)節(jié)，因而是變頻器的核心部分。</p><p>　　2.續(xù)流二極管VD7~VD12其作用功能有：</p><p>　?、匐妱?dòng)機(jī)的繞組是電感性的，其

70、電流具有無功分量。VD7~VD12為無功電流返回直流電源時(shí)提供“通道”。</p><p>　?、诋?dāng)頻率下降、電動(dòng)機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，再生電流將通過VD7~VD12整流后返回給直流電路。</p><p>　?、踁1~V6進(jìn)行逆變的基本工作過程是，同一橋臂的兩個(gè)逆變管處于不停地交替導(dǎo)通和截止的狀態(tài)。在這交替導(dǎo)通和截止的換相過程中，也不時(shí)地需要VD7~VD12提供通路。</p>

71、<p><b>　　3.緩沖電路</b></p><p>　　逆變管在關(guān)斷和導(dǎo)通的瞬間，其電壓和電流的變化率是很大的，有可能使逆變管受到傷害。因此，每個(gè)逆變管旁還應(yīng)接入緩沖電路，以減緩電壓和電流的變化率。緩沖電路的結(jié)構(gòu)因逆變管的特性和容量等的不同而有較大差異，圖3.3所示是比較典型的一種。</p><p>　　圖3.3 緩沖電路</p>&

72、lt;p><b>　　各元件的功能如下：</b></p><p>　?、賬 逆變管V1~V6每次由導(dǎo)通狀態(tài)切換成截止?fàn)顟B(tài)的關(guān)斷瞬間，集電極（C極）和發(fā)射極（E極）間的電壓將極為迅速地由近乎0V上升至直流電壓值。這過高的電壓增長(zhǎng)率將導(dǎo)致逆變管的損壞。因此，~的功能便是減小V1~V6在每次關(guān)斷時(shí)的電壓增長(zhǎng)率。</p><p>　?、趡 V1~V6每次由截止?fàn)顟B(tài)切

73、換成導(dǎo)通狀態(tài)的接通瞬間，~上所充的電壓（等于）將向V1~V6放電。此放電電流的初始值將是很大的，并且將疊加到負(fù)載電流上，導(dǎo)致V1~V6的損壞。因此，~的功能是限制逆變管在接通瞬間~的放電電流。</p><p>　?、踾 ~的接入，又會(huì)影響~在V1~V6關(guān)斷時(shí)減小電壓增長(zhǎng)率的效果。~接入后，在V1~V6的關(guān)斷過程中，使~不起作用；而在V1~V6的接通過程中，又迫使~的放電電流流經(jīng)~。</p><

74、;p>　　（3）制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元</p><p>　?、僦苿?dòng)電阻 電動(dòng)機(jī)在工作頻率下降過程中，將處于再生制動(dòng)狀態(tài)，拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能要反饋到直流電路中，使直流電壓不斷上升，甚至可能達(dá)到危險(xiǎn)的地步。因此，必須將再生到直流電路的能量消耗掉，使保持在允許范圍內(nèi)。制動(dòng)電阻就是用來消耗這部分能量的。</p><p>　?、谥苿?dòng)單元 制動(dòng)單元由GTR或IGBT及其驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。其功能是為放

75、電電流流經(jīng)提供電路。</p><p>　　第4章 變頻器的選型及設(shè)定</p><p>　　4．1風(fēng)機(jī)水泵用變頻器特點(diǎn)</p><p>　　風(fēng)機(jī)和水泵用變頻器其主要特點(diǎn)有：</p><p>　?。?）過載能力較低 這是因?yàn)轱L(fēng)機(jī)和水泵在運(yùn)行過程中很少發(fā)生過載的原因。</p><p>　?。?）具有閉環(huán)控制和PID調(diào)節(jié)功

76、能 水泵在具體運(yùn)行時(shí)常常需要進(jìn)行閉環(huán)控制，如在供水系統(tǒng)中，要進(jìn)行恒壓供水控制；在中央空調(diào)系統(tǒng)中，要求恒溫控制、恒溫差控制等，故此類變頻器大多設(shè)置了PID調(diào)節(jié)功能。（PID調(diào)節(jié)功能不在我的研究課題內(nèi)故不作詳細(xì)介紹）</p><p>　?。?）具有“1控X”的切換功能 為了減少設(shè)備投資，常常采用由一臺(tái)變頻器控制若干臺(tái)水泵的控制方式，為此，許多變頻器專門設(shè)置了切換功能。（因?yàn)楸菊n題沒要求使用“1控X”功能故不

