VaconCX系列變頻器在循環(huán)水泵

1、Vacon CX系列變頻器在循環(huán)水泵電氣傳動控制改造中的應用摘要：結合生產(chǎn)實際介紹變頻器在循環(huán)水泵電氣控制系統(tǒng)中的應用、常見故障及對策分析。關鍵詞：變頻器 循環(huán)水泵 故障及分析Abstract：With the production practice，the application of frequency conversion device in electric transmission control system for cyclic water pump was introduced in this articleThe usual faults occurred in the sy

2、stem and the relevant measures were，then，presentedKeywords：Frequency conversion device Cyclic water pump Fault analysis1 引言在工業(yè)生產(chǎn)中，風機、泵類設備應用范圍很廣泛，是消耗電能的主要負載，其電能消耗在諸如閥門、擋板相關設備的節(jié)流損失以及維護、維修費用占到生產(chǎn)成本的725。風機、泵類設備的起動多采用異步電動機直接起動方式，存在著起動電流大、機械沖擊大、電氣保護特性差等缺點，而交流變頻器控制電動機不僅調(diào)速性能優(yōu)越，而且節(jié)能效果明顯，同時有易操作、免維護、控制精度高、可以實現(xiàn)高

3、性能化等特點。實踐證明，驅動水泵、風機的大、中型籠式感應電機，若采用變頻調(diào)速技術，平均節(jié)能可達40左右，因此采用變頻器控制水泵、風機類負載的方案完全可取代閥門、擋板等的控制方案。2 變頻器在循環(huán)水泵電氣傳動控制改造中的應用21工況現(xiàn)狀循環(huán)水泵電氣控制采用全電壓直接起動、全電壓運行方式，在管道出口處設置一閘閥調(diào)節(jié)生產(chǎn)用水量。白天因生產(chǎn)用水量大，管道壓力降低，為保持壓力恒定，操作員需將閘閥調(diào)節(jié)至最大位，電機工作在工頻狀態(tài)，夜晚由于生產(chǎn)用水量的減少，造成管道壓力升高較多，操作員又需調(diào)節(jié)閘閥以維持壓力恒定，而電機仍工作在工頻狀態(tài)。既浪費了電能又同時增加了操作員的勞動強度，因此我們決定利用交流變頻器對其

4、電氣控制部分進行改造。22 變頻調(diào)速系統(tǒng)改造方案221系統(tǒng)參數(shù)(1)循環(huán)水泵型號離心清水泵10sh9；(2)配套電機型號J02924額定功率75kW額定電壓三相380V、50Hz額定電流1375A額定轉速1480rmin；(3)交流變頻器型號Vacon 75cx4電源電壓三相380440V、50Hz：(4)變頻器專用壓力傳感器型號PADA一2Y)(A)系統(tǒng)原理框圖及基本工作原理2221系統(tǒng)原理框圖2222 基本工作原理此變頻調(diào)速系統(tǒng)以泵的輸出壓力作為控制對象，利用變頻器和壓力傳感器組成閉環(huán)恒壓控制系統(tǒng)，所需壓力目標值由變頻器的面板直接設定，現(xiàn)場壓力由傳感器來檢測并轉換成直流電流信號(420mA

5、)反饋到變頻器內(nèi)部，變頻器通過內(nèi)置PI控制器進行比較計算，從而調(diào)節(jié)變頻器的輸出去改變電機實際運轉速度，達到恒壓控制的要求。具體動作原理：假設11為實測壓力電流值(4-20mA)，12為設定壓力電流值(420mA)，偽變頻器的輸出頻率(Hz)，n為電機實際運轉速度(rmin)，Q為泵的出水量(m311)，P1為實測壓力(MPa)，P2為設定壓力(MPa)。當11>12時，有12·11<0一fIn IQ IPl直至Pl=P2。當11<12時，有12-Il>0一ffn fQ fP1 f直至P1=P2，實現(xiàn)恒壓控制。223 3 調(diào)速系統(tǒng)元件選型2231 變頻器選型變頻

6、器額定工作電壓：三相380"440V、50Hz變頻器額定工作電流：In=11×Ie=11×1375=15125A按用戶手冊推薦，當應用于風機、泵類負載時，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Vacon75cx4通用變頻器。該變頻器有以下優(yōu)點：過載能力強，安裝、設定、調(diào)試方便，內(nèi)置PI控制調(diào)節(jié)功能，可很好地完成閉環(huán)過程控制，內(nèi)置具有平滑功能的加、減時間設定，能讓電機安全可靠地起動、停止。安裝方法：本系統(tǒng)對泵進行就地控制，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)下方設置有進氣通道，柜內(nèi)上方設置有排氣通道

7、，并加裝排氣扇，使排氣暢通，在進、排氣通道裝金屬絲網(wǎng)以避免灰塵、液體、異物進入柜內(nèi)，對金屬絲網(wǎng)定期進行清掃、保養(yǎng)。2232 壓力傳感器選型根據(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PBDA一2Y(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箔式電阻應變計及德國AMG公司生產(chǎn)的專用變送器集成電路組成。其技術參數(shù)：·信號輸出精度10級；·表面指示精度16級；·表頭量程范圍010MPa；·信號輸出420mADC；·工作電壓DC24V；·傳輸方式三線制；·防護等級IP30；·接頭螺紋M20&

