电气自动化变频调速技术应用分析

电气自动化变频调速技术应用分析

赵增金

濮阳龙丰纸业有限公司 河南濮阳 457000

摘要：绍纸机对传动系统的要求、变频器工作原理，阐述如何运用变频器实现现代高速纸机的速度、负荷、张力的控制本文主要分析电气自动化变频调速技术应用分析

关键词：电气自动化；变频调速技术；应用探究

引言

变频调速技术的运用相对于传统落后调速技术来说，其能够发挥出的作用是最直接的，优势也是最明显的，不仅能够满足当今社会对于工业生产商品的工艺需求，还能够起到明显的节电效果，并在技术应用过程中，给企业带来更大的经济收益。

1、电气自动化变频调速技术概述

在电气领域中有着这样一门学科，名为电气自动化，其全程为电气工程及其自动化专业，这是一门近年来随着科学技术发展而兴起的新兴学科，主要与人们日常生产生活联系较为紧密，作为电气信息领域新兴技术产业的主要组成部分之一，在社会各界的不同领域中得到了广泛的运用，且在社会逐步发展中发挥着愈加重要的推动作用。在电气自动化技术中包含着多种技术内容，本文重点讲述变频调速技术。这门技术是电气自动化领域中较为重要的一类工业技术，其主要的工作原理是通过更改电动机工作时所使用的电源的频率来合理调节电机转速，主要帮助电机的转速与工作电源输入的频率形成关系正比。这样的技术调节能够帮助相关工作人员对电机保持更加精准地控制，并针对出现类似于交流电机方面的问题能够及时提供相应的解决措施。变频调速技术在实际技术运用上需要根据工艺的需求来进行选择，首先在实施与运用过程中要能够充分满足工艺以及设备的需求，同时还需要能够满足节约电能的需要。例如在电梯上的运用，以往传统的调速技术设置会让整部电梯在上升或者下降的过程中速度不能达到有效把控，而变频调速技术能够让乘客在乘坐电梯的过程中感受不到速度的突然变化，在往较高的楼层上升时速度也有明显保障。又或者在供水领域，如果一直采用恒压供水，没有运用变频技术，供水的水泵就会一直保持额定的转速进行工作，水压也会因为用水量的变化而忽高忽低，如果采用变频调速技术，就能够设定一个固定的水压值，用水量大的时候转速就会加快，用水量较少时转速也会相应减慢，这就能够保证满足供水需求，同时也能够达到有效的节电效果。

2、变频调速技术主要特征概述

随着电力电子技术及计算机控制技术的发展，尤其是20世纪70年代大规模集成电路和计算机控制技术的发展，及80年代中期门极可关断晶闸管GTO、绝缘栅双极晶体管IGBT等大功率半导体器件的相继出现，交流变频调速技术的飞速发展，特别是Siemens、ABB、东芝、三菱等世界著名的电气公司在这方面的开发与研究尤为突出，使得变频器、PLC、工业计算机、通讯等先进技术在纸机驱动领域得到了广泛应用，纸机的速度、幅宽、产量及运行稳定性都有了大幅提高。

我公司年产25万吨低定量涂布纸和新闻书写纸，预计于2009年初投产，该纸机是由芬兰Metso公司生产的具有世界领先水平的现代化高速纸机，由网部、压榨、烘干、压光、涂布、超级压光和卷曲等部组成，设计车速为1600m/min，爬行车速为15m/min,卷曲纸幅为7220mm，传动点共77个。

3、变频调速技术在电气自动化当中的具体应用

3.1变频器在纸机控制中的应用

1）速度控制

在传动控制系统中，操作人员设定速度给定值经PLC计算速比后传输到纸机各分部主传动点的变频器上，使纸机各分部主传动点间形成了只要其中一个点的速度进行调整，其后的每一个传动点也随之快速调整，即速度级链，这种速度级链能够同时满足稳速运行和加减速动态过程的同步性，提高系统的动态效应；电机实际运行的速度值和给定速度构成的闭环回路，通过变频器PID矢量控制器自动调整电机运行速度的设置值，提高了速度控制的精确度。这样就满足了纸机速度控制要求，避免了纸张断裂、卷曲、褶皱、压痕等现象的出现，保证了纸张质量，从而提高了生产效率。

