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變頻軟起動器在中央空調水泵電機上的節電器節能應用

作者:admin 發布日期:2018/7/12 關注次數: 二維碼分享

交流鼠籠型異步電動機是工業生産中應用較廣泛的用電設備。但它是反電動勢為主的負載,即它以反電動勢來平衡外加電壓。電機的反電動勢随着轉子轉速的增加而逐漸增大,電動機在起動之初反電動勢為0,所以起動時沖擊電流很大,在電機容量較大時,會對電網及其他負載造成幹擾甚至危害電網的安全運行。為了解決這個問題,智能節電器采用多種降壓起動方式:早期的串聯電抗或電阻起動方式、自禍變壓器降壓起動方式、星一三角轉換起動器、晶閘管交流調壓起動器;近年來随着電力電子技術的快速發展、大功率逆變器件的推出、可靠性極大提高和成本下降,節電器變頻器被廣泛應用于大功率交流電機的起動、調速和控制。

變頻節電軟起動器從Zo世紀so年代開始在電機起動、調速領域應用,随着PWM逆變、IPM功率器件、微電腦控制技術在電力電子控制電路中的廣泛應用,現在已發展成為高性能智能型軟起動器。目前變頻器技術已相當成熟,可靠性極高,被廣泛應用于交流傳動控制系統,成為現代電氣傳動技術的一個主要發展方向。世界上許多知名電氣公司都有功能完善的變頻器系列産品.應用較多品牌有口本安川電機、三菱,德國西門子,英國歐路,ABB,台灣東元、台安等。

1.控制方案

反映生産車間機組的發熱情況、體現冷凍效果的是回水溫度T,。與進水T;之間的“溫差”Ot,因為溫差的大小反映了循環水從生産車間機組帶走的熱量。把溫差△t作為控制的主要依據,通過變頻調速實現溫差控制是可取的。溫差大,說明生産車間機組産生的熱量多,則提高循環水泵的轉速、加快冷凍水的循環,反之,溫差小,說明生産車間機組産生的熱量少,可以适當降低循環水泵的轉速、減緩冷凍水的循環。

實際運行表明,把溫差值控制在3}5℃的範圍内是比較适宜的。

山于進水溫度是随環境溫度而改變的,因此,把溫差恒定為某值并非上策。因為采用智能節電器時,所考慮的不僅僅是冷凍效果,還必須考慮節能效果。溫差值定低了,水泵的平均轉速上升,影響節能效果;溫差值定高了,在進水溫度偏高時,又會影響冷凍效果。實踐表明,根據進水溫度來随時調整溫差的大小是可取的。即:進水溫度低時,應主要着眼于節能效果,控制溫差可是當地高一點;而在進水溫度高時,則必須保證冷凍效果,控制溫差應低一些。

考慮到節能和空調冷凍水的綜合效果,智能節電器利用溫差控制為主,進水溫度控制為輔來控制冷凍水系統。用一台智能節電器控制一台冷凍水循環泵電機,具體方式:用溫度傳感器采集進水和出水溫度,通過溫差PID将溫差量變為模拟量反饋給中央處理器,然後山中央處理器控制智能節電器輸出為設定的低頻值,電機轉速減慢,水流量減少;當進水溫度較高時,生産車間機組有更多的熱量需要帶走,這時中央處理器使智能節電器輸出設定的較高頻率值,電機轉速加快,水流量增加,帶走更多的熱量;當進水溫度較低時,中央處理器使智能節電器輸出設定的較低頻率值,減緩電機轉速,控制水流量,達到節能的效果。這樣能夠根據系統實時需要,提供合适的流量,不會造成電能浪費。

2溫度信号的轉換

山于溫度較低,變化範圍也不大,故溫度傳感器以鉑電阻(Pt100)為宜。對于信号轉換,直接采用AL808溫差PID,不但可将溫度信号轉換O}lOV的标準模拟量信号,而且可以顯不回水溫度、進水溫度、溫差值,使用起來很方便。

3軟起動智能節電器配置方案

根據現場工況及中央空調水泵的使用特性,對37kW中央空調冷凍水泵采取一對一控制的方式配置軟起動智能節電器,智能節電器型号為JEX-CHV 110-037T4 ,額定功率37kW,額定輸出電流75A

智能節電器設置有遠程和本地兩種控制方式。保留原有的工頻系統及其聯動方式不變,且和智能節電器互為備用。

4 JEX-CHV110系列軟起動智能節電器

JEX-CHV 110通用型矢量智能節電器采用高性能的矢量控制技術(電流矢量控制),強大的32bit ARM+16bit DSP雙CPU控制方案,大大提高了運算速度,不但使低速時的輸出轉矩提高,而且加快了對負載變化的快速響應,提高了調速精度。采用矢量控制技術徹底解決過去1/F,控制方式影響生産周期的問題,同時提高節電率。此外寬電壓設計以及轉速跟蹤功能保障了在電網電壓波動頻繁的情況下智能節電器仍能正常工作。

