变频器在水泥行业改造中的应用

第一篇：变频器在水泥行业改造中的应用

一、机立窑供风系统系统变频改造装置

该水泥有限公司像其它的老水泥企业一样，机立窑供风系统是通过调节挡风板的开启角度的落后的机械调节方法来满足烧结时不同的用风量，这种操作方 式的缺点是明显的：

1、电能浪费严重;

2、调节精度差;

3、启动电流对电网冲击大;

4、电机及风机的转速高，负荷强度重;

5、起动时机械冲击大，设备使用 寿命低;

6、噪声大，粉尘污染严重等。

改造后的变频供风系统是在保留原供风系统的基础上增加一套变频回路与原回路并联，形成双回路可转换控制系统，并将变频器的调速装置安装在窑上，通过调节电机（风机）的转速来调节烧结时的用风量。其特点：

1、节电效果好（由于电机消耗的功率跟电机转速的三次方成正比，改造后电机大部分时间运行在 35-40Hz左右既可满足用风量，节电率大于百分之二十）;

2、具有软起功能，降低负荷强度，延长设备使用寿命，启动电流小，相当于增加电网容量;

3、调节风量精度准确、方便;

4、无需旁通放风，减少水泥粉尘污染等。改造后的测试结果见表一。

二、成球供水系统

生料成球工序是影响水泥熟料烧结质量的关键工序之一，其中水、料比例直接影响成球好坏。应用变频器后能通过跟踪生料供给量对成球预加水泵的转速 进行无级调速，从而实现全自动化的闭环控制，料水配合稳定，成球效果良好，大大提高水泥烧结质量。此系统改造主要为提高自动化程度和制造工艺水平考虑，由 于功率较小省电效果还在其次。

三、生料均化给料系统

此系统用变频改造后，将所有送料口处的送料电机用变频器进行同步无机调速，等比例送料，提高均化效果，此点也是从制造工艺角度考虑。

四、水泥选粉系统

水泥选粉系统的工作原理是根据所生产的水泥的标号的不同，调节选粉机和选粉风机的转速，从而选出不同细度的水泥制品。老式选粉机要调整风机轴上 的扇叶的数量和角度，经过对比试验达到所要求的选粉细度;新式选粉系统分选粉机和选粉风机两部分，选粉机由滑差电机调速，选粉风机靠调节挡风板角度调节用 风量。这两种系统都存在操作工艺复杂、调节精度差、浪费电能严重的缺点，特别是滑差点机不但费电，由于水泥制造环境粉尘严重，因此滑差头骨胀率特别高，维 修困难。变频改造后，不管是老式系统还是新式系统，只要将电机调节到一个特定的转速就能选出所需要的细度的颗粒，在节约电能的同时还做到了连续化、自动化 生产，既提高了劳动效率，又降低了劳动强度，综合效益明显。

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第二篇：超细粉体在水泥中的应用

沈阳理工大学学士学位论文

超细粉体在水泥中的应用

学院：材料科学与工程学院 专业：粉体材料科学与工程

学号：1105050109

姓名：罗雪

2014年04月14日

I

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摘 要

使水泥高性能化成为了今后发展的趋势，而超细粉体改性技术是水泥高性能 化的主要途径之一。本文主要介绍了超细粉体(CaCO3)对水泥的影响。超细粉体加入水泥之后可以加强水泥的强度，填充水泥中的孔隙率，使水泥的性能大大提高。而且CaCO3作为最廉价的纳米材料，应用率更高。

关键字：水泥；超细CaCO3;改性；超细粉体

II

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目录

1.引言.........................................................1 2.超细粉体的简介...............................................1 3.水泥.........................................................1 3.1水泥简介..................................................................................................1 3.2水泥改性效应..........................................................................................1 4.超细粉体在水泥中的应用.......................................2 5.用于水泥的超细粉体材料.......................................2 6.安徽海螺水泥股份有限公司及其工艺流程.........................3 6.1公司简介..................................................................................................3 6.2水泥生产工艺..........................................................................................3 6.3超细CaCO3的生产流程.........................................................................5 7.致谢.........................................................6

III

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超细粉体在水泥中的应用

1.引言

近年来，随着城市建设的发展，高层建筑的不断增多，混凝土的性质最近收到了极大的关注。其中，水灰比越小，即颗粒的含量越多，水泥的强度越高，粒度应越细。但水泥粒度越细对生产水泥的设备以及原料的要求就越高，生产成本就越高，不能在实际中大规模的生产和应用。

如何在低水灰比下提高水泥的强度以及其他性能成了现代混凝土材料技术发展的一个重要方向。

2.超细粉体的简介

超细粉体从广义上讲是从微米级到纳米级的一系列超细材料,在狭义上讲是从微米级、亚微米级到100纳米以上的一系列超细材料。材料被破碎成超细粉体后由于粒度细、分布窄、质量均匀,因而具有比表面积大、表面活性高、化学反应速度快、溶解速度快、烧结体强度大以及独特的电性、磁性、光学性等特性。

由于超细粉体材料具有特殊的性能，因此进入21世纪以后，超细粉体材料的应用领域不断扩大，机械领域约占40.3%，热能领域占34.6%，电磁领域占12.9%，生物医学领域占8.9%，光学领域占2.4%，其它方面占0.9%。

