Pharnaceutical & Engineering Design 2006. 27(2)醫(yī)藥工程設(shè)i計電氣設(shè)計國Vacon cx系列變頻器在循環(huán)水泵電氣傳動控制改造中的應(yīng)用張昕’楊孝軍2(利君集團(tuán)西安制藥廠陜西西安 71007)摘要結(jié)合生產(chǎn)實際介紹變頻器在循環(huán)水泵電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用、常見故障及對策分析。關(guān)鍵詞變頻器循環(huán)水泵故障及分析Application of Vacon cx Serial Frequency Conversion Device inReform of Electric Transmission Control System for Cyclic Water PumpZHANG Xin YANG Xiaojun(Xian Pharmaceutical Factory, Liqun Group Xian, 710077)Abstract : With the production practice, the appication of frequency conversion device in electric transmission control system for cyclic waterpump was introduced in this article. The usual faults occurred in the system and the relevant measures were, then, presented.Keywords :Frequency conversion device Cyelic water pump Fault analysis1引言我廠循環(huán)水泵電氣控制采用全電壓直接起動、在工業(yè)生產(chǎn)中，風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備應(yīng)用范圍很廣全電壓運(yùn)行方式，在管道出口處設(shè)置一閘閥調(diào)節(jié)生泛，是消耗電能的主要負(fù)載，其電能消耗在諸如閥產(chǎn)用水量。白天因生產(chǎn)用水量大，管道壓力降低，門、擋板相關(guān)設(shè)備的節(jié)流損失以及維護(hù)、維修費(fèi)用為保持壓力恒定，操作員需將閘閥調(diào)節(jié)至最大位,占到生產(chǎn)成本的7%~25%。風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備的起動電機(jī)工作在工頻狀態(tài)，夜晚由于生產(chǎn)用水量的減多采用異步電動機(jī)直接起動方式，存在著起動電流少，造成管道壓力升高較多，操作員又需調(diào)節(jié)閘閥.大、機(jī)械沖擊大、電氣保護(hù)特性差等缺點，而交流以維持壓力恒定，而電機(jī)仍工作在工頻狀態(tài)。既浪變頻器控制電動機(jī)不僅調(diào)速性能優(yōu)越，而且節(jié)能效費(fèi)了電能又同時增加了操作員的勞動強(qiáng)度，因此我果明顯，同時有易操作、免維護(hù)、控制精度高、可們決定利用交流變頻器對其電氣控制部分進(jìn)行改以實現(xiàn)高性能化等特點。實踐證明，驅(qū)動水泵、風(fēng)造。機(jī)的大、中型籠式感應(yīng)電機(jī)，若采用變頻調(diào)速技2.2變頻調(diào)速系統(tǒng)改造方案術(shù)，平均節(jié)能可達(dá)40%左右，因此采用變頻器控制2.2.1系統(tǒng)參數(shù)水泵、風(fēng)機(jī)類負(fù)載的方案完全可取代閥門、擋板等(1)循環(huán)水泵型號離心清水泵10sh-9;的控制方案。(2)配套電機(jī)型號J02-92-4額定功率75kW 額定2變頻器在循環(huán)水泵電氣傳動控制改造中的應(yīng)用電壓三相380V、50Hz 額定電流137.5A額定轉(zhuǎn)速2.1工況現(xiàn)狀中國煤化工.收稿日期: 2005-11-1575cx4 電源電壓三相作者簡介:張昕(1968), 男,工程師。