77、作詳細(xì)介紹）</p><p>　　4．2 風(fēng)機(jī)、水泵用變頻器詳細(xì)選型</p><p>　　4.2.1 風(fēng)機(jī)和水泵列表</p><p>　　本課題設(shè)計(jì)中需要使用變頻器的風(fēng)機(jī)、水泵型號(hào)如下表：</p><p>　　表4-1風(fēng)機(jī)、水泵列表</p><p>　　4．2.2 風(fēng)機(jī)、水泵用變頻器的選型準(zhǔn)則</p>&

78、lt;p>　　風(fēng)機(jī)、水泵用變頻器選型應(yīng)作如下考慮：</p><p>　?。?）選變頻器時(shí)應(yīng)以電動(dòng)機(jī)實(shí)際電流值作為變頻器選擇的依據(jù)，電動(dòng)機(jī)的額定功率只能作為參考。另外應(yīng)充分考慮變頻器的輸出含有豐富的高次諧波，會(huì)使電動(dòng)機(jī)的功率因素和效率變壞。因此，用變頻器給電動(dòng)機(jī)供電與用工頻電網(wǎng)供電相比較，電動(dòng)機(jī)的電流會(huì)增加10%而溫升會(huì)增加20%左右。所以在選擇電動(dòng)機(jī)和變頻器時(shí)，應(yīng)考慮到這種情況，應(yīng)適當(dāng)留有余量，以防止溫升過

79、高，影響電動(dòng)機(jī)的使用壽命。故在選型時(shí)變頻器的額定容量應(yīng)是風(fēng)機(jī)、水泵額定容量的1.2倍左右。即應(yīng)滿足。</p><p>　　（2）變頻器電流應(yīng)大于風(fēng)機(jī)水泵額定電流，即應(yīng)滿足≥。</p><p>　?。?）變頻器電壓應(yīng)大于風(fēng)機(jī)水泵額定電壓，即應(yīng)滿足≥。</p><p>　　風(fēng)機(jī)和水泵用變頻器除了要使用專門的風(fēng)機(jī)和水泵專用變頻器外，還應(yīng)滿足上文中的數(shù)據(jù)指標(biāo)如：變頻器的額定

80、容量應(yīng)是風(fēng)機(jī)、水泵額定容量的1.2倍左右。即應(yīng)滿足、≥、≥等條件。</p><p>　　4．2.3 風(fēng)機(jī)、水泵用變頻器的選型</p><p>　　（1）給水泵的變頻器需滿足的數(shù)據(jù)</p><p>　　因?yàn)?，其?185KW，故。給水泵的額定電流=365A，應(yīng)小于變頻器電流；額定電壓=380V，應(yīng)小于變頻器電壓。</p><p>　?。?）引風(fēng)

81、機(jī)的變頻器需滿足的數(shù)據(jù)</p><p>　　因?yàn)?，其?500KW，故。引風(fēng)機(jī)的額定電流=（850/490）A，應(yīng)小于變頻器電流；額定電壓=（400/690）V，應(yīng)小于變頻器電壓。</p><p>　?。?）送風(fēng)機(jī)的變頻器需滿足的數(shù)據(jù)</p><p>　　因?yàn)?，其?11KW，故。送風(fēng)機(jī)的額定電流=21.3A，應(yīng)小于變頻器電流；額定電壓=380V，應(yīng)小于變頻器電壓。

82、</p><p>　?。?）燃燒器風(fēng)機(jī)的變頻器需滿足的數(shù)據(jù)</p><p>　　因?yàn)?，其?339KW，故。燃燒器風(fēng)機(jī)的額定電流=6.31A，應(yīng)小于變頻器電流；額定電壓=380V，應(yīng)小于變頻器電壓。</p><p>　?。?）再燃煙道3段風(fēng)機(jī)的變頻器需滿足的數(shù)據(jù)</p><p>　　因?yàn)?，其?30KW，故。再燃煙道3段風(fēng)機(jī)的額定電流=57.