3.水泥

3.1水泥简介

水泥基材料是应用最为广泛的建筑材料之一。水泥基材料是一种高度无序、多相、多孔的非均质复合体系，在水泥凝胶体凝结硬化过程中，由于收缩、泌水等原因，凝胶体内部不可避免会形成一些孔隙、微裂缝等结构缺陷，使水泥基材料的性能降低。水泥基材料结构的密实性降低。

水泥硬化浆体(水泥石)是一种多相体系，结构中存在大量由空气、水组成的微孔及非均相之间的界面，这种高度无序、多孔的非均质结构体系对水泥基材料的抗渗性、耐久性和强度均有很大的影响。

3.2水泥改性效应

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从粉体材料紧密堆积理论上分析，在微观及亚微观范围内，使胶凝材料形成良好的级配，提高固体颗粒混合物体系的密实度，必将有效地降低水泥凝胶体的孔隙率，且微观结构更加均匀密实，从而改善水泥基材料的性能。颗粒混合物具有高的堆积密实度已成为水泥基复合材料获得超高性能的关键，例如高性能混凝土（HPC）。

4.超细粉体在水泥中的应用

超细粉体在水泥中的微颗粒效应主要表现为填充作用、级配调节作用和调节水化产物分布的“晶核作用”（即微颗粒在系统中均匀分散）。填充作用是由于微细颗粒的粒径远小于水泥粒子，所以前者可填充在后者的空隙中提高水泥石的密实度，降低用水量。调节级配作用是指超细粉体与水泥熟料组分存在粒径上的差异，可改善胶凝材料系统的颗粒粒径分布，导致系统的颗粒堆积更紧密，更合理。

超细粉体作为水泥基复合材料的活性掺合料，可降低水化热和水化热释放速率，改善工作性，增强后期强度，改善内部结构，提高抗腐蚀能力。这是因为超细粉体能够使多孔的水泥基材料中的孔结构变细且不连通，降低孔隙率，而且使水泥水化产物中的不利成分氢氧化钙减少，生成更多有利的水化硅酸钙，从而提高水泥基材料的性能掺合料对水泥基材料强度增长系数的影响至关重要，掺和料的不同比例以及掺和料的不同种类对强度增长速度的快慢有着很大的影响。

矿物质超细粉的掺人,一是起到了填充作用,降低孔隙率,并且细化孔径;二是提高了混合材的诱增活性,并可以降低了水化热。孔隙率的降低,是提高混凝土强度和耐久性的直接原因,混合材活性的提高则可以进一步改善混凝土微结构。孔隙率的降低、孔径的细化及微结构的改善,也使混凝土抗渗性提高,进而提高其耐久性能。

但是，粒径较小的部分,颗粒间存在着较强的吸附作用,致使颗粒团聚,形成粒径较大的“粒子团”,且粒径越小团聚越明显。

5.用于水泥的超细粉体材料

应用于水泥的超细粉体主要有超细CaCO3，硅灰和纳米SiO2三种。这里我们主要介绍安徽海螺水泥股份有限公司在生产过程中应用的超细CaCO3。

超细CaCO3指的是粒径处在微米、亚微米及纳米范围内的碳酸钙产品，它是

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20世纪20年代开发出的一种新型超细固体材料，由于其表面原子周围缺少相邻的原子，出现非化学平衡、非整数配位的化学价键，以致晶体结构和表面电子结构发生变化，大大增强了超细粒子的化学活性，在许多方面与普通粉体相比均显示出优越性能。

超细CaCO3是一种最廉价的纳米材料之一，经过微观表面及界面的处理后具有四大优势：

1)在性能上具有纳米材料的部分和大部分性能特点； 2)在综合成本价格上可以和普通粉体材料相竞争； 3)可节省资源并有显著的环保效益。

目前，超细CaCO3正朝着专用化、精细化、功能化方向发展。

我国碳酸钙资源储量世界第一。目前国内超细CaCO3主要应用于橡胶、塑料、油墨及涂料等行业，使这些高污染行业大为改观。该产品作为添加剂可部分代替进口造纸化学品，可以消除对环境的污染，还可节约大量木材。而利用超细CaCO3 对硫铝酸盐水泥进行改性，将不仅拓宽超细CaCO3 的应用范围，促进超细CaCO3 行业的发展，更重要的是为传统的水泥产业注入新的经济活力，提高我国水泥行业的产品质量，以适应高速发展的建筑现代化市场的需求。

6.安徽海螺水泥股份有限公司及其工艺流程

6.1公司简介

安徽海螺水泥股份有限公司采用世界先进的新型干法窑外分解技术，生产过程通过中央控制室的集散控制系统，实现了从矿石开采到码头装运的全程自动化控制。海螺水泥在生产技术上追求精益求精的同时，在产品生产的全过程高度重视环境保护，努力实践“为人类创造未来生活空间”的经营理念。

