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變頻調速技術在入料泵中的應用

　　1 變頻調速理論

　　1.1 變頻工作原理

　　交流異步電機轉速與電源的頻率f成正比(n=(1-S)×60×f/p),改變定子供電頻率就改變了電動機的轉速,從而改變了電動機的輸入功率。變頻調速裝置是將電網50 Hz的交流電,變成頻率可調的交流電去驅動交流電動機實現調速的。其特點是效率高,沒有因調速帶來的附加轉差損耗,調速的范圍大、精度高、無級調速,大量節約電能。因其能方便實現與自動化控制系統間的通訊,使其在各領域得到廣泛的應用。

　　1.2 變頻調速節能原理

　　以變頻器對水泵的調速為例，變頻器所具有的節能空間計算方法如下。根據流體力學知識可知，P(功率)=Q(流量)×H(壓力)。流量Q與轉速n的一次方成正比，壓力H與轉速n的平方成正比。當水泵的效率一定，要求的流量Q減少時，可調節變頻器輸出頻率使電動機轉速n按比例降低。這時，電動機的功率P將按三次方關系大幅度地降低，比調節擋板、閥門節能百分之40到百分之50，從而達到節電的目的。例如一個功率為P0=55 kW的電動機，當轉速下降到原轉速的4/5時，由P=(4/5)3P0=64/125×55=28.16 kW，節電率為半分之四十八，當轉速下降到原來的1/2時，P=(1/2)3P0=1/8×55=6.875，節電率為百分之87.5。

　　2.控制原理

　　2.1 變頻器控制原理

　　將電源直接作為變頻器輸入電源,再通過變頻器輸出連接到電機�？蓪﹄妱訖C啟、停、轉速調整控制。裝置還提供報警指示、故障指示、待機狀態、運行狀態等保護信息及電流、轉速一些必要指示,方便操作人員進行操作控制。設有手動和自動兩種運行方式。

　　1) 手動方式時，通過控制柜上的啟動和停止按鈕控制水泵運行，可根據需要分別控制泵的啟停，該方式主要供設備調試、自動有故障和檢修時使用。

　　2) 自動運行時，直接可以從控制面板中將轉換開關打至自動位，按下啟動按鈕，變頻器輸出頻率從零開始上升，系統自動完成對泵的啟動、停止、循環變頻的全部操作過程，根據液位反饋自動調節水泵的轉速，達到保持液位穩定的目的。

　　2.2 液位控制原理

　　變頻器采用目前應用較為廣泛的PID控制技術，PID鑲嵌在變頻器的應用宏中，如根據液位調節頻率，同時根據PID調節參數使系統平穩運行，始終保持液位的穩定。在加壓入料泵應用中，把加壓過濾機槽體液位信號變成4～20 mA標準信號送入變頻器內置的PID調節器，經PID運算與給定液位參數進行比較，輸出運行頻率到變頻器，變頻器控制水泵的轉速以調節供水量，達到保持恒定的液位。圖1為PID液位控制原理圖。

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