庄闲和游戏-变频器在工业领域应用案例pdf

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　　时代变频器 应用案例手册 1 时代变频器在恒压供水行业的应用 一、概述 恒压供水是指在供水网中用水量发生变化时，出口压力保持 不变的供水方式。供水网系出口压力值是根据用户需求确定的。 传统的恒压供水方式是采用水塔、高位水箱、气压罐等设施实现 的。随着变频调速技术的日益成熟和广泛应用，利用变频器、PID 调节器、单片机、PLC等器件的有机结合，构成控制系统，调节 水泵的输出流量，实现恒压供水。该技术以在供水行业普及。变 频恒压供水系统主要特点： 1、节能，可以实现节电20%-40%，能实现绿色用电。 2、占地面积小，投入少，效率高。 3、配置灵活，自动化程度高，功能齐全，灵活可靠。 4、运行合理，由于是软起和软停，不但可以消除水锤效应， 而且电机轴上的平均扭矩和磨损减小，减少了维修量和维修费用， 并且水泵的寿命大大提高。 5、由于变频恒压调速直接从水源供水，减少了原有供水方 式的二次污染，防止了很多传染疾病的传染源头。 6、通过通信控制，可以实现无人值守，节约了人力物力。 二、变频调速恒压供水设备的主要应用场合 1、高层建筑，城乡居民小区，企事业等生活用水。 2、各类工业需要恒压控制的用水，冷却水循环，热力网水 循环，锅炉补水等。 3、中央空调系统。 4、自来水厂增压系统。 5、农田灌溉，污水处理，人造喷泉。 6、各种流体恒压控制系统。 三、变频恒压供水设备的系统组成 变频器是整个变频恒压供水系统的核心部分。其系统组成框 图见图1 2 图1 变频恒压供水系统框图 图中，水泵电机是输出环节，转速由变频器控制，实现变流 量恒压控制。变频器接受PID控制器的信号对水泵进行速度控制， 压力传感器检测管网出水压力，把信号传给 PID控制器，通过 PID控制器调节变频器的频率来控制水泵的转速，实现了一个闭 环控制系统。如果变频器本身具有PID调节功能，可以不选用外 置PID调节器。 四、时代TVF2000系列变频器在变频恒压供水系统中的应用 和设置步骤 时代TVF2000系列在变频恒压供水系统有多种应用方式， 现以内置PID调节器和外置PID调节器组成的两种一控一供水系 统简要介绍一下时代TVF2000系列变频器的简易电路和设置步 骤。 1、 外置PID调节的变频恒压供水系统 功能设置步骤： 1根据用户对控制端子的用法确定9902。 2根据电机参数设置9908，9909。 3根据现场需要，在不引起振荡的前提下将参数2202，2203 设定尽可能地小。 4将参数2606设定为1。 3 5根据外置PID提供的最大的输入信号来确定1302的最大 频率。 系统简易电路图如图2 图2 外置PID调节器恒压供水系统简易电路图 2、 内置PID调节的变频恒压供水系统 由于时代TVF2000系列变频器具有PID调节器，所以有部 分厂家在使用时代TVF2000系列的内置PID调节，不仅使其综 合成本降低，而且因其理想的睡眠功能为广大用户大大提高了节 能效率。其简易电路图如图3 功能设置步骤 1将9902设置为3（PID应用宏）。 2根据电机参数设置9908、9909。 3根据现场需要，在不引起振荡的前提下将参数2202，2203 设定尽可能地小。 4利用远传压力表（或压力变送器）实际压力反馈值显示在 0119中的实际 值确定1107、1108数值。 5利用AI1给定电位器或键盘给定参数0112显示值确定给 定值。 6将2606参数设为1 7根据需要确定4001、4002的值 4 8根据现场情况调试4014、4015、4013直接实现睡眠唤醒 功能为止 图3 内置PID调节器恒压供水简易电路图 时代变频器在机床（镗床）上的应用 一般情况下机床的拖动系统是由齿轮箱来传动和调速的。它 具有以下特点：1. 恒功率性质 由于齿轮箱变速时，转矩的变化 与转速的变化成反比。若不计齿轮箱的损耗，则在全功率范围内， 都具有恒功率的特点。2．