6.2水泥生产工艺

安徽海螺水泥股份有限公司生产线全部采用先进的新型干法水泥工艺技术，具有产量高、能耗低、自动化程度高、劳动生产率高、环境保护好等特点。

以下就是生产水泥的工艺流程图。

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石灰石0粘土铜矿渣砂页岩3无烟煤石膏矿山破碎破碎机预均化堆场1254破碎机联合预均化堆场7喂料机原料配料站6砂页岩8煤仓石膏仓辊式磨系统SP余热锅炉余气(热源)水蒸汽烘干机粉磨机选粉机14910、11、121317煤磨水余热发电系统增湿塔降温余热锅炉余气(235℃)生料均化库(空压机)1518动态选粉机细粉SP余热锅炉余气(热源)粗粉空气输送斜槽16水SP余热锅炉水蒸汽动能生料喂料口窑尾废气(340℃)五级旋风预热器TSD型分解炉60％煤粉煤粉仓24破碎机旋风除尘器冷凝水回用电能发电机汽轮机水蒸汽干法回转窑旋风除尘器窑头废气(120℃)1940％煤粉AQC余热锅炉窑头废气(360℃)充气梁式篦冷机20粉煤灰水熟料库2122、2325石灰石混合材库矿渣混合材26水泥粉磨调配站2728图例物流:气流:

29、30产尘点及除尘器编号:噪声点:固体废物:旋风除尘器:说明:设有除尘器的位置均产生固废，图中标注省略数字36石膏联合粉磨系统选粉机细粉粗粉31、32、3334、35、36水泥成品库40、41、42、4337、38、39水泥汽车散装机46、47汽车散装出厂汽车外运44、45回转式包装机袋装水泥成品库

图 6.2 1

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6.3超细CaCO3的生产流程

在这里水泥的主要生产流程就不一一说明，我们主要了解一下超细CaCO3的主要生产流程。

超细粉生产线工艺中，首先，堆场石料由铲车铲运至进料仓，然后经给料机均匀地送进颚式破碎机进行粗破，初破后的产品经斗式提升机运至中块石料中间仓,再经给料机均匀地送进反击式破碎机进行初步破碎，产成的细料由斗式提升机运至细料中间仓送至锤式破碎机进行进一步细碎，细碎后的石料由原料仓送入高细球磨机进行再次细碎，粉碎后的物料经振动筛筛分出不同规格的产品，不满足粒度要求的产品返料进高细球磨机再次破碎,合格料被斗式提升机运至粉料中间仓准备进行超微粉碎和选粉工序，被选粉机选出的合格料送进成品料仓。然后是散装或包装工序。

下面为加工超细粉体的工艺流程：

图6.3 1

要注意的是，粉体在粉碎的过程中会使颗粒团聚，产生较大的“颗粒”。为了避免这种情况的发生，粉碎过程中需要减水剂的加入。

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7.致谢

本论文是在黄佳木教授和卢忠远教授的精心指导和亲切关怀下完成的，在论文的完成过程中，导师严谨的治学态度、渊博的知识、敏锐严密的学术思维、积极进取的创新精神时时刻刻伴随并深深影响着我，将使我受益终身。在此，谨向导师致以崇高的敬意和衷心的感谢！

同时，我还要向所有关心、支持和帮助过我的老师、同学和朋友表示最由衷的谢意！

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参考文献

[1]姜鲁华,杜芳林,等.纳米碳酸钙的制备及应用进展.中国粉体技术,2002,8(1):28-32.[2]胡庆福,胡晓波,等.纳米碳酸钙制造及其应用.非金属矿,2000,23(4):24-26.[3]吴中伟.高性能混凝土及其矿物细掺料.建筑技术,1999,30(3):160-163.[4]魏智强，王政军，乔宏霞.纳米技术在建筑材料中的发展与应用[J].中国粉体技术，2005，11(1):45-48.[5]冯乃谦.高性能混凝土的结构、性能与粉体效应[J].混凝土与水泥制品,1996,(2):6一13.

第三篇：变频器32个典型应用行业

变频器32个典型应用行业

20世纪90年代开始，交流变频调速装置在我国的应用有了突飞猛进的发展。由于变频调速在频率范围、动态相应、调速精度、低频转矩、转差补偿、通讯功能、智能控制、功率因数、工作效率、使用方便等方面是以往的交流调速方式无法比拟的，它以体积小、重量轻、通用性强、拖动领域宽、保护功能完善、可靠性高、操作简便等优点，深受钢铁、冶金、矿山、石油、石化、化工、医药、纺织、机械、电力、轻工、建材、造纸、印刷、卷烟、自来水等行业的欢迎，社会效益非常显著。在变频领域，我公司起步较早，销量较大，应用负载较多。可以说，伴随着我国变频技术成长。下面，变频器应用的一些场合应用及效益

1、空调写字楼、商场和一些超市、厂房都有中央空调，在夏季的用电高峰，空调的用电量很大。在炎热天气，北京、上海、深圳空调的用电量均占峰电40%以上。因而用变频装置，拖动空调系统的冷冻泵、冷水泵、风机是一项非常好的节电技术。目前，全国出现不少专做空调节电的公司，其中主要技术是变频器节电。

2、破碎机类冶金矿山、建材应用不少破碎机、球磨机，该类负载采用变频后效果显著。

3、大型窑炉煅烧炉类冶金、建材、烧碱等大型工业转窑（转炉）以前大部分采用直流、整流子电机、滑差电机、串级调速或中频机组调速。由于这些调速方式或有滑环或效率低，近年来，不少单位采用变频控制，效果极好。

