变频器在搅拌机上的应用

随着变频技术的成熟，变频器在电气传动领域中应用越来越广泛。其控制方式的多样化、完善的电机保护功能以及其特有的优点是目前在工控领域其它无可比拟的。
一：改造原理
    由流体传输设备搅拌机的工作原理可知：搅拌机的流量（风量）与其转速成正比；搅拌机的压力（扬程）与其转速的平方成正比，而搅拌机的轴功率等于流量与压力的乘积，故搅拌机的轴功率与其转速的三次方成正比（即与电源频率的三次方成正比）根据上述原理可知：降低搅拌机的转速，那么其功率可以下降得更多。例如:将供电频率由50Hz降为45Hz，则P45/P50=(45/50)3=0.729，即P45=0.729P50（P为电机轴功率）；将供电频率由50Hz降为40Hz，则P40/P50=(40/50)3=0.512，即P40=0.512P50（P为电机轴功率）。
    搅拌机消耗功率与转速的三次方成正比。即N=KN3 N：为搅拌机消耗功率；n：为搅拌机运行时的转速；K为比例系数。而搅拌机设计是按工频运行时设计的，但搅拌时除高速外，大部分时间流量较小，由于采用了变频技术及微机技术有微机控制，因此可以使搅拌机运行的转速随流量的变化而变化，最终达到节能的目的。实践证明，使用变频设备可使搅拌机运行平均转速比工频转速降低20%，从而大大降低能耗，节能率可达20%-40%。
因搅拌机属于典型的平方转矩负载类型，所以其功率（轴功率），转矩（压力），速（风量）满足以下关系（相似定理）：
压力=P轴=QH
  Q’/Q=N’/N   则Q’=QN’/N
  P’/P=(N’/N)3   则P’=P(N’/N)3
  异步电机的转速公式 n=60f(1-s)/p
式中：N、Q、H、P——搅拌机的额定转速，风量，轴功率
N’、Q’、H’、P’——调速后搅拌机的额定转速，水量，轴功率
    在一定范围满足生产要求的前提下，可以通过改变转速来灵活的调节搅拌的速度，以方便均匀搅拌，并且不改变工作周期。这种特性表明，调节搅拌机转速，改变电动机出力，使搅拌速度始终满足工艺要求。
    综上所述：利用变频技术改变电机转速来调节流量和速度的变化用来取代传统工频电路的控制，能取得明显的节能效果
二：改造方案
原系统工况存在的问题
　　1、主电机虽然星-角减压起动，但起动时的电流仍然很大，会影响电网的稳定及其它用电设备的运行安全。
　　2、主电机工频运行，属非经济运行，电能浪费严重。
　　3、主电机工频运行致使搅拌机运行时噪音很大。
　　4、主电机工频起动设备的冲击大，电机轴承的磨损大，所以设备维护工作繁琐。
根据以上特点，我公司采用以下系统方案：
采用金肯通用型系列变频器
该产品的主要特点有：
1．空间电压矢量控制技术。
2. 转矩自动提升功能，低频大转矩输出。
3. 载波频率可调，静音运行。
4. 控制方式多样化，通用性强，多段速和程序运行功能。
5. 内置刹车单元，快速停车。
6. 内置PID调节功能，闭环控制简单。
7. 内置RS-485接口，可计算机联网控制，也可以与DCS组成闭环控制系统。
8. 具有时间累计功能，可以显示单次通电运行
   时间，累计运行时间。
9. 32位电机控制专用微处理器，频率解析度 高达0.01HZ。
    在实际工作的过程中，可以根据搅拌物料的特性以及加入其它化学物质的时间不同，设定多段速度，最多可以达到八段不同速度。同时也可以采用变频器的程序运行功能，最多可以设定七段不同速度，不同时间的自动程序运行模式，大大减轻工人的劳动强度，提高生产效率。
    利用金肯系列变频器强大的通讯功能，配合工控机和组态软件等，还可实现与主控室进行联网控制，便于监控人员自动化管理。如果用户希望采用DCS或者是FCS，那么则可以由D/FCS负责采集模拟量、开关量等信号，变频器输出的模拟量、开关量信号全部进入DCS系统，形成闭环控制，同时实现相关辅机联锁功能等。为确保系统可靠性，建议在变频系统上增加工频软启动旁路装置。
    由此可见，金肯变频器具有强大的功能，能满足生产过程中的各种控制方案。若外接PLC或MCU及PC机(上位机)等，就组成全自动化的监控和控制系统、可以满足更复杂的工艺要求。
三：系统改造后的性能：
（1）采用变频器控制，在满足使用要求的前提下达到了最大限度的节能。
　　（2）由于降速运行和软启运，减少了振动、噪音和磨损，延长了设备维修周期和使用寿命，提高了设备的MTBF（平均故障维修时间）值，并减少了对电网冲击，提高了系统的可靠性。
　　（3）系统具有各种保护措施，使系统的运转率和安全可靠性大大提高。
　　（4）变频调速闭环控制系统与工频控制系统互为互锁，不影响原系统的运行，且在变频调速闭环控制系统检修维护或故障时，原工频控制系统照样可以正常运行。
    金肯变频器公司除为用户提供高质量的产品外，并且提供相关系统集成、安装指导、调试和售后服务。