83、6A，應(yīng)小于變頻器電流；額定電壓=380V，應(yīng)小于變頻器電壓。</p><p>　?。?）再循環(huán)風(fēng)機(jī)的變頻器需滿足的數(shù)據(jù)</p><p>　　因?yàn)?，其?200KW，故。</p><p>　　給水泵的額定電流=359A，應(yīng)小于變頻器電流；額定電壓=380V，應(yīng)小于變頻器電壓。</p><p>　　(7)干燥爐排風(fēng)機(jī)的變頻器需滿足的數(shù)據(jù)<

84、/p><p>　　因?yàn)?，其?75KW，故。干燥爐排風(fēng)機(jī)的額定電流=140A，應(yīng)小于變頻器電流；額定電壓=380V，應(yīng)小于變頻器電壓。</p><p>　　本課題設(shè)計(jì)中我將選擇三菱FR—F740型風(fēng)機(jī)水泵專用型變頻器用于環(huán)保發(fā)電廠的變頻調(diào)速。選擇其原因如下：</p><p>　　1.三菱FR—F740型風(fēng)機(jī)水泵專用型變頻器主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><

85、;p><b>　?。?）節(jié)能優(yōu)勢(shì) </b></p><p>　　據(jù)市場(chǎng)反應(yīng)，同額定功率的變頻器中，三菱變頻器在待機(jī)狀態(tài)下比一般品牌變頻器更節(jié)能10%~15%之間。工作時(shí)，三菱變頻器輸出頻率波動(dòng)小、較為穩(wěn)定，能更好的使電動(dòng)機(jī)節(jié)能。</p><p>　?。?）安裝、維護(hù)優(yōu)勢(shì)</p><p>　　三菱變頻器體積小、重量輕、安裝方便、調(diào)試簡(jiǎn)單。由

86、于三菱變頻器技術(shù)成熟，售后服務(wù)系統(tǒng)完善，并逐一通過最高運(yùn)行環(huán)境溫度測(cè)試和滿負(fù)荷測(cè)試，經(jīng)過三防噴涂處理可確保其在惡劣工況下長(zhǎng)期可靠的運(yùn)行，且在日常使用中，如三菱變頻器出現(xiàn)故障，能夠很快的查出故障，維修簡(jiǎn)單方便。</p><p><b>　?。?）啟動(dòng)平穩(wěn)</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)在接入三菱變頻器運(yùn)行時(shí)，具有極高的速度精度和平滑的轉(zhuǎn)矩特性，能做到速度平穩(wěn)上升，停

87、止平穩(wěn)，速度平滑下降，沒有沖擊，能較好地減小機(jī)械摩擦，延長(zhǎng)電機(jī)使用壽命。</p><p><b>　　（4）控制優(yōu)勢(shì)</b></p><p>　　作單機(jī)控制時(shí)，三根電源進(jìn)線，三根出線接電機(jī)就完成了。加速減速，正傳反轉(zhuǎn)，所有的操作都在一個(gè)小小的鍵盤上。</p><p><b>　　（5）價(jià)格優(yōu)勢(shì)</b></p>

88、<p>　　在大多數(shù)進(jìn)口變頻器，如西門子、歐姆龍、富士、安川等變頻器中，同等容量的三菱變頻器的價(jià)格普遍要便宜2%~8%。</p><p><b>　　（6）品牌優(yōu)勢(shì)</b></p><p>　　三菱是生產(chǎn)變頻器的老牌廠商，是世界500強(qiáng)，信譽(yù)良好。其在銷售方式及售后服務(wù)方面系統(tǒng)完善，其生產(chǎn)的變頻器質(zhì)量較好，深受用戶喜愛。</p><p&

89、gt;　　因?yàn)橐陨系膬?yōu)點(diǎn)所以我選擇三菱FR—F740型風(fēng)機(jī)水泵專用型變頻器用于環(huán)保發(fā)電廠的變頻調(diào)速課題設(shè)計(jì)。</p><p>　　由以上數(shù)據(jù)可以選擇出各風(fēng)機(jī)和水泵所需變頻器的詳細(xì)型號(hào)如表：</p><p>　　表4-2 風(fēng)機(jī)和水泵所需變頻器的詳細(xì)型號(hào)</p><p>　　所選三菱FR-F740變頻器的型號(hào)參數(shù)如下表4-3：</p><p>　

90、　表4-3 三菱FR-F740變頻器的型號(hào)參數(shù)</p><p>　　經(jīng)過詳細(xì)的數(shù)據(jù)比較分析，所選變頻器的參數(shù)都滿足風(fēng)機(jī)和水泵用變頻器的選型準(zhǔn)則，能夠保證日常生產(chǎn)工作中風(fēng)機(jī)和水泵在接變頻器運(yùn)行時(shí)的正常使用及一定的范圍的過載運(yùn)行。</p><p>　　三菱FR-F740型變頻器的</p><p>　　外部接線端子詳解圖，如下圖4.1：</p><p