4、压缩机类压缩机也属于应用广泛类负载。低压的压缩机在各工业部门都普遍应用，高压大容量压缩机在钢铁（如制氧机）、矿山、化肥、乙烯都有较多应用。采用变频调速，均带来启动电流小、节电、优化设备使用寿命等优点。

5、轧机类在冶金行业，过去大型轧机多用交-交变频器，近年来采用交-直-交变频器，轧机交流化已是一种趋势，尤其在轻负载轧机，如宁夏民族铝制品厂的多机架铝轧机组采用通用变频器，满足低频带载启动，机架间同步运行，恒张力控制，操作简单可靠。

6、卷扬机类卷扬机类负载采用变频调速，稳定、可靠。铁厂的高炉卷扬设备是主要的炼铁原料输送设备。它要求启、制动平稳，加减速均匀，可靠性高。原多采用串级、直流或转子串电阻调速方式，效率低、可靠性差。用交流变频器替代上述调速方式，可以取得理想的效果。

7、转炉类转炉类负载，用交流变频替代直流机组简单可靠，运行稳定。

8、辊道类辊道类负载，多在钢铁冶金行业，采用交流电机变频控制，可提高设备可靠性和稳定性。

9、泵类泵类负载，量大面广，包括水泵、油泵、化工泵、泥浆泵、砂泵等，有低压中小容量泵，也有高压大容量泵。许多自来水公司的水泵、化工和化肥行业的化工泵、往复泵、有色金属等行业的泥浆泵等采用变频调速，均产生非常好的效果。

10、吊车、翻斗车类吊车、翻斗车等负载转矩大且要求平稳，正反频繁且要求可靠。变频装置控制吊车、翻斗车可满足这些要求。

11、拉丝机类生产钢丝的拉丝机，要求高速、连续化生产。钢丝强度为200Kg/mm2，调速系统要求精度高、稳定度高且要求同步。

12、运送车类煤矿的原煤装运车或钢厂的钢水运送车等采用变频技术效果很好。起停快速，过载能力强，正反转灵活，达到煤面平整、重量正确（不多装或少装），基本上不需要人工操作，提高了原煤生产效率，节约了电能。

13、电梯高架游览车类由于电梯是载人工具，要求拖动系统高度可靠，又要频繁的加减速和正反转，电梯动态特性和可靠性的提高，边增加了电梯乘坐的安全感、舒适感和效率。过去电梯调速直流居多，近几年逐渐转为交流电机变频调速，无论日本还是德国。我国不少电梯厂都争先恐后的用变频调速来装备电梯。如上海三菱、广州日立、青岛富士、天津奥的斯等均采用交流变频调速。不少原来生产的电梯也进行了变频改造。

14、给料机类冶金、电力、煤炭、化工等行业，给料机众多，无论圆盘给料机还是振动给料机，采用变频调速效果均非常显著。吉化公司染料厂硫酸生产线的圆盘给料机，原为滑差调速，低频转矩小，故障多，经常卡转。采用变频调速后，由于是异步机，可靠性高、节电，更重要的是和温度变送器闭环保证了输送物料的准确，不至于使氧化剂输送过量超温而造成事故，保证了生产的有序性。

15、堆取料机类堆取料机是煤场、码头、矿山物料堆取的主要设备，主要功能是堆料和取料。实现自动堆料和半自动取料，提高了设备可靠性，设备运行平稳，无冲击和摇动现象，取料过程按 1/cosφ规律回转调速，提高了斗轮回转取料效率和皮带运煤的均匀度，很受工人欢迎。

16、风机类风机类负载，是量大面广设备，钢厂、电厂、有色、矿山、化工、纺织、化纤、水泥、造纸等行业应用较多。多数采用调节挡板开度开调节风量，浪费大量电能，采用变频调速，即可节电又减少机械磨损，延长设备寿命。

17、搅拌机类化工、医药行业搅拌机非常之多，采用变频调速取代其它调速方式，好处特多。

18、纺丝机类纺丝的工艺复杂，工位多，要求张力控制，有的要求位置控制。采用变频调速效果良好。

19、特种电源类许多电源，如实验电源、飞机拖动电源（400Hz）都可用变频装置来完成，好处是投资少、见效快、体积小、操作简单。20、造纸机类我国造纸工业的纸机，要求精度高的多采用SCR直流调速方式，有的用滑差电机、整流子电机。由于存在滑环和炭刷造成可靠性和精度不高。导致造纸机械落后，一般车速只有200m/min左右，难同国外2000m/min相比。因而造纸机械的变频化已是大势所趋。

21、洗熨设备类较大宾馆的洗衣机和熨衣设备以往多采用机械调速或者变极调速，只能提供一种速度或几种速度，对需要多次反复洗熨的织物不甚理想。采用变频调速，大大提高洗衣机的效率。

22、音乐喷泉类非常招揽游人的音乐喷泉，其水的高低和量的大小是靠变频控制的。

23、磨床等机械类磨床主轴惦记转速很高，需要电源的频率也高，有200Hz、400Hz甚至800Hz。以前主轴电机的电源多由中频发电机组拖动。中频机组体积大、效率低、噪声多、精度差。