8、#215;15；·使用溫度一2045。信號輸出線采用R、lrVP一3×075ram2屏蔽電纜接至變頻器內(nèi)部控制端子上。23 變頻調(diào)速系統(tǒng)電路設計231 主電路設計為保證設備可靠地運行，保留了原來的工頻主電路作為備用，僅增加變頻調(diào)速系統(tǒng)主電路。工頻、變頻主電路接線圖見圖1。圖1說明：Ll、L2、L3分別為三相交流電源。圖1變頻、工頻主電路接線圖QFl、KMl、KH分別為工頻主電路的塑殼空氣斷路器、交流接觸器、熱繼電器。QF2、KM2分別為變頻主電路的塑殼空氣斷路器、交流接觸器。QF3為雙投刀開關。型號為HSll-40039。變頻主電路元器件選型：QF2額定工作電壓三相380V

9、、50Hz額定工作電流In=15×Ie=15×1375=2065A型號選用Dz20Y一4003300額定電流250AKM2：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為250A。型號選用CJ20250注：Ie為電動機的額定電流。232 控制回路及變頻器內(nèi)部端子接線圖見圖2、3。圖2說明：SSTPl、SSTl、KMl、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、熱繼電器輔助觸點。SSTP2、SST2、KM2分別為變頻控制電路的停止按鈕、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上，增加變頻控制回路同時將工頻與變

10、頻回路的交流接觸器的各一對輔助常閉觸點進行電氣互鎖，保證操作的可靠性。圖3說明：端子4、5、6接壓力傳感器信號輸出端，即泵出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K作為變頻器運轉的外部起動、起動信號，本系統(tǒng)采用單刀單擲扳把開關。233 變頻器功能設置2331 基本參數(shù)預置首先將系統(tǒng)參數(shù)的功能碼01設置成5，功能碼02設置成0，其它參數(shù)的預置見表1。2332 變頻器目標值的表示方法：目標值的大小由壓力傳感器量程的百分數(shù)來表示。如傳感器量程為010MPa，當系統(tǒng)要求泵的出口壓力為O4MPa，則目標值表示為40。此值可通過面板鍵盤設定。2333 變頻器反饋值的表示方法：依據(jù)壓

11、力和電流成線性關系計算反饋電流值的多少。此值作為系統(tǒng)初次調(diào)試時檢查反饋信號正常與否的標志。3 系統(tǒng)初次調(diào)試31 采取“一、檢查電源及接線”、“二、空載運行”、“三、輕載運行”“四、滿載運行”的原則進行調(diào)試。具體過程是：檢查電源及主回路、控制回路接線是否正常。先去掉變頻器輸出端去電機的電纜，合上控制開關K起動變頻器運轉，因壓力反饋電流值為0 mA，根據(jù)Vacon Cx系列變頻器內(nèi)的PI控制調(diào)節(jié)功能原理，變頻器顯示屏上顯示的頻率應從0 Hz上升至50 Hz，目視變頻器運行是否正常。接上從變頻器輸出端去電機的電纜，將電機與泵的聯(lián)軸器拆除，起動變頻器，變頻器顯示屏上顯示的頻率還應從0 Hz上升至50

12、Hz，目視變頻器、電機運行是否正常，以此確定變頻器的各參數(shù)設定是否正常合理。將電機與泵的聯(lián)軸器接好，起動變頻器，通過面板設定壓力目標值，觀察變頻器顯示屏上顯示的頻率變化是否正常，并通過面板查看變頻器的輸出電壓、輸出電流、輸出轉矩、電機轉速等參數(shù)，觀察系統(tǒng)運行情況，以便發(fā)現(xiàn)變頻器和電機在運行中可能出現(xiàn)的問題。32 調(diào)試中遇到的問題321 在起動變頻器后，顯示屏上的頻率從0 Hz升到123 Hz便不再上升。用萬用表直流電流檔測反饋電流值、檢查控制電纜接線都正常，經(jīng)查原因是連接傳感器的屏蔽電纜的屏蔽銅網(wǎng)線未與變頻器內(nèi)的控制地相連，形成變頻器內(nèi)的控制線路虛地，使反饋電流值成最大，重新接線后，變頻器頻率

13、顯示正常，泵運轉正常。332 變頻器正常運行后，發(fā)現(xiàn)接在其輸入端的電流表(型號為6L2)無電流指示。經(jīng)分析認為：變頻器內(nèi)部的輸入電路實際上是一個帶有濾波電容器的三相橋式全波整流電路，由于電容器的充、放電使其輸入回路的電流波形發(fā)生畸變，從變頻器的輸入端向上至低壓配電柜中的交流接觸器下口線路上的電流波形均為脈沖波形，而6L2型磁電整流系電流表是無法測量脈沖波形，因而出現(xiàn)無電流指示。采用的解決辦法：選用電磁系電流表。但由于電流波形為非正弦波，存在一定的測量誤差。將電流互感器及電流表由原來變頻器的輸入端改接到輸出端。因變頻器的輸出端電流波形一般為含有高次諧波的正弦波，在測量精度要求不高的場合，6L2型磁電整流系電流表可滿足生產(chǎn)需要。為減少支出，采用第2種方法，改接后，電流表電流指示正常，與變頻器顯示屏上顯示的電流基本相同。4 變頻器常見故障及對策當變頻器出現(xiàn)一般性故障，將被關斷輸出，并在顯示屏上顯示故障代碼，對故障進行處理后可通過故障復位按鍵RESET進行復位，待故障信號消失方可重新起動變頻器。變頻器常見故障及對策見表2：表2變頻器常見故障及對策5 效果在變頻控制系統(tǒng)改造完成后，通過一段時間的運行，基本達到了改造的目的。51 克服了夜晚管道壓力高的問題，節(jié)約了電能和水資源，創(chuàng)造一定的經(jīng)濟效益，一年可直接節(jié)電約98300KWh，節(jié)約資金約51