臺達變頻器在臥式螺旋離心機上的應用
加入技術(shù)交流群
摘 要：本文主要介紹臥式螺旋離心機的結構，以及臺達B系列變頻器運用在臥式螺旋離心機上的情況。
關(guān)鍵詞：臥式螺旋離心機 變頻器 共用直流母線(xiàn)
Abstract: The article mainly introduces the structure of horizontal Spiral centrifuge and Delta B-series inverter's application condition in horizontal Spiral centrifuge.
Key words: Horizontal Spiral centrifuge Inverter Common DC bus
1 引言
臥式螺旋離心機（簡(jiǎn)稱(chēng)臥螺離心機）如圖1，廣泛應用于石油、化工、冶金、醫藥、食品、輕工等部門(mén)。即可用于固體脫水和分級，也可用于液體的澄清，在離心機領(lǐng)域占有重要地位。由于這種離心機具有單機處理能力大、操作方便、能連續自動(dòng)操作、勞動(dòng)強度低、占地面積少以及維護費用低等優(yōu)點(diǎn)，所以自五十年代以來(lái)，螺旋離心機在污泥脫水中得到廣泛應用，逐漸取代其他脫水機械成為大型城市污水處理廠(chǎng)污泥脫水的首選設備。懸浮液通過(guò)在螺旋輸送器中心的進(jìn)料管進(jìn)入高速旋轉的轉鼓內，由于離心力的作用，較重或較大的顆粒被拋向旋轉的轉鼓內壁，通過(guò)螺旋小端的噴射孔噴出轉鼓，而較輕的固體顆粒及液相通過(guò)轉鼓大頭的溢流孔溢出轉鼓。懸浮液由一臺可實(shí)現無(wú)級調速的螺桿泵進(jìn)料。
圖1 臥式螺旋離心機
2 系統的要求
圖2 臥式螺旋離心機側面圖
臥螺離心機用雙電機驅動(dòng)（如圖2所示），與主動(dòng)件相連的電機處于電動(dòng)機工作狀態(tài)為主電機，與從動(dòng)件相連的電機由于轉鼓差速的作用始終處于發(fā)電機狀態(tài)的為副電機，兩者的轉速需要精確的配合。該傳動(dòng)方式早在60年代已應用于實(shí)驗室，但這種傳動(dòng)方式幾十年來(lái)沒(méi)有在工業(yè)上獲得廣泛應用，究其原因：關(guān)鍵在于副電機再生的電能在當初的技術(shù)條件下不能合理利用。所以，在大多數情況下，臥螺離心機的副電機都被取消，而安裝了渦流制動(dòng)器。
隨著(zhù)電力電子技術(shù)的快速發(fā)展,，近年來(lái)變頻器的性能價(jià)格比大大提高，母線(xiàn)共連的方案也日趨成熟，國內有很多離心機廠(chǎng)家都在探索雙電機雙變頻器的驅動(dòng)方案。在該方案中，主、副電機各用一臺普通變頻器驅?zhuān)绷髂妇€(xiàn)用適當的方式并接，較好的解決副電機持續發(fā)電的問(wèn)題。它的應用，在能源日益緊缺的今天，有著(zhù)特別重要的意義。
從發(fā)展趨勢看，臥螺的傳動(dòng)已經(jīng)從能耗嚴重的渦流制動(dòng)發(fā)展到目前最主流的雙電機雙變頻驅動(dòng)。
3 系統的控制方案
原理圖如圖3
圖3 控制系統原理圖
接線(xiàn)圖如圖4：
圖4 控制系統接線(xiàn)圖
在圖4中，空氣開(kāi)關(guān)是每個(gè)變頻器的進(jìn)線(xiàn)保護裝置，它應該采用帶輔助觸點(diǎn)的空氣開(kāi)關(guān)，這主要是因為接觸器的接通必須同時(shí)滿(mǎn)足空氣開(kāi)關(guān)的輔助觸點(diǎn)閉合和變頻器運行狀態(tài)正常這兩個(gè)條件，否則接觸器就斷開(kāi)。
由于實(shí)際工作現場(chǎng)的復雜環(huán)境往往會(huì )導致電網(wǎng)的波動(dòng)并產(chǎn)生高次諧波，使用進(jìn)線(xiàn)電抗器就能有效地避免這些因素對變頻器的影響，也可用于增加電源阻抗并幫助吸收附近設備投入工作時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓和主電源的電壓尖峰，從而最終保護變頻器的整流單元。