24、卷烟机类卷烟行业过去进口的卷烟机，不论莫林8还是莫林0，均不是无级调速。因而在卷烟行业主要是解决无级调速和可靠性问题，技术简单，变频器用法简单，收效极大。

25、减振和降低噪音型不少负载，如大型空压机、中频机组等噪声大、振动大。采用变频技术，可以减振降噪，达到标准以内。

26、印染机类大部分印染机械都是多单元联合工作的设备。工艺上要求各单元以相同的线速度同步运行并保持张力恒定，否则会断布、缠布、色度不均、色彩度不够、缩水率过大等质量问题。以往的印染机械无论是共电源方式或分电源方式都是采用直流调速系统。因为直流惦记固有的缺点，印染行业逐步采用交流变频技术。圆网印花机由进布单元、印花单元、烘房导带单元及落布单元组成，属于印染调速系统中复杂的一种。采用变频调速形成速度链控制。同步性能好，精度高，可靠性高。

27、注塑机类注塑机是塑料加工成型的关键设备，数量多，耗电大。过去的节电方式多为通过△型（三角型）转换成Y型（星型）来节电的，效果一般。采用变频器不改变注塑机原来的结构，控制油泵几个过程的压力或流量（如锁模、合模、射胶、保压、脱模、退模等），可节电 20%～52%，较好的取代了过去的比例阀节流调速方式，大幅度降低能耗，珠江三角洲的不少注塑厂都进行了变频改造。改造注塑机时，要注意合模加速，否则产量降低，注意输入端和输出端的谐波干扰。

28、污水处理等环保类环境保护越来越重视，它关系到人类赖以生存的环境。于是乎清洁能源、绿色城市均出现了。变频调速可用在三个方面的环保类负载。一是工业污水处理，二是垃圾电厂，三是工业排烟、排气、除尘的控制。

29、玻璃、陶瓷、制药、饮料、食品、包装等生产线负载玻璃、陶瓷、制药、饮料、食品、包装等生产线采用变频调速，均取得很好的效果。30、海上采油平台类石油钻井采用交流电机变频调速要比直流调速好得多，尤其是在风沙、灰尘大的地方，因为交流电机可靠。海洋石油钻井平台，需要变频调速装置。

31、潜油电泵类潜油电泵采油是油田采油的一种方式。潜油电泵多在1800m以下的油井内工作，多数采用工频全压启动、恒速运行，有下述弊病：Ø 启动电流过大，会损坏电机绝缘Ø 产生冲击扭矩，损坏机泵结构；Ø 泵突然产生较大吸力，容易吸入沙子，造成卡泵。且无稳压系统和井下液面波动较大，造成电压、电流不稳定，使潜油电机过励磁和欠励磁，引起故障。

32、聚酯切片类聚酯切片是石化行业主要产品之一，由于变频调速精度高，便于多个控制点控制，平稳可靠、使用变频调速后可以增加产品质量，给企业带来极大好处。许多企业在扩容时均采用变频调速技术。变频调速正在逐步地成为电气传动的中枢。它取代着变级调速、滑差调速、整流子电机调速、液力耦合调速、串级调速及直流调速。除了节电外（12~70%），更重要的事，产生增产、降耗、优质的效果，深受设计、工程、操作人员欢迎。

第四篇：通用变频器基础及其应用

电工技术教案

电工技术教案

 特点：在变频调速过程中，使电机供电电源电压U1与频率f1的比值保持恒定。采用恒V/f控制方式的变频电路成本较低，但控制精度较差。

I(RjX)E U111114.44KfN E1121U1E14.44K1f2N1

 变频f1的同时应适当改变U1。在改变频率f1的同时保持压频比恒定也就是保持主磁通量Φ基本恒定，通常这种调速又称恒磁通调速。

1、增加f1而U1不变，主磁通Φ减小，电机欠励磁，电磁转矩T将减小，磁路利用不充分，效率低；

2、减小f1而U1不变，主磁通Φ将增大，电机过励磁，励磁电流增加且有可能畸变， 恒V/f控制存在问题。

1、在增加电源频率时，V/f控制要求电压U1也增加，可是因为电机绕组绝缘条件所限，定子电压U1不得高于额定电压U1N，所以，变频调速中当频率高于基频(即额定供电频率f1N，又称基本频率或基底频率)时，不允许恒磁通调速，也就是说不允许使用恒V/f方式。

2、当电源频率f1调至较小时，电机低速运行，感生电势E1也较小，电机定子绕组压降(R1+jX1)相对E1较大，不可以忽略，于是再保持U1/f1恒定，已不能使主磁通Φ恒定。

 保持磁通恒定在实际中的意义

从电动机电磁转矩的表达式T=KTΦI2cosφ2(KT为电机结构系数；Φ为主磁通；I2

电工技术教案

E1TR2f2Kf2Rf2(2L)2 f1212222(4)转差频率控制

TKT(E14.44K2f2N2R2R2f22)22KEf112224.44K1f1N1R2(2f2L2)R2f2(2f2L2)由上式，在进行E1/f1控制的基础上，对电动机转子回路的频率f2进行控制，达到控制电机输出转矩的目的，而f2又与转差成正比，因此又叫转差频率，这就是转差频率控制的含义及出发点。

