變頻器的使用方法及參數(shù)調(diào)整

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變頻器的使用有兩個主要方面：

一、以滿足控制要求的調(diào)速功能使用變頻器，主要用于恒轉(zhuǎn)矩和恒功率負載的場合的速度控制，這種情況選擇變頻器在設(shè)備的設(shè)計選型之初就進行考慮，因為以實現(xiàn)控制策略為目的，所以其選型與電機配合度很高，也有可行的案例及先前的經(jīng)驗作為參考。

二、以節(jié)能為目的的變頻器的使用，這是最近幾年來越來越火的現(xiàn)象，在液體化工等行業(yè)應(yīng)用越來越廣，不僅僅是新建設(shè)備的電機控制考慮使用變頻器，在用的老舊的生產(chǎn)設(shè)備也紛紛進行改造，目的就是節(jié)約再用電機的能耗，由于中國液體化工基數(shù)大，在用的設(shè)備大都是效率較低的低壓電機普通控制，其節(jié)能空間非常廣闊。

液體化工中對于低壓電機使用變頻器，其目的是為了節(jié)能，而不是調(diào)速，因為液體化工電機主要控制的是加壓泵和風機，尤其是加壓泵的使用在液體化工中占用低壓電機的比例在909以上，是液體化工行業(yè)用電最大的部分。

液體化工所使用的機泵本身對于速度控制沒有特別要求，從工業(yè)生產(chǎn)方面看，現(xiàn)場機泵的運轉(zhuǎn)速度與生產(chǎn)控制沒有關(guān)系，而變頻器的使用是為了調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，那么轉(zhuǎn)速與節(jié)能之間有什么關(guān)系呢?這應(yīng)用到變頻器的一種控制方式，U/F=常數(shù)的比例控制，從能源的方面看，這種控制方式使電機的電壓隨著頻率的降低而降低，從而使電機的功率變小，實現(xiàn)節(jié)能。

液體化工生產(chǎn)控制經(jīng)典的模式是電機帶動加壓泵加壓被控流體，液體經(jīng)過管道中的調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)流量、壓力控制，到達下一個生產(chǎn)設(shè)備，從而實現(xiàn)安全穩(wěn)定的自動生產(chǎn)。

從流體力學的角度看，液體流經(jīng)管道、閥門需要克服阻力而消耗流體的機械能，特別是調(diào)節(jié)閥這個環(huán)節(jié)，消耗的機械能占很大的比例，電機所耗費的能源在很大方面浪費在液體輸送過程中，從節(jié)約能源的角度看，這一方面有可以改造的余地。

液體化工生產(chǎn)中的電機容量是在設(shè)計選型中根據(jù)工藝最大生產(chǎn)負荷而選擇的，平常使用中受生產(chǎn)負荷和物料的變化，其往往出現(xiàn)大馬拉小車的現(xiàn)象，電能轉(zhuǎn)化成的液體機械能被消耗在液體輸送中，此時如果能夠讓電機的功率變小，甚至取代工藝管道中的調(diào)節(jié)閥，使泵出囗的液體流量壓力正好滿足后續(xù)生產(chǎn)設(shè)備的需求，那么其就可節(jié)省很多不必要的電能損耗。

而變頻器的U/F=常數(shù)的功能，正好可以滿足這個條件，因此實現(xiàn)了變頻器使用節(jié)省液體化工能源消耗匹配，所以變頻器被廣泛的應(yīng)用于舊設(shè)備的節(jié)能改造中。

使用變頻器取代在線流生產(chǎn)的控制調(diào)節(jié)閥來實現(xiàn)節(jié)能目標的同時還需滿足生產(chǎn)的控制要求，因此需要把變頻器+電機引入到自動控制策略的PID控制中，因此變頻器需要引入4-20毫安控制信號，實現(xiàn)4-20mA信號與變頻器0-50HZ的對應(yīng)關(guān)系，即控制信號在4毫安時變頻器輸出的頻率為0赫茲，20毫安時變頻器輸出的頻率對應(yīng)50赫茲，傳統(tǒng)的控制策略都是如此。

