6ES7231-0HC22-0XA8常备现货

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一．   基本概况 

　　福建恒源自来水股份有限公司坐落在福建省三明市，担负着整个三明市民用水的供给以及福建三钢，三化两厂的工业用水，水厂共有水泵6台，包括有三台6KW的大功率水泵以及三台3KW的小功率水泵，在引进高压变频器以前，水厂采用的是通过调节阀门开度的方式来控制水的liuliang，通过这种方式进行调节，主要存在以下几个问题： 

    1、采用给水泵定速运行，阀门调整节流损失大、出口压力高、管损严重、系统效率低，造成能源的浪费。 

    2、当liuliang降低阀位开度减小时，调整阀前后压差增加工作安全特性变坏，压力损失严重，造成能耗增加。 

    3、长期的40～70％阀门开度，加速阀体自身磨损，导致阀门控制特性变差。 

    4、管网压力过高威胁系统设备密封性能，严重时导致阀门泄漏，不能关严等情况发生。 

    5、设备使用寿命短、日常维护量大，维修成本高，造成各种资源的极大浪费。 

　　解决上述问题的重要手段之一是采用变频调速控制技术。利用高压变频器对给水泵电机进行变频控制，实现给水liuliang的变负荷调节。这样，不仅解决了控制阀调节线性度差、纯滞延大等难以控制的缺点，tigao了系统运行的可靠性；更重要的是减小了因调节阀门孔口变化造成的压流损失，减轻了控制阀的磨损，降低了系统对管路密封性能的破坏，延长设备的使用寿命，维护量减小，改善了系统的经济性，节约能源。 

二．泵类负载变频调速基本原理  

　　借助改变泵的转速来调节liuliang，这是一种先进的电子控制方法。转速控制的实质是通过改变所输送液体的能量来改变liuliang。因为只是转速变化，阀门的开度不变，如图2所示，管阻特性曲线R1－Q也就维持不变。额定转速时的扬程特性曲线Ha－Q与管阻特性曲线相交于点A，liuliang为Qa，出口扬程为Ha。 

　　当转速降低时，扬程特性曲线变为Hc－Q，它与管阻特性曲线R1－Q的交点将下移到C，流变为为Qc 。此时，假设将liuliangQc控制为阀门控制方式下的liuliangQb，则泵的出口压头将降低到Hc。与阀门控制方式相比压头降低了：ΔHc=Ha-Hc。据此可节约能量为：ΔPc=ΔHc×Qb。与阀门控制方式相比，其节约的能量为：P＝ΔPb+ΔPc＝（ΔHb－ΔHc）×Qb。

　　将这两种方法相比较可见，在liuliang相同的情况下，转速控制避免了阀门控制下因压头的升高和管阻增大所带来的能量损失。在liuliang减小时，转速控制使压头反而大幅度降低，它只需要一个比阀门控制小得多的，得以充分利用的功率损耗。泵的效率特性曲线η－Q，如图3所示。随着转速的降低，泵的高效率区段将向左方移动。这说明，转速控制方式在低速小liuliang时，仍可使泵机高效率运行。 

三．   经济型系统调度方案 

　　自来水厂引进的九洲高压变频器是“一拖三”型变频器，既变频器配套三个旁路柜，分别与三台电机相连，通过旁路柜的刀闸对三台水泵进行工频转换，当一台水泵处于变频状态时，其余两台水泵处于工频运行状态。由于水厂此前已经进行了节能运做，对其中的两台水泵（一台国内生产，另一台为德国生产）已经进行了切削，水轮叶的面积大大缩小，使水泵的额定功率变小，节能空间也不如切削之前的效果好，经过我方变频调试人员同用户的共同协商，决定以其中一台未经过切削的#10水泵为主水泵，两台#9，#13水泵为备用泵。 

三化，三钢为自来水厂的两个供水大户。其中两厂的情况如下： 

　　1．自来水厂的主要供水单位有两家，而两家共用一个进水母管。 

　　2．三化，三钢的母管扬程大约差4米左右，三钢为扬程低者。 

　　3．三钢由于过去需水量比较大，由于特殊工况要求，水量补充不允许中断，厂内在近年建立了一个比较大的蓄水池，因次所需水量较小，而三化所需水量较大，三化所需水量大约为三钢的1-2倍。 