(5)矢量控制方式

 矢量控制方式的基本思想是认为异步电动机和直流电动机具有相同的转矩产生机理，即电动机的转矩为磁场和与其相垂直的电流矢量的乘积。 异步电动机空载时，定子励磁电流很小，如果给异步电动机施加负载，则其定子励磁电流将会增加，而且负载所需转矩越大，励磁电流就越大。这是因为电机空载时励磁电流主要用于产生磁通，有载时励磁电流既要维持主磁通基本恒定，同时又要提供产生转矩所需的能量。

 将定子电流分解为产生磁场的电流分量和产生转矩的电流分量之和。通过控制电动机定子电流的大小和相位，也就是定子电流相量，就可以分别对电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制电动机转矩的目的。 矢量控制方式主要有基于转差频率控制的矢量控制方式和无速度检测器矢量控制方式。

§12.2 通用变频器的基本结构和主要功能

 变频器分为交—交型和交—直—交型两种形式。

 交—交型变频器可以将工频交流电直接变换成频率、电压均可调节的交流电，又称直接式变频方式。

 交—直—交变频器则是先把工频交流电通过整流器变成直流电，然后再经过逆变电路把直流电变换成频率、电压均可调节的交流电，又称为间接式

电工技术教案

控制回路端子(远程控制端子)的接线方式

§12.4 VF0变频器变频控制示例

 示例1 初次使用的变频器，其功能设置均为初始出厂设置，使用操作板控制实现：正转运行，25Hz输出频率；一段时间后，再变为反转运行，输出频率为50Hz。

 示例2 变频器“选择运行指令”功能代码P08的参数设置为“1”，其他功能代码保持出厂设置，频率设定旋钮已处于“MAX”位置。由操作板控制：反转运行，25Hz输出频率；一段时间后变为正转运行，输出频率25Hz。  示例3 采用数字式设定方式设定输出频率，代码P09=1，用操作板进行运行/停止控制，旋转方向设定模式代码P08=0时，控制变频系统先按50Hz正转起动运行，一段时间之后不停机直接变为50Hz反转运行。  示例4 利用操作板在“功能设定模式”下改变功能代码的参数，将变频器最大输出频率设定为60Hz。

 示例5 将VF0变频器与可编程序控制器结合，用来模拟一个平面运动小车变频调速的基本控制过程。

第五篇：西门子MM430变频器在恒压供水系统中的应用

西门子MM430变频器在恒压供水系统中的应用

2009-10-15

来源：工控商务网

浏览：88 摘要：本文主要介绍西门子公司MICROMASTER430变频器在恒压供水系统中的应用，详细阐述了系统的原理、组成及调试方法。

一：引言

城市规模的不断扩大，高层建筑的不断增长，城市供水的公用管网的压力已远远不能满足用户的要求，对供水的二次加压已被广泛采用。其中变频恒压供水由于自动化程度高，维护方便、具有节能功能，成为主要的二次加压方式。按供水的特性，变频恒压供水主要有分为：恒压变流量和变压变流量两大类，在本文的中采用恒压变流量的供水方式。

二：系统组成及工作原理

系统为宾馆的供水系统，分为冷水、热水两大供水系统，系统单线如图1

Q1控制的变频器为冷水供水系统，Q2控制的变频器为热水供水系统，系统为1拖1的恒压供水，两台电机为互备，可选择使用1#泵或2#泵运行，KM3、KM8为手动工频运行选择，作为变频的维修系统备用，KM2，KM3、KM7，KM8为机械互锁的接触器，保证选择变频运行和工频运行的正确切换。

变频恒压供水的基本原理:以压力传感器和变频器组成闭环系统，根据系统管网的压力来调节电机的转速，实现高峰用户的水压恒定，和低峰时的变频的休眠功能，得到恒压供水和节能的目的。

系统的硬件组成如下：

热水系统：电机参数： Pe=15kw Ue=380v Ie=26.8A Ne=1490rpm 变频器型号： 6SE64430-2AD31-8DA0 Pe=18.5kw Ie=38A 压力传感器： GYG2000 反馈信号4-20mA 供电+24V 量程0-0.5Mpa 冷水系统：电机参数： Pe=22kw Ue=380v Ie=39.4A Ne=2940rpm 变频器型号： 6SE64430-2AD33-7EA0 Pe=30.5kw Ie=62A 压力传感器： GYG2000 反馈信号4-20mA 供电+24V 量程0-0.5MPa 三：PID闭环控制功能的实现及调试方法

西门子MICROMASTER430变频器的内置PID功能，利用装在水泵附近的主出水管上的压力传感器，感受到的压力转化为4-20mA电信号作为反馈信号。根据宾馆的层高设定压力值作为给定值，变频器内置调节器作为压力调节器，调节器将来自压力传感器的压力反馈信号与出口压力给定值比较运算，其结果作为频率指令输送给变频器，调节水泵的转速使出口压保持一定。即当用水量增加，水压降低时，调节器使变频器输出频率增加，电机拖动水泵加速，水压增大；反之，当用水量减少，水压上升，调节器使变频器输出频率减少，电机拖动水泵减速，水压减小。

由于压力传感器是两线传感器在接线必须采用正确的接线方式，将变频器的+24V控制电源连接到传感器的+端，传感器的-连接到PID的+输入，同时还必须将PID的-端连接到变频器控制电源的0V端。具体接线图如图2

图2中把传感器送回的电流信号送入到变频器的模拟量输入2作为反馈值，根据宾馆的层高设定的压力值为0.35MPa,对应输出频率为35Hz，对应反馈电流15.2mA.PID闭环控制功能的具体参数设置如图3