系統配置：300B43A變頻器控制主電機30kW，075B43A變頻器控制副電機7.5kW。變頻器動(dòng)作由面板按鈕來(lái)控制，頻率調整由面板電位器控制。面板上有轉速表，顯示電機的實(shí)際轉速，信號由變頻器模擬量輸出信號提供。
4 共直流母線(xiàn)的處理方法
對于通用變頻器而言，采用共用直流母線(xiàn)很重要的一點(diǎn)就是在上電時(shí)必須充分考慮到變頻器的控制、傳動(dòng)故障、負載特性和輸入主回路保護等。下圖所示為在其中一種應用比較廣泛的方案。該方案包括3相進(jìn)線(xiàn)（保持同一相位）、直流母線(xiàn)、通用變頻器組、公共制動(dòng)單元或能量回饋裝置和一些附屬元件。
圖5 變頻器共用直流母線(xiàn)示意圖
該方案有以下特點(diǎn)：
（1）使用一個(gè)完整的變頻器，而不是單純使用傳統意義上的整流橋加多個(gè)逆變器方案；（2）不需要有分離的整流橋、充電單元、電容組和逆變器；
（3）每一個(gè)變頻器都可以單獨從直流母線(xiàn)中分離出來(lái)而不影響其他系統；
（4）通過(guò)連鎖接觸器來(lái)控制變頻器的DC到共用母線(xiàn)的聯(lián)絡(luò )；
（5）快熔來(lái)保護掛在直流母線(xiàn)上的變頻器的電容單元；
（6）所有掛在母線(xiàn)上的變頻器必須使用同一個(gè)三相電源。
為確保變頻器上電后順利地掛上DC母線(xiàn)，或是在變頻器故障后快速地與DC母線(xiàn)斷開(kāi)以進(jìn)一步縮小變頻器故障范圍，使用在該場(chǎng)合的變頻器必須要有信號24VDC或干觸點(diǎn)信號輸出，其輸出信號至少包括：
（1）準備好信號：該信號輸出有效則表示變頻器無(wú)故障，母線(xiàn)電壓正常，可以接受啟動(dòng)命令；
（2）故障信號：該信號輸出表示變頻器故障。
FU為半導體快速熔斷器，額定電壓通?？蛇x700VDC，額定電流必須考慮到驅動(dòng)電機在電動(dòng)或制動(dòng)時(shí)的最大能量，一般情況下可以額定負載的125%電流即可。
MC為直流接觸器，額定電壓可選650VDC，其額定電流同樣須根據驅動(dòng)電機制動(dòng)時(shí)的最大電流來(lái)定，一般情況下可以選額定負載的120%電流。
5 參數設置
最高操作頻率設定 01-00=50
最大電壓頻率設定 01-01=50
最高輸出電壓設定 01-02=380
第一加速時(shí)間設定 01-09=180
第一減速時(shí)間設定 01-10=180
第一頻率指令來(lái)源設定 02-00=1
第一運轉指令來(lái)源設定 02-01=1
多功能輸出 03-00=20
模擬輸出信號選擇 03-05=4
多功能輸入指令五 04-08=30
6 測試數據
停車(chē)時(shí)進(jìn)線(xiàn)電壓：3PH 380VAC
母線(xiàn)電壓：535VDC
主電機運行頻率：49.1Hz
副電機運行頻率：38.4Hz
主電機工作電流：25A
副電機工作電流：7A
直流母線(xiàn)電壓：495V
制動(dòng)單元在變頻器速度穩定時(shí)沒(méi)有開(kāi)啟，母線(xiàn)電壓正常。
7 結束語(yǔ)
采用臺達雙變頻器控制的離心機，具有如下特點(diǎn)：
（1）低速力矩大，啟動(dòng)平穩；
（2）節能，共用母線(xiàn)雙電機雙變頻器驅動(dòng)在臥螺離心機上廣泛應用，即主、副電機各用一臺普通變頻器驅動(dòng)，其直流母線(xiàn)用適當的方式并接，較好的解決了這個(gè)問(wèn)題，在能源日益緊缺的今天,有特別重要的意義；
（3）調整方便，適用范圍更廣；
（4）簡(jiǎn)化機械結構，減少故障率。
評論