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（广东岭南职业技术学院510663）
电锯惊魂:变频器维修技术
【摘 要】在实际生产中,电机所带动的负载通常是变化不定的.在机器设计的时候,一般是考虑到电机所要带动的最大负载来选定电机,这样在负载变小的时候,就显得设计参数裕度过大,使得能源使用效率低下,造成了能源的浪费.利用PLC与变频器相结合,自动根据负载的变化来调整电机转速,不但可以起到很好的节能效果,还可以减轻设备的机械负荷,延长设备的使用寿命,因此得到了广泛应用.
【关键词】PLC；变频器；风机；节能
一、引言
我国是一个人均能源相对贫乏的国家,人均能源占有量不足世界水平的一半,随着我国经济的快速发展,我国已成为世界第二耗能大国,但能源使用效率普通偏低,造成电能浪费现象十分严重.尽管我国电网总装机容量和发电量快速扩容,但仍赶不上用电量增加的速度,供电形势严峻,节能节电已迫在眉睫.利用变频器对拖动电动机进行变频调速从而实现节能的效果非常显著,因而得到了广泛应用.本文讲述一例用变频器多段速功能结合PLC实现风机调速的节能实例.
二、变频调速的原理
通常交流电动机的同步转速表达式为：
n＝60f（1－s）/p
式中n—异步电动机的转速；f—异步电动机的频率；s—电动机转差率；p—电动机极对数.
由上式中可知,转速n与频率f成正比,只要改变频率f即可改变电动机的转速,当频率f在0～50Hz的范围内变化时,电动机转速调节范围非常宽.变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的,是一种理想的高效率、高性能的调速手段.
三、利用变频器多段速功能结合PLC实现风机节能调速的实例
某公司有五台设备共用一台主电机为11KW的吸尘风机,用来吸取电锯工作时产生的锯屑.不同设备对风量的需求区别不是很大,但设备运转时电锯并非一直工作,而是根据不同的工序投入运行.设计11KW的吸尘风机是考虑到五台设备的电锯同时运转时所需的风量,但多数情况下都不是五台设备的电锯同时运转,这样就使得设计参数裕度过大,造成了资源的浪费.
1、提出改造方案.针对这种情况我们提出了如下改造方案：用PLC接收各机台电锯工作的信息并对投入工作的电锯台数进行判断,根据判断结果驱动相应的输出点动作来控制变频器的多段速端子,实现多段速控制,自动根据投入电锯的台数进行风量控制.根据投入运行的电锯台数实施五个速段的速度控制.速度设定方案如下：当运行电锯台数分别为1、2、3、4、5时,对应变频器输出频率分别为30、35、40、45、50.
PLC控制要求：PLC自动检测车间内电锯投入运行的实际台数,根据检测结果驱动相应的输出点动作来控制变频器的多段速端子,使变频器运行在相应的频率上,得到适当的风量.
2.方案的实施
1.电锯投入运行信号的采集.用电锯工作时的控制接触器的一对常开辅助触点控制一个中间继电器,中间继电器接入PLC的一个输入点,这样就实现了PLC对投入电锯信号的接收,改造简便.
2.变频器的参数设置
1）变频器参数的设定.我们使用的变频器是富士FRENIC5000G9S系列的.根据多段速控制的需要和风机运行的特点主要设定的参数如表1.
2）多段速控制时端子的组合.这个系列的变频器进行多段速控制的端子为X1（RL）,X2（RM）和X3（RH）.通过这三个端子的组合最多可以实现七段速度运行.进行五段速度控制时的端子组合如表2.
3.PLC的选取和程序的编写
1）根据改造输入输出点数的需求,PLC选取的是FX1S－14MR－001,其I/O总数共14个,其中输入8个,输出6个.
2.）PLC的程序主要分为三个部分,这种编程方法非常直观简单,很容易就能看懂.
其一是对电锯的运行和关闭信号脉冲的拾取；
其二是对运行的电锯数目进行计算；
其三是根据运算结果进行比较输出,以控制变频器多段速端子,程序（略）.
3.节能效果分析
1.理论节能分析.风机属于一种平方转矩负载,其转速n与流量Q,扬程H及泵的轴功率N的关系如下式所示：Q1＝Q2（n1/n2）H1＝H2（n12/n22）N1＝N2（n13/n23）
上式表明,风机的流量与其转速成正比,风机的扬程与其转速的平方成正比,风机的轴功率与其转速的立方成正比.可以十分明显地看出,采用调节转速的方法调节流量,风机的轴功率将以转速的立方比下降,电动机所用的功率将大为减小,是一种能够显著节约电能的方法.
根据车间设备运行的情况,相当于时常有三台设备运转,亦即改造后变频器时常运转在40HZ.根据同步转速公式n＝60f（1－s）/p和风机消耗功率与其转速三次方成正比可知,理论上改造前后功耗比为：P1/P2＝51.2％即改造后能耗只为改造前的51.2%,由此可见节能效果非常明显.
2.实测能耗.当变频器在50Hz和40Hz运行时在变频器输出侧实测数据：40Hz时电流为12.2A,电压250V；50Hz时电流为15.8A,电压为370V.则：P1＝1.732×250×12.2＝5.28kwP2＝1.732×370×15.8A＝10.13kwP1/P2＝52.1%
由于此系统中电机总功率比较小,因此变频器的能耗占的比重较大,实测值与理论计算值有微小差距.从实测的情况看,改造后每个小时能耗仍可节约4.85千瓦.
3.节能效果计算.改造前每年消耗的电能（按每天工作22小时,每年工作250天计）
W1＝10.13×22×250＝55715Kwh
改造后每年消耗的电能
W2＝5.28×22×250Kwh＝29040Kwh
则每年节约电能为W＝W1－W2＝26675Kwh,可见节能效果和经济效益相当可观.
【参考文献】
［1］张燕宾.变频调速应用实践［M］.北京：机械工业出版社,2000.12.
［2］王树.变频调速系统设计与应用［M］.北京：机械工业出版社,2005.4.
［3］侯世英.PLC教程［M］.北京：人民邮电出版社,2007.5.
总结：该文是关于变频器电锯论文范文，为你的论文写作提供相关论文资料参考。
电锯惊魂引用文献:
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