参数的设定方法：PID主设定值P2253可选择的源有以下几种，模拟输入、固定PID设定值、已激活的PID设定值，在本系统中采用固定给定值。PID反馈值P2264可选择的源为模拟输入1或模拟输入2在系统中采用模拟输入2，系统的PID参数设定如下： P0701=99 P2200=722.0 P2016=1 P2201=70% P2253=2224 设定主给定值固定值为35Hz。

P2264=755.1设定反馈值为模拟量输入2。

上述参数设定好以后，设定P2200=1，使能PID功能，设定P2250=1进行PID自整定，整定完成后，采用了整定后的积分和比例参数基本满足了系统的工艺要求。

PID调试的注意事项：使能PID功能后系统的加减速时间为P2257、P2258的设定值，而不是原来的P1120、P1121。使能PID功能后 PID的限幅值的上升、下降时间P22936必须根据系统要求进行设定,否则变频器将报故障F0002。为提高系统的抗干扰能力,要求根据现场的实际情况,对反馈值进行滤波环节处理，在本系统中因为主给定设定值采用固定给定，所以对主给定设定值不必进行滤波环节处理。

四：节能功能的实现

在PID控制过程中，当反馈信号大于主设定频率时，系统偏差（ΔP）为负，此时电动机的频率逐渐降低，但仍在不停运转，在系统偏差不断调节的同时，系统不断消耗电能。为了实现节能，西门子对MM430变频器设计了节能控制功能。出发点如下：当电机的频率降低到某一比较频率（P2390）时，激活节能定时器（P2391），当定时时间到期时，按斜坡下降时间停车，即输出功率为零，在无输出的情况下，系统偏差会迅速从负到正变化，当偏差超过某一设定值（P2392）时，再起动电机，当电机频率按斜坡上升时间升到某一值时（此值稍大于P2390设定频率），投入PID，使系统恢复正常控制。

参数的设定方法： P2390要低于PID主设定值所对应频率一定幅度，以保证系统实现正常的PID控制，如果P2390太小，节能又不易投入，在本系统中设定2390=20Hz，P2391定时器时间的设定要依据系统的响应速度，如果系统响应时间快，则P2391应设定较小的值。在本系统中，P2391= 900秒，P2292=0.5。设定参数的注意事项：系统的节能功能投入后，PID功能则解除，所以系统的加减速时间P1120、P1121必须根据需要进行设定，最高、最低频率必须设定。

五：结束语

系统调试完毕后已投入运行，从运行效果看，系统的运行水压稳定，响应速度快，得到了设计要求，节能效果比较明显。

MM430能够实现压力,流量等的PID闭环.PID闭环的三个要素: 1.给定 2.反馈 3.PID控制器 正确设置与这三个要素的相关参数就可实现PID闭环.相关参数如下: 1.P2200 PID 控制器使能 2.P2253 PID 给定值 3.P2264 PID 反馈值 4.P2280 PID 比例增益系数 5.P2285 PID 积分时间

PID 比例增益系数和PID 积分时间应根据实际应用进行调整,不同的应 用,P2800.P2285 所设置的数值都不一样.实际应用中PID 给定值和PID 反馈值可由多种通道输入,以下例子给予说明.例子1: 模拟输入1 为PID 给定 模拟输入2 为PID 反馈 调试步骤如下: 1.参照手册3-12,3-13 页进行快速调试: 2.P2200 = 1 PID 调节器使能

3.P2253 = 755:0 模拟输入1 为PID 给定 4.P2264 = 755:1 模拟输入2 为PID 反馈 5.P2280 = 8 PID 比例增益系数(仅供参考)P2285 = 80 PID 积分时间(仅供参考)

变频器在工业锅炉给水系统上的应用(1)

收藏本文章 引言工业蒸汽锅炉的过程控制系统包括汽包水位控制系统和燃烧过程控制系统，两系统在锅炉运行过程中互相耦合，所以控制起来非常困难。在此，我们暂不考虑系统间的耦合，只是对蒸汽锅炉的给水系统进行变频改造。某企业有2台20t燃煤蒸汽锅炉，如图1所示。这2台锅炉通过1个给水母管分别给各自汽包供水，用汽量小的季节，2台锅炉只运行1台，当用汽量较大时，则必须2台锅炉同时运行。由于给水泵额定功率为37kw，一般情况下，1台锅炉运行时，只开1台给水泵裕量仍较大，而2台锅炉同时运行且用汽量较大时，只开1台给水泵无法满足需要，而开2台给水泵后，相对单台锅炉运行时，裕量更大。由于2台锅炉分别由2套dcs系统控制各自的电动阀门调节各自汽包的给水量，运行中，阀门开度较小造成给水母管压力较大，不仅浪费了大量的电能，较高的水压还对管道、水泵叶轮和阀门造成损害 变频改造方案基于系统运行现状，本着既能节能降耗，又能控制简便、安全且投资较少的原则，我们设计了1套1台变频器拖动3台电机的方案。具体如图2所示。