從事電氣設(shè)備技術(shù)管理、維修及380-YHJUnC;CNMH G設(shè)計工作。(4)變頻器專用壓力傳感器型號PA-DA- 2Y)(A)Tel: 029-84682157 Email: jlzhang@163 com2006年萬主齙擔(dān)2期Pharmacemneal 2 Lxngmcermg neign 200.2702) |58醫(yī)藥工程設(shè)計2.2.2系統(tǒng)原理框圖及基本工作原理2.2.3.2壓力傳 感器選型2.2.2.1系統(tǒng) 原理框圖根據(jù)工況實際選用陜西寶雞華水自動化工程有限公司生產(chǎn)的PB - -DA - 2Y(A)型變頻器專用壓力變送器安裝在泵的出水管道處。此變送器由精密光刻電源一[空開一交流接觸器一{變頻器[水泵上箔式電阻應(yīng)變計及德國AMG公司生產(chǎn)的專用變送器集成電路組成。其技術(shù)參數(shù):工頻●信號輸出精度1.0級;2.2.2.2 基本工作原理●表面指示精度1.6級;此變頻調(diào)速系統(tǒng)以泵的輸出壓力作為控制對●表頭量程范圍0~ 1.0MPa;象，利用變頻器和壓力傳感器組成閉環(huán)恒壓控制系●信號輸出4~ 20mADC;統(tǒng)，所需壓力目標(biāo)值由變頻器的面板直接設(shè)定，現(xiàn)●工作電壓DC24V;場壓力由傳感器來檢測并轉(zhuǎn)換成直流電流信號●傳輸方式 三線制:(4+-20mA)反饋到變頻器內(nèi)部，變頻器通過內(nèi)置PI控●防護(hù)等級.IP30;制器進(jìn)行比較計算，從而調(diào)節(jié)變頻器的輸出去改變●接頭螺紋M20X 1.5;電機(jī)實際運(yùn)轉(zhuǎn)速度，達(dá)到恒壓控制的要求。具體動●使用溫度-20~45C。作原理:假設(shè)I為實測壓力電流值(4~ 20mA), I為信號輸出線采用RVVP-3X 0.75mm2屏蔽電纜接設(shè)定壓力電流值(4~20mA),f偽變頻器的輸出頻率至變頻器內(nèi)部控制端子上。(Hz)，n為電機(jī)實際運(yùn)轉(zhuǎn)速度(r/min)，Q為泵的出水2.3變頻調(diào)速系統(tǒng)電路設(shè)計量(m2/h)，P，為實測壓力(MPa)，P2為設(shè)定壓力2.3.1主 電路設(shè)計(MPa)。當(dāng)1>12時， 有I2-1<0-f↓ →n↓→Q↓→P為保證設(shè)備可靠地運(yùn)行，保留了原來的工頻主.↓直至P1=P2。當(dāng)10→f↑→n↑→電路作為備用，僅增加變頻調(diào)速系統(tǒng)主電路。工Q↑→P1↑直至P1=P2,實現(xiàn)恒壓控制。頻、變頻主電路接線圖見圖1。2.2.3調(diào)速系統(tǒng)元件選型圖1說明: .2.2.3.1變頻器選型L1、L2、L3分別為三相交流電源。變頻器額定工作電壓:三相380~440V、 50HzL變頻器額定工作電流: In=1.1XIe=1.1X137.5= 151.25A按用戶手冊推薦，當(dāng)應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載QF2\ QF時，額定功率要選大一個規(guī)格，并依據(jù)上邊的數(shù)據(jù)，選型號為Vacon 75cx4通用變頻器。該變頻器有KM2KM1以下優(yōu)點:KH過載能力強(qiáng)，安裝、設(shè)定、調(diào)試方便，內(nèi)置LI L2 L3PI控制調(diào)節(jié)功能，可很好地完成閉環(huán)過程控制，內(nèi)變頻器UVV555」置具有平滑功能的加、減時間設(shè)定，能讓電機(jī)安全可靠地起動、停止。QF3安裝方法:本系統(tǒng)對泵進(jìn)行就地控制，將變頻器安裝在電器柜內(nèi)，在柜內(nèi)變頻器垂直向上安裝在柜體的中下部，柜體的上部安裝電器元件，柜內(nèi)下中國煤化工方設(shè)置有進(jìn)氣通道，柜內(nèi)上方設(shè)置有排氣通道，并加裝排氣扇，使排氣暢通，在進(jìn)、排氣通道裝金屬YHCNMHC絲網(wǎng)以避免灰塵、液體、異物進(jìn)入柜內(nèi)，對金屬絲網(wǎng)定期進(jìn)行清掃、保養(yǎng)。