低速时的过载能力强 在低速段，拖 动系统经齿轮降速后的额定转矩将远远高于负载的最大阻转矩， 具有极强的过载能力。 应用时代变频器实现调速系统的基本考虑： 1、由于时代变频器调频范围很广，可在0—300Hz之间实现 任意点的无级调速。 2、使用变频调速，可满足镗床所要求的具有较硬的机械特 性。 5 3、使用变频调速，可满足镗床所需要的低速时的强过载能 力。 4、使用变频调速，省去齿轮变速箱等原有复杂的机械拖动， 自动化程度高，操作简单，维修方便。 应用实例： 某机床厂主要生产各类机床，由于调速用的电磁离合器损坏 率较高，了解到时代变频调速系统具有以上优点，故改用时代变 频器实现变频调速。具体情况如下： 1．系统构成：（见图3） 2．原拖动系统概况 1）转速档次 调速箱有8档转速：75、120、200、300、 800、1200、2000r/min。 2）电动机的主要额定参数 额定容量：3.7kw 额定转速：1440r/min 负载特性：恒功率 3)控制方式 由手柄组合的8个位置来控制四个离合器 的分与合，得到齿轮的8种组合，从而得到8档转速。 3．使用时代变频调速的方案 1）转速档次及控制方式可采用手柄结合变频器面板控制 或电位器调节获得所需的理想转速。 2）时代变频器主要参数 调速范围：0300HZ 加减速时间：0.11800S 过载能力：150% 4．结果 在所有各档转速下，经反复试验，都完全符合设计 要求，取得了令人满意的结果。现该产品已批量生产，投放市场。 （图 3） 6 时代变频器在煤矿机械上的应用 在煤矿机械行业，用于煤矿生产的煤矿机械主要有各式压滤 机、过滤机、破碎机、烧结机等。在此类压滤机械和过滤机械设 备上，在调速时采用电磁离合控制方式由于没有制动力矩，对于 稳定压力精度不够理想，如果采用变频调速，则可以减少压力的 变化，从而提高了系统的性能。 下面是时代变频器在某单位压滤机设备上的应用实例： 1、系统构成(见图1) 2、运行方式 （1）连续运行。 （2）输入4--20mA的模拟电流信号使电机在0--50Hz调速 范围内运行。 3、主要参数 （1）负载特性：恒转矩负载。 （2）电机容量：7.5kw （3）调频范围：0--50Hz 4、使用注意事项： 为防止原料的堵塞，在不超过压力控制范围的情况下，进行 设定输出频率的上限和下限。 5、适用条件： 电机：7.5kw 50Hz 时代TVF2000系列变频器：TVF2075(图1) 7 时代变频器在造纸机械上的应用 传统意义上的造纸机械指的是一整套的造纸机械，它包括： 涂布机、造纸压光机、卷纸机、复卷分切机、制袋机、写纸机、 打浆机、退纸机等等。我们在这里所谈的造纸机械是造纸机械的 辅助机械如：卷取机、分切机、制袋机。在这些造纸机械上，变 频器的应用已是非常普遍，变频器主要应用在其电气传动部分， 代替了传统的齿轮式机械传动，使电气控制线路简单，调速准确， 范围广，速度稳定，使用非常方便。 某造纸机械厂在该厂生产的卷取机、分切机、制袋机上配备 了“时代”变频器，据用户反映效果显著。 1、系统构成（见图） 2、运行方式 （1）24小时连续运行； （2）输入4--20mA的模拟电流信号使电机在0--50Hz调速 范围内运行。 3、主要参数 （1）负载特性：恒转矩，低速时需大转矩输出。 （2）调速范围：0—50Hz （3）电机容量：5.5kw 8 变频器在橡塑机械上的应用 由于塑料制品在工农业生产中的广泛应用，所以塑料机械成 了机械行业中的一个重要行业。塑料机械在应用变频调速技术后 可以节约电能（可节电约20-60%）、减少对电网的冲击，实现绿 色用电、还可以提高产品质量和产量。塑料机械种类很多，有塑 料压延机、塑料薄膜吹膜机、塑料薄膜袋封切机、注塑机、塑料 线槽机、塑料扣板机、塑管挤出机、薄膜挤出机、成型机、涂塑 复合机、拉丝机、捏炼机、塑料吹粒机、辅助机械（送风机、送 液、搅拌、混合）等。上述塑料机械中，除四辊压延机等要求同 步精度较高外，其余都是极为普通的生产机械。对拖动系统要求 基本相同。 