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士林SF-G变频器在搅拌机上的应用

发布时间:2011-11-05 09:25   类型:应用案例   人浏览
1           搅拌机的配置及运行概况:
搅拌机械在化工、制药、食品、水产业、塑料等行业的生产过程中应用很广泛,搅拌机械在设计时均是按使用工况的要求考虑一定余量,而搅拌机在实际使用过程中,则不一定要在最大转速下工作,有很多时间都可以工作在非满载状态;传统的搅拌机通常不进行调节或采用机械方式调速;机械方式调速会增大搅拌机的损耗,同时会使搅拌机工作在波动状态,也使搅拌机设备工作在大马拉小车的状态,很不经济。
  由于泵类设备的电动机在变频调速方式下运行时的功率与其转速(频率)的关系可知:变频器调速方式的节能效果很高,胜过以往的任何一种调速方式,并可通过节能在较短的时间里收回投资。因泵类负载与液体搅拌机负载相似,故通过在搅拌机设备上加装变频调速节能装置,则可一劳永逸的解决好传统搅拌机在使用过程中存在的很多题目,并可通过变频节能收回投资。
2           改造方案
原系统工况存问题
  1、主电机星-角减压起动,但起动时电流仍然很大,会影响电网稳定及其它用电设备
       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冲击大,电机轴承磨损大,设备维护工作繁琐。
3           搅拌机变频方案
  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。
将供电频率由50Hz降为40Hz,则P40/P50=(40/50)3=0.512,即P40=0.512P50P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,由于变频器采用sensorless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=QH
Q’/Q=N’/N Q’=QN’/N
P’/P=(N’/N)3 P’=P(N’/N)3
异步电机的转速公式 n=60f(1-s)/p
式中:NQHP——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
4           士林SF-G系列变频器的特点
4.1     SF-G采用双重规格标示,若变频器容量稍嫌不足时,可从G模式切换至P模式,变频器额定电流将获得提升。
()SF040-37K/30k-G, G模式额定电流=60A P模式额定电流=73A
4.2     采用sensorless控制模式(P模式/G模式),(P=120%,Q=150%/1Hz)启动转矩大(P=120%,Q=150%/1Hz)可以改进低速运行特性,变负载下的速度调节能力也得到改善,同时可以获得较高的启动转矩
4.3     开环低速高额定转矩输出,速度控制可达1001




4.4     搭配工频运行功能(P.247~P.250),解除切换运转时变频器的异常跳脱

4.5          先进的电机自动调谐功电机工作在最佳状态
4.6          可内置RS-485通讯接口
4.7          内置PID调节器可设定节能运行方式
5           搅拌机改造变频调速装置的优点
5.1     搅拌机变频节能装置为开环调节;
5.2     软启动/软停止方式可减小启动冲击电流;
5.3     变频器带有智能保护,故障时可自动停机;
5.4     可根据不同的工艺采用不同的转速;
5.5     通过变频调速实现节能:由于搅拌机的电动机在变频调速方式下运行时的功率与其转速的特性与泵类负载相似,即其运行功率与其转速(频率)的三次方成正比,粘度高的该比例会有所下降(一般会介于二次方与三次方之间)。故使用变频器方式调速时还会获得很可观的节电率。
6           系统改造后的性能
6.1     采用变频器控制,在满足使用要求的条件下达到了最大限度的节能。
6.2     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,进步了设备的MTBF(均匀故障维修时间)值,并减少了对电网冲击,进步了系统的可靠性。
6.3     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进步。
6.4     变频调速控制系统与工频控制系统可设定互为互锁,不影响原系统的运行,且在变频调速闭环控制系统检验维护或故障时,原工频控制系统照样可以正常运行。

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