　　4．由于过去通过调节阀门控制水量大小，现在两厂阀门皆没处在全开状态。 

　　5．由于两厂水量调节需通过用户观察员，用户操作员，用户调度，水厂调度，水厂操作员几个环节，信息流通不是很快捷，阀门调节比较频繁。
 
　　6．三化总共有九个进水阀门，其中6个供清水用，3个供钢厂工业用水，但清水用水比较少，而阀门却多，工业用水需求量大，而阀门却少，这就造成蓄水池大量溢水，资源浪费严重。 

　　高压变频器是一种新型的高科技节能产品，它的节能原理是取代了原有的控制阀门调节变为电动机转速调节，根据上诉情况，我们提出了以下经济性运行方案： 

　　1．在水厂操作车间安装三化，三钢水liuliang表，这样可以时时观测到供水量，方便的对水量进行调整。 

　　2．经常了解三钢，三化进水阀门的开度情况，确保三化阀门为全开状态。 

　　3．   通过进10天的调试过程，我们发现三化水量在2700吨，三钢水量为2000吨即为长期供水水量的佳值。 

　　4．   如果三化要加水，调度要了解三化需加水量，例如300吨，在通知水厂操作车间以liuliang表显示为基础，调节变频器频率，使三化水量加大到300吨为止。 

　　5．   加减水量后，要了解三化水量情况，满足后即调回正常供水情况。 

　　6．   长期供水中，三钢阀门有开大或开小的情况，如果开大阀门即三钢水量增大了，此时调节变频器频率满足三化供水要求，如关小阀门即三钢水量减小，此时三化水量明显增大，要即时调节变频器频率，使其达正常供水状态，避免三化调节阀门。三钢供水稳定后要提示他把阀门关到正常情况，调节变频机组恢复到正常的供水环境。 

　　7．   变频机组#10可提供0-6000吨水量，若需水量大于6000吨，此时需加一工频运行小机组，可通过对变频器的调节控制水量，尽量不要使变频器长期运行在50HZ工频环境下。 

四．变频改造后的效益计算 

　　我们从水泵调速节能原理得知，当水泵拖动电机工频运行时，出力为额定值，转速及功耗为额定值，当采用变频调速时，可以按需要升降电机转速，改变水泵的性能曲线，使水泵的额定参数满足工艺要求，根据水泵的相似定律，变速前后liuliang、扬程、功率与转速之间关系为：  
Q1/Q2=n1/n2 
H1/H2=（n1/n2）2 
P1/P2=（n1/n2）3 
Q1 、H1、P1—水泵在n1转速时的liuliang、扬程、功率； 
Q2、H2、P2—水泵在n2转速时相似工况条件下的liuliang、扬程、功率 

　　假如转速降低一半，即：n2/n1=1/2，则P2/P1=1/8，可见降低转速能大大降低轴功率达到节能的目的。从上图中可以看出：当转速由n1降为n2时，水泵的额定工作参数Q、H、P都降低了。但从效率曲线η-Q看，Q2点的效率值与Q1点的效率值基本是一样的。也就是说当转速降低时，额定工作参数相应降低，但效率不会降低，有时甚至会tigao。在满足操作要求的前提下，水泵仍能在同样甚至更高的效率下工作。 

　　为了使测量的数据更加真实，我们在高压变频稳定运行之后又进行了72小时的节能测试，我方调试人员在72小时之内时时记录数据，包括电机电流，出水量，电机温度，母管压力，频率，水位深度等，以便更准确的进行节能计算。如下表所示： 

　　母管压力均在0.212-0.228MPa之间，水位深度为8.88-8.93米，频率保持在44HZ-46H，按场年均单耗132kwh计算，三天的平均节电率为15 %，在厂方已经采取了多次节能措施的前提下，能达到这样的节能效果，客户十分满意。 

五． 使用变频器的附加效果 

　　使用变频器不但可以节能降耗，它的的许多附加效果也是值得称道的。
 
1、减少电机启动时的电流冲击 

　　电机直接启动时的大启动电流为额定电流的7倍；星角启动为4.5倍；电机软启动器也要达到2.5倍。观察变频器起动的负荷曲线，可以发现它启动时基本没有冲击，电流从零开始，仅是随着转速增加而上升，不管怎样都不会超过额定电流。凝泵变频运行解决了电机启动时的大电流冲击问题，消除了大启动电流对电机、传动系统和主机的冲击应力，大大降低日常的维护保养费用。  

2、延长设备寿命  

　　使用变频器可使电机转速变化沿凝泵的加减速特性曲线变化，没有应力负载作用于轴承上，延长了轴承的寿命。有关数据说明，机械寿命与转速的倒数成正比，降低凝泵转速可成倍地tigao凝泵寿命，凝泵使用费用自然就降低了。  