2）负荷控制

在纸机的烘缸、压榨、压光等分部有柔性联结的传动点间，不仅要求速度同步，还需要负载率的均衡时,PLC负荷分配子程序运行，变频器PID矢量控制器自动调整电机运行电流,达到负荷分配和控制的要求，防止传动点过载、过流、过压等引起撕坏毛布、损坏变频器和机械设备事故的发生。

3）张力控制

在纸机收放卷的系统中，张力控制靠变频器在转矩控制模式下运行来实现，将给定信号设定在某一值下不变，则电动机的电磁转矩也将不变，而动态转矩则随着卷径的增大而变为负值，拖动系统将处于减速状态，所以改变给定转矩的大小，可以改变卷绕的松紧程度，保证纸幅的张力相对平稳。

3.2等速区间的超速控制保护

在工业电气企业，电机拉动设备得到了广泛的应用，通常情况下，电机拉动设备在等速区间运行，利用变频调速技术，在点击拉动设备发生过载或者超速运行的情况下，能够及时的发出预警，从而实现等速区间的超速控制保护。一般情况下，点击拉动设备的正常工作速度大概在设备运行既定的15%以下，如果速率显示已经超过既定速率的话，变频调速系统就会减慢运行速度，将设备安全回路架构隔开，在这个过程中还会启动紧急制动设备来降低运行速度。总之，为了实现等速区间的超速控制保护，在设备运行过程中，控制保护的设置要求以下两点：一是速度控制不能超过10%，二是在正常速度运行过程中要保持系统的稳定性。

3.3节能降耗方面的应用

由于电气设备运行过程中普遍存在着电气设备高负荷、高能耗的问题，不仅生产效率低，生产成本高，还对环境造成了破坏，变频调速技术在电气自动化控制领域的节能降耗方面具有非常好的应用效果，利用变频调速技术可以根据实际生产情况和社会运行参数实现电流的优化配置，在确保能够满足工业生产需求的前提下提高电能的利用率，减少资源浪费、节约生产成本，有效提高经济效益，除此之外，变频调速技术还能够对设备的运行状态进行实时监控，了解设备的电能供应情况，当电压电流超过一定范围的标准额定值之后，变频器系统就会发出预警。

3.4自适电动机模型单元中的应用实践

变频调速技术的推广与应用为电气自动化控制设备的实时监测提供了实现条件。以电动机设备为例，操作人员通过运用变频调速技术，可以针对电动机输入电压与电流等数值问题进行实时监测，并针对电动机各项参数问题进行精准识别，一旦发现异常问题，必须及时排除故障，确保设备运行安全。其中，电动机模型单元作为转矩直接控制体系的重要构成部分，自引入变频调速技术以来，在转速精度控制以及闭环转速反馈效果方面，基本上达到了促进电气自动化控制系统的整体运行效果。在电机单元模型中，变频调速技术能够根据电动机电压和电流等参数做出有效的判断，并对电气自动化装置运行的基本参数进行数据采集，从而确保自动化系统能够稳定的运行，除此之外，变频调速系统能够及时的将数据保送到客户终端，结合电流值进行细致的规划，利用对应的数值进行，体现出了较高的报送和反馈效率。在电机单元模型中，变频器的选择非常关键，通常都会对芯片的功能进行考察，选择功能过关、结构优质的变频器应用在电气自动化控制系统中，通过数据编码实现电路模块的对应。

结束语

在纸机传动系统中，变频器不但具有调速范围广、精度高、动态响应好等优点，能够较好的实现速度、负荷和张力的控制，提高产品质量和生产效率，并有显著的节能效果，还被广泛应用于备浆、压缩空气、化学品制备及传送、水和通风等其它纸机系统中。

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