91、>　　圖4.1變頻器詳細(xì)端子圖</p><p>　　5.變頻器控制方式選擇及功能預(yù)置</p><p>　?。?）控制方式的選擇</p><p>　　風(fēng)機(jī)由于在低速運(yùn)行時(shí)，阻轉(zhuǎn)矩很小，不存在低頻時(shí)能否帶動(dòng)的問題，故采用V/F控制方式已經(jīng)足夠。并且，從節(jié)能的角度考慮，U/f線可選最低的。水泵在低速運(yùn)行時(shí)壓力變化風(fēng)機(jī)緩慢一些，但對(duì)壓力穩(wěn)定程度要求也比較低，故一般可采

92、用風(fēng)機(jī)一樣的控制選擇。</p><p>　?。?）變頻器的功能預(yù)置</p><p><b>　　1）風(fēng)機(jī)</b></p><p><b>　?、偕舷揞l率</b></p><p>　　因?yàn)轱L(fēng)機(jī)的機(jī)械特性具有平方率特點(diǎn)，所以，一旦轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速，阻轉(zhuǎn)矩將增大很多，容易使電動(dòng)機(jī)和變頻器處于過載狀態(tài)。因此

93、，上限頻率不應(yīng)超過額定頻率：</p><p><b>　　≤</b></p><p><b>　?、谙孪揞l率</b></p><p>　　從特性或工況來說，風(fēng)機(jī)對(duì)下限頻率沒有要求。但轉(zhuǎn)速太低時(shí)，風(fēng)量太小，在多數(shù)情況下，并無實(shí)際意義。故一般預(yù)置為：</p><p><b>　　≥20Hz&l

94、t;/b></p><p><b>　　③加、減速時(shí)間</b></p><p>　　風(fēng)機(jī)的慣性很大，加速時(shí)間短，容易引起過電流；減速時(shí)間短，容易引起過電壓。另一方面，風(fēng)機(jī)的起動(dòng)和停止次數(shù)很少，起動(dòng)時(shí)間和停止時(shí)間一般不會(huì)影響正常生產(chǎn)。因此，加、減速時(shí)間應(yīng)預(yù)置得長(zhǎng)一些，具體時(shí)間視風(fēng)機(jī)的容量大小而定。一般來說，容量越大者，加、減速時(shí)間越長(zhǎng)。</p>&l

95、t;p><b>　?、芗?、減速方式</b></p><p>　　風(fēng)機(jī)在低速時(shí)阻轉(zhuǎn)矩很小，隨著轉(zhuǎn)速的增高，阻轉(zhuǎn)矩增大得很快；反之，在停機(jī)開始時(shí)，由于慣性的原因，轉(zhuǎn)速下降較慢，阻轉(zhuǎn)矩下降更慢。所以，加、減速方式以半S方式比較適宜。</p><p><b>　?、萜饎?dòng)前的直流制動(dòng)</b></p><p>　　風(fēng)機(jī)在停機(jī)狀態(tài)

96、下，其葉片常常因自然風(fēng)而反轉(zhuǎn)，使電動(dòng)機(jī)在剛起動(dòng)時(shí)處于“反接制動(dòng)”狀態(tài)，產(chǎn)生很大的沖擊電流。針對(duì)這種情況，許多變頻器設(shè)置了“起動(dòng)前的直流制動(dòng)功能”，即：在起動(dòng)前首先使電動(dòng)機(jī)進(jìn)行直流制動(dòng)，以保證電動(dòng)機(jī)能夠在“零速”的狀態(tài)下起動(dòng)。</p><p><b>　　2）水泵</b></p><p><b>　　①上限頻率</b></p><

97、;p>　　水泵的機(jī)械特性也具有二次方律特點(diǎn)，所以，上限頻率也不應(yīng)超過額定頻率：</p><p><b>　　≤</b></p><p><b>　　②下限頻率</b></p><p>　　在決定水泵的下限頻率時(shí)，有兩種情況應(yīng)予考慮：</p><p>　　一是水泵的揚(yáng)程必須滿足供水所需的基本揚(yáng)程

98、；</p><p>　　而是供水系統(tǒng)常常是多臺(tái)水泵共同供水，如果其他水泵在高速下運(yùn)行，一臺(tái)水泵轉(zhuǎn)速過低，實(shí)際上將無法供水。</p><p>　　故下限頻率一般預(yù)置為</p><p>　　30Hz≤≤35Hz</p><p><b>　?、奂?、減速時(shí)間</b></p><p>　　水泵由于水管中有一