3、降低噪音  

　　我厂水泵改用变频器后，降低水泵转速运行的噪音大幅度地降低，当转速降低50%时，噪音可减少十几个分贝。消除了停车和启动时的打滑和尖啸声，克服了由于调门线性度不好，调节品质差，引起管道锤击和共振，造成给水系统上水管道强烈震动的缺陷，在水泵变频运行后，噪音、振动都大为减少，变化相当可观。 

　　水泵推广使用变频调速器，可以大幅度降低厂用电率，减少发电成本，tigao竞价上网的竞争能力。

1 引言 
 
    随着社会的进步和发展，环境要求的不断tigao，消防意识也越来越被人们重视。应急供电系统（EPS）以其特有的优越性将被人们认识和采用，在一个工程中，它可以灵活的运用在消防供电回路末端、个别重要场合等多种情况。在选择应急电源上，不再只局限于柴油发电机了，因为它们各自的特点分别适用于不同的工程，这将为整个社会的安全提供更有力的保障。EPS应急电源已被广泛应用于建筑电气领域和特殊应急供电场合。随着社会发展，越是信息化、现代化，就越依赖于电力。突然的断电必然会给人们正常的生活秩序和学习带来影响，尤其是对于生产、生活中特别重要的负荷，一旦中断供电，将会造成重大的经济损失。电力故障具有突发性，不以人们的意志为转移，电网设施再先进，意外的断电也在所难免。目前，城市供电系统的安全对策一般是采用并网供电，为城市电力提供可靠的电源保护。但从企业及工业、民用建筑使用情况来看，仅仅靠公用电网还远远不够，必须具备应急供电系统（EPS），其重要性是在事故发生的情况下确保提供所需的应急电力，以有效降低因为断电而造成的损失，为人们生产和生活安全提供保障。EPS也被称为“城市生命线系统”的重要组成部分。 就应急电源所带的负载类型来看, 消防泵负载是电动机负载，因电机类负载存在起动的问题，现在的应急电源系统已有大部分直接使用变频器作为逆变器，这样既解决了大功率应急电源的成本问题，又可用变频器作为电机的起动装置，降低了电机的起动电流，就可以降低应急电源的容量，使应急电源的投资成本降低。

2 变频器在消防应急电源EPS系统中应用原理： 

2．1．此系统包括：

   充电电路 ,蓄电池组,变频器及控制电路,滤波电路,隔离变压器,接触器或晶闸管,控制电路,各种负载等。

2.2工作原理 
   
    三相动力变频应急电源供电对象和控制对象是电动机，那么设计思路要围绕电动机的特性而设计，要考虑电机的启动、调速、停止，要避免电机起动过程中的冲击电流。当三相输入市电，正常时经整流后给逆变器提供直流电，经充电器对蓄电池组充电,蓄电池组处于全浮充状态，蓄电池组的电压比变频器支流环节的电压略低，比如，变频器直流环节的电压为513V，蓄电池组的电压为500V；当三相输入断电或异常时，自动转换由蓄电池组给变频器提供直流电。当需要电机负载工作时，送给变频器运行信号，变频器会立即启动并输出,输出经LC电感电容滤波并且经隔离变压器供给各种负载。变频器的频率给定可采用面板控制，也可采用远程给定，当然也可采用闭环工艺控制。  
 
2.3变频器的选择 
 
    变频器的选择要从实际出发，由于在这里对变频器能使用到的功能不多,选择变频器主要考虑三个因素：质量、价格和可操作性。 
变频器是整个应急电源的核心部分，变频器质量将很大程度上决定应急电源的质量。变频器本身的功率器件，整流模块以及IGBT模块应有适当的余量，以保证承受蓄电池电压接入时的冲击。 可操作性，指变频器要便于二次开发，能比较容易引出P/N端，外空端子接线等，还能比较容易的调整欠、过压点。普传7100系列变频器可以达到以上要求,并且风扇采用电源板上的DC24V,不必考虑停电时给风扇供电.
 
2.4使用变频器后的优点 

    由于变频器是根据电机为对象而设计的，有很多优点。 
    1、参数设置简单,接口电路丰富，扩展功能多。 
    2、启动电流小，对电机可实现软起软停。 
    3、对电机进行保护，包括欠压、过压、过载、缺相等。 
    4、降低噪音。 
    5、提供150%，一分钟的过载能力。 

3 变频器参数设置及控制:
   
    将主控制板上的V1与V2口及FWD与COM用短接线短接,将参数F04设为1,将参数F05设为3,掉电追踪和启动追踪设为有效,其它采用出厂值,即运行方式为端子台控制,调速方式自动运行到50HZ,掉电后可瞬间追踪继续运行.