圖1變頻、 工頻主電路接線圖2006年第27卷第2期Pharnmaceutical & Engineering Design 2000. 27(2)醫(yī)藥工程設(shè)計59.QF1、KM1、KH分別為工頻主電路的塑殼空氣一對 輔助常閉觸點進(jìn)行電氣互鎖，保證操作的可靠斷路器、交流接觸器、熱繼電器。性。QF2、KM2分別為變頻主電路的塑殼空氣斷路器、交流接觸器。. +10VrefQF3為雙投刀開關(guān)。型號為HS11一400/39.變頻主電路元器件選型:QF2:額定工作電壓三相380V、50HzGND額定工作電流In= 1.5 XIe= 1.5 X137.5= 206.5An+型號選用DZ20Y- 400/3300額定電流250A送In-KM2:線圈額定工作電壓三相380V、50Hz額定工作電流參考QF2的額定工作電流選電流+24VDC為250A。. GND型號選用CJ20-250DIA1注: le為電動機(jī)的額定電流。. DIA22.3.2控制回路及變頻器內(nèi)部端子接線圖見圖2、10DIA33圖2說明:SSTP1、SST1、 KM1、KH分別為工頻控制電路的起動按鈕、起動按鈕、交流接觸器線圈、熱繼電圖3變頻器內(nèi)部控制端子接線簡圉器輔助觸點。圖3說明:SSTP2、SST2、 KM2分別為變頻控制電路的停端子4、5、6接壓力傳感器信號輸出端，即泵出止按鈕、起動按鈕、交流接觸器線圈。在保留了原來工頻控制回路基礎(chǔ)上，增加變頻口壓力實際測量值作為變頻器PI控制器的反饋值。端子6、8接開關(guān)K作為變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)的外部起動、控制回路同時將工頻與變頻回路的交流接觸器的各起動信號，本系統(tǒng)采用單刀單擲扳把開關(guān)。L2.3.3變頻器功能 設(shè)置SsTP!E tSsTP2E A2.3.3.1基本參數(shù)預(yù)置首先將系統(tǒng)參數(shù)的功能碼0.1設(shè)置成5,功能碼0.2設(shè)置成0，其它參數(shù)的預(yù)置見表1。2.3.3.2變頻器 目標(biāo)值的表示方法:ssT1E/ /km1SsT2E/ /kM2目標(biāo)值的大小由壓力傳感器量程的百分?jǐn)?shù)來表示。如傳感器量程為0~ 1.0MPa,當(dāng)系統(tǒng)要求泵的出口壓力為0.4MPa，則目標(biāo)值表示為40%。此值可通過面板鍵盤設(shè)定。KM2r KM12.3.3.3變頻器反饋值的表示方法:依據(jù)壓力和電流成線性關(guān)系計算反饋電流值的KM1多少。此值作為系統(tǒng)初次調(diào)試時檢查反饋信號正常中國煤化工r十KH3.1.TYCHCNMHG線”、“二、 空載運(yùn)12行”、“三、輕載運(yùn)行”“四、 滿載運(yùn)行”的原則圖2控制回路接線圖進(jìn)行調(diào)試。2006年夜馨操2期Phar maceutical & Eingineering Design 2006. 27(2). 60醫(yī)藥工程設(shè)計表1參數(shù)預(yù)置表相橋式全波整流電路，由于電容器的充、放電使其功能碼參數(shù)預(yù)置值輸入回路的電流波形發(fā)生畸變，從變頻器的輸入端1.1最大頻率50Hz向_上至低壓配電柜中的交流接觸器下口線路上的電.2最小頓率0Hz3加速時間10流波形均為脈沖波形，而6L2型磁電整流系電流表是.4減速時間無法測量脈沖波形，因而出現(xiàn)無電流指示。采用的.5Pi控制器增益100%解決辦法:①選用電磁系電流表。但由于電流波形.6Pi控制器積分時間.7電流極限1.5X1x為非正弦波，存在一定的測量誤差。②將電流互感.8wt比選擇器及電流表由原來變頻器的輸入端改接到輸出端。.9w/f優(yōu)化1.10電機(jī)額定電壓AC 400V因變頻器的輸出端電流波形一般為含有高次諧波的1.11電機(jī)額定頻率50 Hz正弦波，在測量精度要求不高的場合，6L2型磁電整1.12電機(jī)額定轉(zhuǎn)速1480r/ min博1.13 !電機(jī)額定電流137.5A流系電流表可滿足生產(chǎn)需要。