图1 给水原理图

在本方案中，充分利用了锅炉层有的dcs控制系统，同时增加了变频器、可编程序控制器(plc)和控制信号转换装置。(1)硬件控制系统a)西门子mm430变频器mm430变频器是西门子公司最新研制生产的一种适用于各种变速驱动应用场合的高性能变频器(调试简单、配置灵活)，它具有最新的igbt技术和高质量控制系统，完善的保护功能和较强的过载能力以及较宽的工作环境温度，安装接线方便，两路可编程的隔离数字输入、输出接口以及模拟输入、输出接口等优点，使其配置灵活多样，控制简单方便，易于操作维护。

图2 控制原理图

b)西门子s7-200型plc西门子s7-200型plc可靠性高、抗干扰能力强，可直接安装于工业现场而稳定可靠的工作。适应性强，应用灵活。(2)当1台锅炉运行时由于只开1台给水泵，就足够锅炉汽包所需用水量，故此时，系统只对运行锅炉的汽包水位进行恒液位控制即可。将切换开关置于相应位置，通过锅炉原有dcs控制系统中的手动操作器将控制该锅炉汽包进水量的电动阀完全打开后，再通过控制信号转换装置切断该控制信号，使原有控制回路断开，电动阀保持全开状态，同时，将该锅炉汽包液位信号切入plc，让plc将该锅炉汽包液位信号进行pid运算处理后，再由控制信号转换装置，将plc输出的4~20ma模拟信号传递给变频器，从而控制变频器的输出转速。在本控制过程中，关键的问题是过程参数pid(p:比例系数i:积分系数、d:微分系数)的整定。由于工业锅炉运行过程中，用汽量的多小和蒸汽压力的大小，决定了给水流量的大小和给水压力的大小。为了保证系统的相对稳定运行，不出现大的波动，对生产造成影响，在调试过程中，应多次反复调整pid参数，直至出现最佳控制过程。(3)当两台锅炉同进运行时由于2台锅炉分别由两套dcs系统控制，在运行过程，虽然蒸汽并网后压力相同，但由于燃烧过程中存在不确定性，两台锅炉汽包各自的液位就必然存在差异。因此，单台锅炉运行中所用的恒液位控制方案在此就不再适合。通过给水原理图(图1)我们不难发现，要对2台锅炉汽包的液位分别控制，最理想的方案是将1个给水母管向2台锅炉给水的现状彻底改变，将给水系统分开，使每个锅炉都有自己独立的给水系统，再在此基础上加装变频控制，由1台变频器单独控制1台锅炉的给水。但此方案不仅改动较大，投资较高，且要停产改造，显然是行不通的。为了能在不改变原有系统现状的前提下，更好的利用变频装置，节能降耗，减小系统运行，维护费用，提高原有系统的自动化程度，我们针对该企业2台锅炉的运行特点，设计了一套专用于2台(或2台以上)锅炉同时运行时的控制方案，即:蒸汽压力和母管给水压力的恒压差控制方案。

当2台锅炉同时运行时，由于外供蒸汽并管，故蒸汽压力相同，又由于2锅炉由同一母管给水，故给水压力也相同。但由于蒸汽用量的变化不定和锅炉燃烧情况的不同，蒸汽压力是时刻变化的。这样，为了能保证给锅炉汽包供上水，就必须要求给水的压力始终高于蒸汽压力，由图2我们看到，由plc采集蒸汽压力和母管给水压力，通过处理、比较后，得到二者的差值，再将此差值通过pid运算处理，输出4~20ma的模拟信号给控制信号转换装置。再由该装置将信号传输给变频器，从而控制变频器的运行速度。这样虽然可以保证给水母管压力始终高于锅炉蒸汽压力(压力差的大小可以通过plc在一定范围内任意调节)，但锅炉各自汽包的液位却无法再通过调节变频器的转速去控制。在此，我们充分利用了原有给水控制装置，即汽包各自的进水电动阀门。仍由锅炉原有dcs控制系统采集各自汽包的液位，蒸汽压力，给水压力和给水流量等信号，去相应的调整进水电动阀的开度，从而控制各汽泡液位和进水流量。此方案由于存在阀门的调节，所以理论上不能最大限度的节能降耗，但实际应用中，由于减小了给水母管与蒸汽压力之间的压力差，使电动阀门的开度由原来的平均10%左右开大到75%左右，系统回水阀门关闭，仍大大节约了能源。且本方案充分考虑了系统运行的安全性，一旦变频器故障，系统可立即自动由变频运行状态切换至原有工频运行状态，完全恢复改造前的运行状态，保证锅炉正常运行。变频故障解除后，仍可方便的手动切换为变频状态，使变频器方便的投入运行，且不影响锅炉的运行。plcplc是本系统的核心控制器件，它不仅辨识、处理各种运行状态，进行系统间的逻辑运算和联锁保护，还对输入的多个模拟信号进行处理、运算后，输出标准的模拟信号控制变频器的运行速度。主程序结构较复杂，其中，对液位信号进行pid运算的子程序，原理图和程序框图如图

3、图4所示。

图3 pid原理图 注意事项(1)由于变频器产生高次谐波，会对通讯产生干扰，同时由于plc采集模拟信号，要进行a/d和d/a转换处理，在此过程中，容易受到变频器高次谐波的影响而失真。因此，必须将变频器零地分接且加装液波装置，对plc用隔离变压器供电，最好将plc安装于距离变频器较远的位置