4 变频器常见的故障现象及排除措施:

5 结束语:
   
    实验表明普传科技变频器7100系列在建筑行业消防应急电源系统中应用稳定，但实际使用中对三相动力变频应急电源提出更多的要求，包括：减小转换等待时间，减少切换冲击电流，甚至于无扰切换。使得三相动力变频应急电源更加向在线式UPS靠近。更为合理的设计，应该是把在线式UPS与变频器技术结合起来。在线式UPS具有成熟的整流、电池管理技术；变频器具有成熟的变频控制技术，两者的有机结合将是这一应用领域的终发展方向。在需要应急电源供电的机电动力领域，变频器又将大显身手。

系统原理  

    变频器调速的原理是将交流变成直流。平滑滤波后再经过逆变回路，将直流变成交流，使电机获得无级调速所需的电压和频率，从而直接改变和控制电机的输出轴功率。

    控制单元选用阿尔法风机泵专用型变频器，执行单元为风机A,风机B，控制参数为集气管压力。当集气管中实际压力产生变化时，通过压力变送器将测出的压力信号转换成4～20mA电 流信号，变频器再通过输出不同的电压和频率来控制风机的转速，从而改变风机的liuliang。如图。

    一台变频器，可切换拖动风机A、风机B中进行变频运行，二台风机之间若设有切换互锁，没有切换上的风机仍可按原系统方式进行工频运行。

    本控制系统具有良好的人机界面，能显示变频器的输出频率，集气管压力控制参数以及故障情况， 易于安装操作。

    变频器投入自动运行后，系统根据集气管压力的大小自动调节变频器的输出频率 ：集气管压力高于设定值时，变频器的输出频率增加，使风机转速加快，抽气量增加；集气管压力低于设定值时，变频器的输出频率减小，使风机转速下降，减少抽气量。
 
    系统特点
 
    在工况相同的情况下，系统耗电比以前下降40%左右，节电效果十分显著。

    软起动功能，减少了大电流起动对电机冲击，也减小了大电流起动给电网的冲击。

    保护功能：过电压、欠电压、过流、过载、过热，可有效避免由此引发的各种故障，并且能提供故障信息，方便查找。

    降低电机的转速，减少设备的磨损，延长了风机的使用寿命。

    tigao了自动化程度，减轻了操作人员的劳动强度。

引言

    iAStar电梯专用变频器独特的全领域、全自动力矩tisheng功能在电梯拖动中能获得良好的舒适感和稳定性。 可以接受控制器如PLC等的多段速频率指令或者模拟电压、电流指令;可以通过自学习适应各种电机并获得良好的矢量控制特性;低速下平稳启动性极好;硬件可靠性与性价比极高。

    VVVF型电梯的基本原理 
    根据电机学理论，交流电动机的转速公式为:
    n=60f （1-s）/p 
    上式中: f为定子的电源频率; p为极对数;
            s为转差率;   n为转速。 
    交流电机可有以下几种调速方法:
    （1） 改变电机极对数p，可以改变电机转速。这是交流双速梯采用的调速方法。
    （2） 通过调整定子绕组电压大小来改变转差率s, 以达到调速目的。这是交流调速梯采用的调速方法。
    （3） 改变定子电源频率f也可达到调速目的，但f大不能超过电机额定频率。电梯作为恒转矩负载调速时为保持大转矩不变，根据转矩公式M=CmФIcosφ式中Cm为电机常数，I为转子电流，Ф为电机气隙磁通，cosφ为转子功率因数。必须保持Ф恒定，又根据电压公式U=4.44fWkФ，式中U为定子电压，f为定子电压频率，W为定子绕组匝数，k为电机常数，必须保持U/f为常数，即变频器必须兼备变压变频两种功能简称为VVVF（Vary Voltage Vary Frequency）型变频器, 这就是VVVF型电梯的基本控制原理。
    
    选择功率与其他配件
    通常变频器在电梯应用中还需要制动单元与制动电阻，在再生状态时获得足够的制动力矩; 还需要配置PG速度卡获得编码器的速度反馈信号; 在长期发电机运行及其他特殊场所还需要配置交流电抗器。变频器一般按照电机的功率放大一级选择，为了获得变频器理想的控制性能，一般变频器功率应当满足下式: 
    变频器功率≥K×1.732×Vm×Im
    其中，K为电流波形校正系数，Vm为电机额定电压，Im为电机额定电流。 