輸入輸出特性:輸入電壓範圍,380/220V士巧%;輸入頻率範圍,47}63Hz,輸出電壓範圍,0一額定輸入電壓;輸出頻率範圍,0}600Hz}    外圍接口特性:可編程數字輸入,6路輸入,其中1路可作高速脈沖輸入;可編程模拟量輸入,All 0}lOV輸入,AI2 O}lOV或0}20mA輸入;開路集電極輸出,1路;繼電器輸出,2路;模拟量輸出,1路,分别可選0/4}20mA或0/2} l OV    技術性能特性:   (1)控制方式:開環矢量控制、V/F控制。    (2)過載能力:150%額定電流60x;180%額定電流10x0    (3)調速比:無PG矢量控制,1:100;有PG矢量控制,1:1000    (4)載波頻率:1.0k } 16.OkHz,可根據溫度和負載特性自動調整。

功能特性:    (1)頻率設定方式:壓力和流量兩路信号比較輸出,可采用數字、模拟量、脈沖頻率、串行通信、多段速及簡易PLC ,PID等設定,實現設定的組合和方式切換。    (2)信号轉換闆采用霍爾模塊,将壓力和流量比例閥的O}lA信号轉換成O}lOV信号給智能節電器做反饋,也可以直接接O}lOV信号。    (3)低頻轉矩大:可快速起動,不影響生産周期。    (4)過載能力強:在重負載沖擊下,不跳脫,保證生産和産品品質。    (5)IP54防護等級,全封閉設計,櫃式、壁挂兩用。防塵、防氣、防腐蝕,環境适應能力強,延長設備使用壽命。    (6)内置直流電抗器(15kW以上型号),有效提高功率因數,抑制諧波。    (7)市電/節電運行雙回路安全設計,确保系統無故障,不影響生産。    (8)具有自動複位、掉電複位功能,保證生産連續及生産效率。    (9)具有故障保護自鎖功能。    (10)抗幹擾能力強,輸入/輸出動力線均加裝濾波磁環,強、弱電分開走線,充分考慮安全規範要求。    (11)内置PID調節器,可以方便地組成溫度、壓力、流量等過程量的閉環控制系統。    (12)簡易PLC、多段速控制功能:16段速控制。    (13)瞬時停電不停機功能。    (14)轉速追蹤再起動功能:實現對旋轉中的電機的無沖擊平滑起動。    (15)QUICK/JOG鍵功能:用戶自山定義的多功能快捷鍵。    (16)自動電壓調整功能:當電網電壓變化時,能自動保持輸出電壓恒定。    (17)提供多達27種故障保護功能:過流、過壓、欠壓、過溫、缺相、過載等。




5節能改造效果

2010年5月,選用JEX-CHV 110-OSST4變頻軟起動節電器對公司醫藥包裝制造部中央空調37kW冷凍水泵進行節能改造。保留原引風機自禍降壓起動器,加裝變頻節電器與之并聯使用。通過變頻節電器内部市電/節電運行雙回路安全保護設計,實現2套系統互鎖。其中一套系統使用時另一套系統與電源及負載隔離,在保證變頻器、自禍降壓起動器安全的同時提高系統可靠性,确保系統無故障,不影響中央空調運行。

變頻節電器控制方式改造後的效果:    (1)采用閉環控制,山操作台面闆冷卻水溫設定電位器提供0} l OV信号,經All端子輸入。空調機組冷卻水溫差信号經AI2輸入,可按需要進行軟件組态并設定溫度進行PID調節,使電機輸出功率随熱負載的變化而變化,在滿足使用要求的前提下達到較大限度的節能。    (2)變頻降速運行和軟起動,減少了振動、噪音和磨損,延長了設備維修周期和使用壽命,提高了設備的MTBF(平均故障維修時間)值,并減少了對電網沖擊,提高了系統的可靠性    (3)智能節電器控制系統具有各種保護措施,使系統的運轉率和安全可靠性大大提高。    (4)智能節電器控制系統與原控制系統互為互鎖,不影響原系統的運行,在智能節電器控制系統檢修或故障時,原控制系統照樣可以正常運行。    (5)智能節電器全自動控制,運行頻率山PID自動給定,無需人工調節,提高了自動化水平,運行安全可靠。    運行方式:山操作台起動、停比、市電/停比/節電模式開關控制節電器、自禍起動器的運行與停。

節電效果:水泵軟起動變頻節電器采用變頻方式裝置,通過改變水泵的起動狀态及轉速,從而改變中央空調系統工作狀态,同時系統利用空調冷卻水溫度差反饋,組成閉環控制系統,确保空調機組處于良好的工作狀态;空調水泵根據機組工況自動調整至合适轉速,減少電機負荷,從而大大降低電能消耗;該裝置自投運以來,智能節電器控制性能優異、工作可靠性高,節電效果明顯,經跟蹤測算節電率可達到30%。

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