99、定壓力的緣故，因此在轉(zhuǎn)速上升和下降的過程中，慣性的作用極微。但過快的升速或降速，會(huì)在水管中引起水錘效應(yīng)。所以，也應(yīng)將加、減速時(shí)間適當(dāng)?shù)仡A(yù)置得長(zhǎng)一些。</p><p><b>　?、芗?、減速方式</b></p><p>　　通常預(yù)置為線性方式即可。</p><p>　　⑤暫停（睡眠與蘇醒）功能</p><p>　　當(dāng)變頻器

100、的工作頻率已經(jīng)降至下限頻率而壓力仍偏高時(shí)，水泵應(yīng)暫停工作（使變頻器處于睡眠狀態(tài)）。</p><p>　　第5章 風(fēng)機(jī)水泵系統(tǒng)控制電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1電路元器件選型</p><p>　　5.1.1 風(fēng)機(jī)和水泵主電路電器元件選型</p><p>　　1.熱繼電器的選用：</p><p>　　熱繼電器主要用

101、于電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)，在使用過程中要考慮電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境、啟動(dòng)情況、負(fù)載性質(zhì)等因素，具體應(yīng)按以下幾個(gè)方面來選擇。</p><p>　　（1）熱繼電器結(jié)構(gòu)形式的選擇：星形接法的電動(dòng)機(jī)可選用兩相或三相結(jié)構(gòu)熱繼電器；三角形接法的電動(dòng)機(jī)應(yīng)選擇帶斷電保護(hù)的三相結(jié)構(gòu)熱繼電器。本設(shè)計(jì)中選用三相結(jié)構(gòu)熱繼電器。</p><p>　?。?）根據(jù)被保護(hù)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際啟動(dòng)時(shí)間選取6倍額定電流下具有相應(yīng)可返回時(shí)間的熱繼

102、電器。一般熱繼電器的可返回時(shí)間大約為6倍額定電流下動(dòng)作時(shí)間的50%~70%。</p><p>　?。?）熱元件額定電流一般可按下時(shí)確定：</p><p><b>　　（5-1）</b></p><p>　　式中，——熱元件額定電流；——電動(dòng)機(jī)的額定電流。</p><p><b>　　在本設(shè)計(jì)中：</b&g

103、t;</p><p>　　給水泵電動(dòng)機(jī)額定電流為365A，</p><p>　　=（0.95~1.05）×365A=（346.75~383.25）A，所選熱繼電器型號(hào)為JR20-630 320-480A 。</p><p>　?、谝L(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)額定電流為490A，</p><p>　　=（0.95~1.05）×490A=（4

104、65.5~514.5）A，所選熱繼電器型號(hào)為 JR20-630 420-630A 。</p><p>　　③送風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)額定電流為21.3A，</p><p>　　=（0.95~1.05）×21.3A=(20.235~22.365)A，所選熱繼電器型號(hào)為JR20-63 16-24A。</p><p>　?、苋紵黠L(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)額定電流為6.31A，</p

105、><p>　　=（0.95~1.05）×6.31A=（6.0~6.62）A，所選熱繼電器型號(hào)為JR20-16 5.4-8A。</p><p>　?、菰偃紵煹廊物L(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)額定電流為57.6A，</p><p>　　=（0.95~1.05）×57.6A=（54.72~60.48）A，所選熱繼電器型號(hào)為 JR20-63 47-62A 。</p>

106、;<p>　　⑥再循環(huán)風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)額定電流為359A，</p><p>　　=（0.95~1.05）×359A=（341.05~376.95）A，所選熱繼電器型號(hào)為JR20-630 320-480A 。</p><p>　?、吒稍餇t排風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)額定電流為140A，</p><p>　　=（0.95~1.05）×140A=（133~14

107、7）A，所選熱繼電器型號(hào)為JR20-250 130-195A 。</p><p><b>　　2.熔斷器的選用：</b></p><p>　　熔斷器的選擇主要包括熔斷器類型、額定電壓、熔斷器額定電流及熔體額定電流等方面。工業(yè)上選擇熔斷器一般應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮。</p><p><b>　　1）熔斷器的類型</b><

