變頻控制系統(tǒng)在大型脫水機中的應(yīng)用

一，大型脫水機能廣泛用于紡織業(yè)的染整、洗水、織造、賓館旅游業(yè)水洗物料的脫水以及陶瓷化工、選礦等廠家，目前國內(nèi)廣泛使用的主要有HSB型滑動支承式大型脫水機。

二，本文以HSB系列的大型脫水機為例介紹變頻控制系統(tǒng)的應(yīng)用。該脫水機主要由滑動支承組件、外殼組件、錐體轉(zhuǎn)筒組件、驅(qū)動電機等組成。電機的轉(zhuǎn)軸與錐體連在一起，當電機轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，帶水的紡織物在錐體轉(zhuǎn)筒內(nèi)，在離心力的作用下，紡織物的水甩向轉(zhuǎn)筒的外壁，從轉(zhuǎn)筒壁上的排水孔向底盤從地下排水道排掉，達到脫水的目的。整機支承在三個滑動支承座上，并設(shè)有振動振幅控制裝置，它控制由于紡織物在錐體轉(zhuǎn)筒內(nèi)放置不平衡、錐體在運轉(zhuǎn)過程中振幅超過了一定值時切斷主機電源，使機器停止工作，最終起到安全保護的作用。

三，本系列的大型脫水機的工作流程分為3個部分：

1、 進布方式：帶水的紡織物從落布架上進入到錐體轉(zhuǎn)筒中，此時脫水機以低速正向運行， 保證可以手工進行紡織物的堆放調(diào)整；

2、 脫水方式：帶水的紡織物在錐體轉(zhuǎn)筒的高速離心力作用下，達到脫水的目的，此時脫水機從低速逐漸加速，最終高速運行，然后在設(shè)定的脫水時間結(jié)束后，逐漸減速運行直至停止；

3、 出布方式：脫水后的紡織物從錐體轉(zhuǎn)筒經(jīng)過落布架輸送到成品車上，此時脫水機以低速反向運行。

四，大型脫水機變頻控制系統(tǒng)：

1、由于大型脫水機屬于大慣性、近似的恒轉(zhuǎn)矩負載，必須選用交流變頻器的基礎(chǔ)上配置制動單元和制動電阻才能滿足系統(tǒng)的要求。本系統(tǒng)采用的是華為TD2000-4T0110G變頻器，它具有優(yōu)化空間矢量PWM調(diào)制、轉(zhuǎn)矩補償、自動節(jié)能運行、電壓AVR自整定等一系列功能，其接線主回路和控制回路如圖2所示。

2、在TD2000變頻器的外圍線路中，主要分三個部分：(1)直流母線P、N端接制動單元P、N端，然后再由制動單元的P、PB端外接制動電阻BR，Tk為制動單元的內(nèi)部繼電器，當本單元出現(xiàn)故障時，Tk動作，通過變頻器的端子X3定義，瞬間封鎖U/V/W輸出，并在變頻器上產(chǎn)生故障信號。(2)控制回路輸入端子中，FWD/REV為正/反轉(zhuǎn)信號、X1/X2為定義為二段頻率設(shè)定的多功能輸入端子，其中FWD/REV/ X1/X2/COM互相配合實現(xiàn)脫水機的三種工作方式(即C1正向高速運行，C2低速正向運行，C3低速方向運行)；X3為定義為外部故障常開輸入的多功能輸入端子，配合制動單元的內(nèi)部繼電器Tk，實現(xiàn)制動保護。(3)控制回路輸出端子中，TA和TC為變頻器的故障指示，外接故障燈；FM和GND外接0~10V的直流數(shù)顯儀(頻率或轉(zhuǎn)速指示)；Y1和COM為開路集電極輸出，在本系統(tǒng)定義為“運行”信號。

五，變頻控制系統(tǒng)的制動特性

實現(xiàn)脫水機的制動特性必須包含制動單元和制動電阻。

六， 制動單元的設(shè)置和應(yīng)用

制動單元的安裝和配線必須注意下述幾點：(1) 安裝環(huán)境的溫度、濕度、腐蝕情況、通風情況等必須符合說明書要求；(2) 與變頻器相連時，請選用不同顏色的導線，防止P/N接反，否則將燒毀制動單元并損壞變頻器；(3) P、N配線需選用600V耐壓等級電導線，配線長度應(yīng)盡量短，如長度超過5M，需采用雙絞線。

