变频控制系统在离心脱水机中的应用

作者：宁波大港电器仪表有限公司 李方园

欢迎访问e展厅 展厅 2 变频器展厅 矢量变频器, 变频调速设备, ... 摘 要：本文以高惯量的HSB离心脱水机为例，介绍了华为TD2000系列变频器的具体应用。 关键词：变频器；制动单元；制动电阻 1 前言 离心脱水机能广泛用于纺织业的染整、洗水、织造、宾馆旅游业水洗物料的脱水以及陶瓷化工、选矿等厂家，目前国内广泛使用的主要有HSB型滑动支承式离心脱水机。 本文以HSB系列的离心脱水机为例介绍变频控制系统的应用。该脱水机主要由滑动支承组件、外壳组件、锥体转筒组件、驱动电机等组成。电机的转轴与锥体连在一起，当电机转轴旋转时，带水的纺织物在锥体转筒内，在离心力的作用下，纺织物的水甩向转筒的外壁，从转筒壁上的排水孔向底盘从地下排水道排掉，达到脱水的目的。整机支承在三个滑动支承座上，并设有振动振幅控制装置，它控制由于纺织物在锥体转筒内放置不平衡、锥体在运转过程中振幅超过了一定值时切断主机电源，使机器停止工作，最终起到安全保护的作用。 本系列的离心脱水机的工作流程分为3个部分： 1、 进布方式：带水的纺织物从落布架上进入到锥体转筒中，此时脱水机以低速正向运行，保证可以手工进行纺织物的堆放调整； 2、 脱水方式：带水的纺织物在锥体转筒的高速离心力作用下，达到脱水的目的，此时脱水机从低速逐渐加速，最终高速运行，然后在设定的脱水时间结束后，逐渐减速运行直至停止； 3、 出布方式：脱水后的纺织物从锥体转筒经过落布架输送到成品车上，此时脱水机以低速反向运行。 2 离心脱水机变频控制系统 由于离心脱水机属于大惯性、近似的恒转矩负载，必须选用交流变频器的基础上配置制动单元和制动电阻才能满足系统的要求。本系统采用的是华为TD2000-4T0110G变频器，它具有优化空间矢量PWM调制、转矩补偿、自动节能运行、电压AVR自整定等一系列功能，其接线主回路和控制回路如图2所示。 在TD2000变频器的外围线路中，主要分三个部分：(1)直流母线P、N端接制动单元P、N端，然后再由制动单元的P、PB端外接制动电阻BR，Tk为制动单元的内部继电器，当本单元出现故障时，Tk动作，通过变频器的端子X3定义，瞬间封锁U/V/W输出，并在变频器上产生故障信号。(2)控制回路输入端子中，FWD/REV为正/反转信号、X1/X2为定义为二段频率设定的多功能输入端子，其中FWD/REV/ X1/X2/COM互相配合实现脱水机的三种工作方式(即C1正向高速运行，C2低速正向运行，C3低速方向运行)；X3为定义为外部故障常开输入的多功能输入端子，配合制动单元的内部继电器Tk，实现制动保护。(3)控制回路输出端子中，TA和TC为变频器的故障指示，外接故障灯；FM和GND外接0~10V的直流数显仪(频率或转速指示)；Y1和COM为开路集电极输出，在本系统定义为“运行”信号。 3 变频控制系统的制动特性 实现脱水机的制动特性必须包含制动单元和制动电阻。 3.1 制动单元的设置和应用 制动单元的安装和配线必须注意下述几点：(1) 安装环境的温度、湿度、腐蚀情况、通风情况等必须符合说明书要求；(2) 与变频器相连时，请选用不同颜色的导线，防止P/N接反，否则将烧毁制动单元并损坏变频器；(3) P、N配线需选用600V耐压等级电导线，配线长度应尽量短，如长度超过5M，需采用双绞线。 本制动单元采用华为TDB-4C01-0150，它具有如下的基本功能： (1) 参数设定 动作电压设定：通过拨码开关NO.3可以设定动作电压设定值660V或710V(默认值)。 制动使用率：通过拨码开关NO.1、NO.2可以设定制动单元的工作使用率，默认值为10%，但由于本系统对制动要求比较高，设置为75%。 (2) 故障报警 模块异常：当直流回路发生短路、过载或IGBT模块损坏时制动单元报警，故障继电器Tk动作，红灯亮。 散热器过热：制动单元散热器过热报警，故障继电器Tk动作，红灯亮。 制动单元故障后，其内部继电器Tk马上动作，通过对变频器输入端子X3的定义(F121=6 即将X3定义为外部故障常开输入)即可瞬间封锁U/V/W输出，并在变频器的OP面板为E015(即外部设备故障报警)。 3.2 制动电阻的选择 在制动单元的工作刚才中，直流母线的电压升降取决于常数RC，R为制动电阻的阻值，C为变频器电解电容的容量。由充放电曲线我们知道，RC越小，母线电压的放电速度越快，在变频器中C保持一定的情况下，R越小，母线电压的放电速度越快。 我们通常由以下公式求出制动电阻的阻值 式中：Uc 制动单元动作电压值，一般为710V/660V Tb 制动转矩 Tm 电动机额定转矩 本系统制动电阻采用2Kw/30欧姆的标称规格，可以适应自动脱水机的正常制动。 4 变频器的参数设置 本系统采用华为TD2000系列的变频器，为适应大惯量负荷的运行需求，需要进行如下的参数设置： 4.1 启动方式 参数号F21=2 转速跟踪再启动 变频器在启动前，通过检测电机的转速和方向，实施对旋转中电机的平滑无冲击启动。此种启动方式特别适合停机状态有正转或反转现象的大惯性负载的瞬时停电再启动。 4.2 停机方式 参数号F30=0 减速停止 变频器在接到运行停止命令后，按照减速时间逐渐减少输出频率而最后停机。这时候的制动，就可以在此过程中自动加入。 4.3 过压失速功能 参数号F38=1过压失速功能选择允许；F39=145% 过压失速点为直流母线电压基准值×145% 变频器在减速运行过程中，由于负载惯性的影响，可能会出现电机转速的实际下降率低于输出频率的下降率，此时电机会回馈电能给变频器，造成变频器直流母线电压升高，到660V时制动单元动作，由于制动单元存在一定的使用率，如果高惯量的影响持续的话，就会出现直流母线电压持续升高，此时若不采取措施，还是会出现过压跳闸。因此，有了过压失速保护功能，就能在减速运行中自动比较过压失速点与实际的直流母线电压，若后者超过了前者，就让变频器输出频率停止下降，直到再次检测到后者低于前者时，才让变频器实施减速运行。 4.4 输入输出端子功能选择 参数号F119=1 端子X1功能为多段频率端子1； 参数号F120=2 端子X2功能为多段频率端子2； 参数号F121=6 端子X3功能为外部故障常开输入； 参数号F128=0 端子Y1功能为变频器运行中信号； 4.5 加减速时间 参数号F09=500 加速时间为500s；F10=550 减速时间为550s 由于负载惯性的影响，必须将电机转速的加减速时间设定为合理的数值，如果时间过短，就会出现变频器过流、过压等故障；如果时间过长，设备的运行效率就会大大降低。 5 结束语 华为TD2000系列变频器在HSB离心脱水机已经得到成功的市场应用，其优良的运行性能和完善的保护措施进一步提高了离心脱水机整机设备的性能。 参 考 文 献 [1] 《TD2000 系列变频器用户手册》 深圳市华为电气技术有限公司 2000年(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (12/3/2004)