    制动单元的选择
    在变频器应用中当轿厢空载上升或重载下降时，拖动系统存在位能负荷下放。电动机将处于再生发电制动运行状态，使电动机回馈的能量通过逆变环节中并联的二极管流向直流环节给滤波电容器充电。当回馈能量较大时，会引起直流环节电压升高发生故障，电动机急速减速也会造成上述现象。解决办法是在变频器直流环节并联制动单元和制动电阻。制动单元是变频器一个可选组件，内设检测和控制电路，其工作时对变频器的直流回路电压进行在线检测。当电压超过设定允许值时，触发制动器晶体管导通，经电阻释放能量维持变频器的直流母线电压在正常工作范围内，一个制动单元可并联几个电阻，视工况而定。 

    电阻的选择
    电阻的选择非常重要，电阻选择过大则制动力矩不足，电阻选择过小则电流过大、电阻发热等问题难以解决。一般我们推荐的电阻功率和阻值内选择，对于tisheng高度较大、电机转速较高的情况可以适当减小电阻以得到较高的制动力矩，如果小值不能满足制动力矩的话，要更换大一级功率的变频器。 
    制动单元和制动电阻应根据回馈大能量及时间来选用。一般制动电阻器的选择应使制动电流Is不超过变频器的额定电流Ie，制动电阻大功率Pmax要小于1.5倍的变频器功率，与过载系数相乘。过载系数与减速时间和持续制动时间有关，具体要厂家提供电阻器过载系数及参数样本。
    采用制动电阻消耗电机再生制动时送回直流回路的电能，变频器制造厂家通常提供用户可选件—制动单元及制动电阻。制动过程中，当直流电路电压高于正常电压70V时，制动单元中的IGBT进行直流斩波，使制动电阻流过电流消耗再生电能。 

    PG卡
    PG卡一般选择PG-B2，仅在编码器为线输出或者需要编码器脉冲在2000p/r时选择PG-X2，速度卡均可提供大32分频输出，可供控制器计数使用。 

    光电编码器
    选用增量式600p/r，推挽放大输出，A相B相Z相原点信号，轴径8mm中空型的编码器。 

    系统组成
    系统的硬件结构如图1所示，主要由下列部分构成:
    

    图1     硬件组成图

    iAStar电梯专用变频器可实现平稳操作和jingque控制，使电动机达到理想输出。并将无PG的U/f控制、无PG矢量控制、有PG的U/f控制、有PG矢量控制的四种控制方式融为一体，其中有PG矢量控制是适合电梯控制要求的。容量选择好是采用大一数量级选配，电梯电动机一般选llkW或15kW的异步电动机。即11kW的电动机选15kW的变频器，15kW的电动机选18kW的变频器。

    变频器参数设置
    由于采用PLC 作为逻辑控制部件，故变频器和PLC通讯时采用开关量而不用模拟量。下面介绍几个主要参数的设置:为了减小启动冲击及增加乘客的舒适感, 其调速系统的速度环的比例系数宜小些，而积分时间常数宜大些，故选C5-01=5,C5-02=2s。为了tigao运行效率，快车频率应选为工频，而爬行频率要尽可能低些，以减小停车冲击，故选Dl-02=50Hz, Dl-03=5Hz。检修慢车频率可选Dl-09=12Hz。而“S”曲线特性可防止启动、换速或停止时产生振动, 这在电梯中为适用, 可使乘坐舒适感大大改善。 该变频器的故障诊断、检测、记忆等功能对系统维护亦非常方便、实用。为了保证平层精度及运行的可靠性, 曳引电动机的转速控制应是闭环的, 其转速的检测由和电动机同轴旋转的旋转编码器完成。必须保证旋转编码器和电动机连接时的同心度和可靠性, 以保证速度采样的准确度。变频器其他常用参数可根据电网电压和电机参数直接输入。电梯运行理想曲线如图2。为使变频器工作在佳状态, 在完成参数设置后, 需使变频器对所驱动的电动机进行自学习, 其方法是:将曳引机制动轮与电动机轴脱离, 使电动机处于空载状态, 启动电动机，变频器便可自动识别并存储电动机有关参数, 使变频器能对该电动机进行佳控制。至此, 变频器参数设置完毕。

图2    电梯运行理想曲线

结束语

    本系统投入运行应用效果表明该电梯舒适感好, 安全性高, 采用矢量控制变频调速节能效果明显。节电率20%以上, 每年节约电1万余kWh。维护费用大幅度降低, 每年可节约万余元, 受到用户好