七，本制動單元采用華為TDB-4C01-0150，它具有如下的基本功能：

1、參數(shù)設(shè)定

動作電壓設(shè)定：通過撥碼開關(guān)NO.3可以設(shè)定動作電壓設(shè)定值660V或710V(默認值)。

制動使用率：通過撥碼開關(guān)NO.1、NO.2可以設(shè)定制動單元的工作使用率，默認值為10%，但由于本系統(tǒng)對制動要求比較高，設(shè)置為75%。

2、 故障報警

模塊異常：當直流回路發(fā)生短路、過載或IGBT模塊損壞時制動單元報警，故障繼電器Tk動作，紅燈亮。

散熱器過熱：制動單元散熱器過熱報警，故障繼電器Tk動作，紅燈亮。

制動單元故障后，其內(nèi)部繼電器Tk馬上動作，通過對變頻器輸入端子X3的定義(F121=6 即將X3定義為外部故障常開輸入)即可瞬間封鎖U/V/W輸出，并在變頻器的OP面板為E015(即外部設(shè)備故障報警)。

3、制動電阻的選擇

在制動單元的工作剛才中，直流母線的電壓升降取決于常數(shù)RC，R為制動電阻的阻值，C為變頻器電解電容的容量。由充放電曲線我們知道，RC越小，母線電壓的放電速度越快，在變頻器中C保持一定的情況下，R越小，母線電壓的放電速度越快。

我們通常由以下公式求出制動電阻的阻值

式中：Uc 制動單元動作電壓值，一般為710V/660V

Tb 制動轉(zhuǎn)矩

Tm 電動機額定轉(zhuǎn)矩

本系統(tǒng)制動電阻采用2Kw/30歐姆的標稱規(guī)格，可以適應(yīng)自動脫水機的正常制動。

4、變頻器的參數(shù)設(shè)置

八，本系統(tǒng)采用華為TD2000系列的變頻器，為適應(yīng)大慣量負荷的運行需求，需要進行如下的參數(shù)設(shè)置：

1、啟動方式

參數(shù)號F21=2 轉(zhuǎn)速跟蹤再啟動

變頻器在啟動前，通過檢測電機的轉(zhuǎn)速和方向，實施對旋轉(zhuǎn)中電機的平滑無沖擊啟動。此種啟動方式特別適合停機狀態(tài)有正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的大慣性負載的瞬時停電再啟動。

2、停機方式

參數(shù)號F30=0 減速停止

變頻器在接到運行停止命令后，按照減速時間逐漸減少輸出頻率而最后停機。這時候的制動，就可以在此過程中自動加入。

3、過壓失速功能

參數(shù)號F38=1過壓失速功能選擇允許；F39=145% 過壓失速點為直流母線電壓基準值×145% ，變頻器在減速運行過程中，由于負載慣性的影響，可能會出現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速的實際下降率低于輸出頻率的下降率，此時電機會回饋電能給變頻器，造成變頻器直流母線電壓升高，到660V時制動單元動作，由于制動單元存在一定的使用率，如果高慣量的影響持續(xù)的話，就會出現(xiàn)直流母線電壓持續(xù)升高，此時若不采取措施，還是會出現(xiàn)過壓跳閘。因此，有了過壓失速保護功能，就能在減速運行中自動比較過壓失速點與實際的直流母線電壓，若后者超過了前者，就讓變頻器輸出頻率停止下降，直到再次檢測到后者低于前者時，才讓變頻器實施減速運行。

4、輸入輸出端子功能選擇

參數(shù)號F119=1 端子X1功能為多段頻率端子1；

參數(shù)號F120=2 端子X2功能為多段頻率端子2；

參數(shù)號F121=6 端子X3功能為外部故障常開輸入；

參數(shù)號F128=0 端子Y1功能為變頻器運行中信號；

5,、加減速時間

參數(shù)號F09=500 加速時間為500s；F10=550 減速時間為550s

由于負載慣性的影響，必須將大型脫水機電機轉(zhuǎn)速的加減速時間設(shè)定為合理的數(shù)值，如果時間過短，就會出現(xiàn)變頻器過流、過壓等故障；如果時間過長，設(shè)備的運行效率就會大大降低。