变频调速技术在入料泵中的应用

　　1 变频调速理论

　　1.1 变频工作原理

　　交流异步电机转速与电源的频率f成正比(n=(1-S)×60×f/p),改变定子供电频率就改变了电动机的转速,从而改变了电动机的输入功率。变频调速装置是将电网50 Hz的交流电,变成频率可调的交流电去驱动交流电动机实现调速的。其特点是效率高,没有因调速带来的附加转差损耗,调速的范围大、精度高、无级调速,大量节约电能。因其能方便实现与自动化控制系统间的通讯,使其在各领域得到广泛的应用。

　　1.2 变频调速节能原理

　　以变频器对水泵的调速为例，变频器所具有的节能空间计算方法如下。根据流体力学知识可知，P(功率)=Q(流量)×H(压力)。流量Q与转速n的一次方成正比，压力H与转速n的平方成正比。当水泵的效率一定，要求的流量Q减少时，可调节变频器输出频率使电动机转速n按比例降低。这时，电动机的功率P将按三次方关系大幅度地降低，比调节挡板、阀门节能百分之40到百分之50，从而达到节电的目的。例如一个功率为P0=55 kW的电动机，当转速下降到原转速的4/5时，由P=(4/5)3P0=64/125×55=28.16 kW，节电率为半分之四十八，当转速下降到原来的1/2时，P=(1/2)3P0=1/8×55=6.875，节电率为百分之87.5。

　　2.控制原理

　　2.1 变频器控制原理

　　将电源直接作为变频器输入电源,再通过变频器输出连接到电机。可对电动机启、停、转速调整控制。装置还提供报警指示、故障指示、待机状态、运行状态等保护信息及电流、转速一些必要指示,方便操作人员进行操作控制。设有手动和自动两种运行方式。

　　1) 手动方式时，通过控制柜上的启动和停止按钮控制水泵运行，可根据需要分别控制泵的启停，该方式主要供设备调试、自动有故障和检修时使用。

　　2) 自动运行时，直接可以从控制面板中将转换开关打至自动位，按下启动按钮，变频器输出频率从零开始上升，系统自动完成对泵的启动、停止、循环变频的全部操作过程，根据液位反馈自动调节水泵的转速，达到保持液位稳定的目的。

　　2.2 液位控制原理

　　变频器采用目前应用较为广泛的PID控制技术，PID镶嵌在变频器的应用宏中，如根据液位调节频率，同时根据PID调节参数使系统平稳运行，始终保持液位的稳定。在加压入料泵应用中，把加压过滤机槽体液位信号变成4～20 mA标准信号送入变频器内置的PID调节器，经PID运算与给定液位参数进行比较，输出运行频率到变频器，变频器控制水泵的转速以调节供水量，达到保持恒定的液位。图1为PID液位控制原理图。

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