108、/p><p>　　根據(jù)線路的要求、使用場(chǎng)合、安裝條件和各類熔斷器的使用范圍來選擇。</p><p>　　2)熔斷器的額定電壓</p><p>　　熔斷器額定電壓必須等于或高于熔斷器工作點(diǎn)的電壓</p><p><b>　　3）熔體的額定電流</b></p><p>　　降壓?jiǎn)?dòng)的電動(dòng)機(jī)選用熔體的額定電

109、流等于或略大于電動(dòng)機(jī)的額定電流。</p><p>　　4）熔斷器的額定電流根據(jù)被保護(hù)電路及設(shè)備的額定負(fù)載電流選擇。熔斷器的額定電流必須等于或高于所裝熔體的額定電流。</p><p>　　5）熔斷器的額定分?jǐn)嗄芰?lt;/p><p>　　熔斷器的額定分?jǐn)嗄芰Ρ仨毚笥陔娐分锌赡艹霈F(xiàn)的最大故障電流。</p><p>　　6）熔斷器上、下級(jí)的配合<

110、/p><p>　　為滿足電路保護(hù)的要求，應(yīng)注意熔斷器上、下級(jí)之間的配合，為此，應(yīng)使上一級(jí)（供電干線）熔斷器的熔體額定電流比下一級(jí)（供電支線）大1~2個(gè)級(jí)差。</p><p><b>　　在本設(shè)計(jì)中：</b></p><p>　?、俳o水泵電動(dòng)機(jī)額定電流為365A，所選熔斷器型號(hào)為NT2。</p><p>　?、谝L(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)額定

111、電流為490A，所選熔斷器型號(hào)為NT3。</p><p>　?、鬯惋L(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)額定電流為21.3A，所選熔斷器型號(hào)為RC1A-30。</p><p>　?、苋紵黠L(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)額定電流為6.31A，所選熔斷器型號(hào)為RC1A-15。</p><p>　?、菰偃紵煹廊物L(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)額定電流為57.6A，所選熔斷器型號(hào)為RL1-60。</p><p>　　

112、⑥再循環(huán)風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)額定電流為359A，所選熔斷器型號(hào)為NT2。</p><p>　?、吒稍餇t排風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)額定電流為140A，所選熔斷器型號(hào)為RC1A-200。</p><p>　　3.交流接觸器的選用：</p><p>　　為了保證系統(tǒng)正常工作，必須根據(jù)以下原則正確選擇接觸器，使接觸器的技術(shù)參數(shù)滿足控制線路的要求。</p><p>　　1）接

113、觸器類型的選擇</p><p>　　接觸器的類型應(yīng)根據(jù)電路中負(fù)載電流的種類來選擇。即交流負(fù)載應(yīng)選用交流接觸器，直流負(fù)載應(yīng)選用直流接觸器。由于本設(shè)計(jì)中的電動(dòng)機(jī)屬于交流負(fù)載，因此選擇交流接觸器。</p><p>　　2）接觸器主觸點(diǎn)的額定電壓選擇</p><p>　　被選用的接觸器主觸點(diǎn)的額定電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載的額定電壓。</p><p>　　

114、3）接觸器主觸點(diǎn)額定電流按下式計(jì)算：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中，為電動(dòng)機(jī)功率（kW）；為電動(dòng)機(jī)額定線電壓（V）；為電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)，其值大約在0.85~0.9之間；η為電動(dòng)機(jī)的效率，其值一般在0.8~0.9之間。</p><p>　　在選用接觸器時(shí)，其額定電流應(yīng)大于計(jì)算值。</p>&

115、lt;p>　　在實(shí)際應(yīng)用中，接觸器主觸點(diǎn)的額定電流也常常按下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中，K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取1~1.4。</p><p>　　在確定接觸器主觸點(diǎn)電流等級(jí)時(shí)，如果接觸器的使用類別與所控制負(fù)載的工作任務(wù)相對(duì)應(yīng)時(shí)，一般應(yīng)使主觸點(diǎn)的電流等級(jí)與所控制的負(fù)載相當(dāng)，或者稍大一

116、些。</p><p>　　4）接觸器吸合線圈電壓的選擇</p><p>　　如果控制線路比較簡(jiǎn)單，所用接觸器的數(shù)量較少，則交流接觸器線圈的額定電壓一般直接選用380V或220V。如果控制線路比較復(fù)雜，使用的電器又比較多，為了安全起見，線圈的額定電壓可選低一些。</p><p>　　綜上所述，在本設(shè)計(jì)中：</p><p>　?、俳o水泵電動(dòng)機(jī)額定