為減少支出，采用第1.14電源電壓2種方法，改接后，電流表電流指示正常，與變頻器2.15PI控制器參考值信號(源A)2.16Pi控制器實際值選擇0顯示屏上顯示的電流基本相同。2.17實際值1的輸入4變頻器常見故障及對策7.5電機(jī)熱保護(hù)當(dāng)變頻器出現(xiàn)一般性故障， 將被關(guān)斷輸出，并電機(jī)熱保護(hù)轉(zhuǎn)折點電流100.0%在顯示屏上顯示故障代碼，對故障進(jìn)行處理后可通具體過程是:①檢查電源及主回路、控制回路過故障復(fù)位按鍵RESET進(jìn)行復(fù)位，待故障信號消失接線是否正常。②先去掉變頻器輸出端去電機(jī)的電方可重新起動變頻器。纜，合上控制開關(guān)K起動變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)，因壓力反饋變頻器常見故障及對策見表2:電流值為0mA，根據(jù)VaconCX系列變頻器內(nèi)的表2變頻器常 見故障及對策PI控制調(diào)節(jié)功能原理，變頻器顯示屏.上顯示的頻率故障代碼對策應(yīng)從0Hz_上升至50Hz，目視變頻器運(yùn)行是否正常。F過電流檢查負(fù)載、 電機(jī)電纜、電機(jī)規(guī)格是否配套③接.上從變頻器輸出端去電機(jī)的電纜，將電機(jī)與泵F2過電壓檢查進(jìn)線電壓、 減速時間的聯(lián)軸器拆除，起動變頻器，變頻器顯示屏上顯示欠電壓檢查設(shè)備輸入電源、若設(shè)備電源正常且發(fā)生內(nèi)部故障與代理商聯(lián)系的頻率還應(yīng)從0Hz上升至50Hz，目視變頻器、電機(jī)F16電機(jī)過熱檢查電機(jī)負(fù)載、 變頻器參數(shù)設(shè)置運(yùn)行是否正常，以此確定變頻器的各參數(shù)設(shè)定是否5效果正常合理。④將電機(jī)與泵的聯(lián)軸器接好，起動變頻器，通過面板設(shè)定壓力目標(biāo)值，觀察變頻器顯示屏在變頻控制系統(tǒng)改造完成后，通過一段時間的上顯示的頻率變化是否正常，并通過面板查看變頻運(yùn)行，基本達(dá)到了改造的目的。器的輸出電壓、輸出電流、輸出轉(zhuǎn)矩、電機(jī)轉(zhuǎn)速等5.1 克服了夜晚管道壓力高的問題，節(jié)約了電能和參數(shù)，觀察系統(tǒng)運(yùn)行情況，以便發(fā)現(xiàn)變頻器和電機(jī)水資源，創(chuàng)造一定 的經(jīng)濟(jì)效益，一年可直接節(jié)電約在運(yùn)行中可能出現(xiàn)的問題。98300KWh,節(jié)約資金約5.11萬元。3.2調(diào)試中 遇到的問題5.2由于供電回路將原工頻電路作為備用，從而保3.2.1在起動變頻器后， 顯示屏上的頻率從0 Hz升證了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。到12.3 Hz便不再上升。用萬用表直流電流檔測反饋5.3 實現(xiàn)了“軟起動”、“軟停車”減小了起動時電流值、檢查控制電纜接線都正常，經(jīng)查原因是連的峰值電流，同時減輕了電機(jī)起動、停車時對機(jī)械接傳感器的屏蔽電纜的屏蔽銅網(wǎng)線未與變頻器內(nèi)的的沖擊，延長電機(jī)及水泵系統(tǒng)的使用壽命?？刂频叵噙B，形成變頻器內(nèi)的控制線路虛地，使反5.4實現(xiàn)了自動控制，不需要工作人員調(diào)節(jié)原出處饋電流值成最大，重新接線后，變頻器頻率顯示正的閥門。減輕了勞動強(qiáng)度，簡化了操作。中國煤化工常，泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常。3.3.2變頻器正常運(yùn)行后，發(fā)現(xiàn)接在其輸入端的電1]| IYHCN M H Gn.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，流表(型號為6L2)無電流指示。經(jīng)分析認(rèn)為:變頻器2005.內(nèi)部的輸入電路實際上是一個帶有濾波電容器的三2] 芬蘭瓦薩公司. 2004《Vacon ex變額器用戶手冊》: PI控制應(yīng)用: 4-1-4-36.2006年第27卷第2期