但在實際使用中發(fā)現(xiàn)了一個很大的問題。

根據(jù)電機的調(diào)速原理：頻率與速度成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比;根據(jù)流體力學原理：液體流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的二次方成正比。

使用變頻器+電機取代調(diào)節(jié)閥后，管道中的液體流量返回的信號與變頻器輸出的頻率成線性對應(yīng)，但液體的壓力卻與變頻器輸出的頻率平方對應(yīng)，即變頻器輸出頻率變小剛好滿足液體的流量控制，但液體的壓力變小的幅度比流量大大的。

如果流量調(diào)節(jié)降低幅度過大，那么壓力就會衰減過多，造成液體壓力不能到達下游生產(chǎn)設(shè)備，引起加壓泵的真空被破壞，加大流體在泵內(nèi)葉片間的磨損，損壞加壓泵同時也造成電機運轉(zhuǎn)不出力即干磨，造成很大的能源浪費。

比如：一座高十米的樓房，要想自來水能夠到達頂樓至少需要1公斤的壓力，如果使用變頻器控制加壓泵電機的方式來控制在頂樓自來水的流量，如果頂樓不用水或者用水很少，那么其變頻器接受的控制信號就會接近于4毫安，造成變頻器的輸出接近于0赫茲，造成電機轉(zhuǎn)速緩慢，使加壓泵出囗的自來水壓力很小。

如果小于1公斤，那么頂樓的自來水管道就沒有自來水，此時電機仍然在運轉(zhuǎn)，浪費電能且損壞泵的葉輪，此時對于變頻器控制流量已經(jīng)沒有意義，只有當變頻器輸出的頻率控制電機加壓泵出口壓力超過1公斤時，其對于自來水的流量控制才有實質(zhì)作用，因此變頻器在一段區(qū)間內(nèi)失去了節(jié)能的作用。

在廠里維護維修石油生產(chǎn)裝置中也發(fā)現(xiàn)這種問題，控制塔器底部液位的抽出泵在生產(chǎn)中不定期的會出現(xiàn)泵不上量的現(xiàn)象，泵修是否頻繁維修但無法排除故障，最后通過觀察、實驗、分析得出變頻器輸出頻率過低造成抽出泵真空破壞而引發(fā)不上量的原因。通過對變頻器設(shè)置下限輸出頻率，調(diào)整4-20毫安對應(yīng)的變頻器輸出頻率范圍解決這種問題，后來對廠里所有的在用的低壓變頻器輸出下限值都進行了設(shè)定，由于變頻器控制的機泵后續(xù)工藝的垂直高度和管線不同，其泵出口的最低壓力值也不同。

通過現(xiàn)象關(guān)閉泵出口手法達到設(shè)定壓力值的方法找到每一臺變頻器的最低運行頻率，最終實現(xiàn)了變頻器輸出的最佳頻率范圍，從現(xiàn)場使用看，廠內(nèi)加壓泵變頻器運行的頻率范圍基本在16-41HZ之間。

除了變頻器輸出的頻率范圍要進行設(shè)定外，變頻器自帶的一些功能也需要進行設(shè)定，對于參與自控的變頻器+電機泵需要設(shè)定自動重啟功能，這樣在廠內(nèi)電壓波動和晃點過程后，其電機能夠自動啟動運轉(zhuǎn)，最快的恢復(fù)生產(chǎn)。

變頻器前方加裝過電壓保護器，如果廠里使用變頻器較多，廠內(nèi)電網(wǎng)的諧波干擾和操作過電壓及雷暴天氣極易燒毀變頻器，因此安裝過電壓保護器是一種很好的防護措施。以上是對于變頻器使用過程中的理解，主要就是一點，應(yīng)用于加壓泵電機的變頻器要根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同設(shè)置合適的使用頻率范圍，否則出力不出功，對于生產(chǎn)、設(shè)備壽命、節(jié)能都是一個缺陷。