1、能在一定范围内平滑调速 主要是便于生产不同品种的 产品。 2、启、制动平稳 塑料机械一般都是恒转矩负载，在低速 启动时，也要有一定的转矩，才能使机械平稳启动。 3、性能稳定、工作可靠 为了保证塑料制品的质量，要 求拖动系统的工作必须十分稳定。 下面就吹膜机的变频控制系统做一个简要介绍： 吹膜机变频调速拖动系统包括两部分：一是挤压主电机的变 频调速器，二是牵引电机的变频调速器，他们的控制都十分简单， 电动机的转速可通过面板的键盘或外接给定电位器来调节。变频 器的功能预置主要以下几方面： 1、频率给定 可利用键盘或外接电位器进行给定。 2、上、下限频率 上限频率一般宜略高于额定频率，下 限频率通常设为3Hz。 3、点动频率 一般可预置为8Hz。 4、升、降速时间 由于塑料机械不需要频繁地启动、制 9 动，对升降速并无严格要求。以不超过额定电流为基本原则，但 对封切机，应尽可能预置得短一些。 5、转矩补偿 由于塑料机械对机械特性的硬度和动态响 应的要求不高，可采用V/F控制方式。 6、直流制动功能的预置 一般的塑料机械不必预置直流 制动功能，但对于封切机，为了降低减速时间，预置直流制动是 适宜的。 时代变频器在纺织机械行业中的应用 纺织机械行业中采用变频调速技术的机械很多，有并条机、 整经机、捻线机、捻丝机、粗纱机、细纱机、并纱机、精梳机、 针梳机、络筒机、验卷机、针织机、开棉机、梳棉机、梳毛机、 梳理机、起毛机、起剪机、纺丝机、织布机等。该行业选用变频 调速主要是从调速性能和满足生产工艺要求的角度来考虑的，与 传统的调极、调磁等调速方式相比有控制精度好、维修量少、成 品率高等优点。现以变频器在圆筒针织机上的应用为例说明： 使用变频器驱动代替过去应用的变极电机，可以达到最佳运 行速度使生产率和产品质量提高。 1、 系统构成： 10 工频 电源 TVF2000 变频器 变频 模 +10V 电机 拟 AI1 给 定 AGND 起/停 DI1 恒速 DI3 DGND 2、 运行方式 1可根据编织产品的不同，用电位器调整转速。 2点动低速运行。 时代变频器在印染和后整理机械中的应用 纺织行业通常将生产的机械分为化纤机械、棉纺织机械、印 染与后整理机械、针织机械、非织造布机械五大类，其中化纤机 械、棉纺织机械、针织机械、非织造布机械已在纺织机械应用中 列举了具体采用变频调速的机械类型。下面就印染和后整理机械 中选用变频速器的机械整理出来供大家参考。 热熔轧染联合机：供多种纤维及混纺织物热熔轧染色用，采 用变频调速，实现多单元同步传动，需张力恒定。 11 热风打底焙烘机：用于棉、涤棉及混纺织物的热熔染色、焙 烘，采用变频调速，实现多单元同步传动。 热风打底机：供涤、涤/晴、中长纤维织物进行染料浸轧染液、 色酚及烘燥用。采用变频调速，实现多单元同步传动。 平幅氧漂机：供纯棉、化纤及混纺中原织物进行单独煮练或 单独漂白用。采用变频调速，实现多单元同步传动，需张力恒定。 平幅氯漂机：供纯棉及其混纺织物氯漂用，采用变频调速， 实现多单元同步传动。 其它还有轧水烘燥机、焙烘机、预烘焙烘机、半接触式焙烘 机、松式烘燥机、多辊磨绒（毛）机、浆纱机、染浆联合机、烧 毛机、预缩、整理机、丝光机、圆筒针织物初定型机、多功能拉 幅定型机、双面呢毯定型机、钢针起毛机、磨毛机、另外还有离 心脱水机等辅助设备。总之，印染和后整理机械选用变频调速已 相当普遍。它们主要的特点就是需要多台电机保持同步传动，有 的甚至需要保持张力恒定。因此一套机组里往往需要多台变频器， 需用规格从0.75到37KW不等。以浙江**机床厂生产的HQM24 型高效全能钢针起毛机为例。该厂就选用3台3.7KW、2台2.2KW 三相380V的TVF7000系列变频器。不仅如此，该行业由于工作 环境潮湿、恶劣，因此还需要变频器具有好的防护等级。由此可 见，该行业市场潜力巨大，根据其需求特点，时代变频器可在一 定范围上满足其使用。 变频调速在印刷机械上的应用 变频调速技术由于其优越的调速性能已部分取代了印刷机械 传统的电磁调速和机械调速方式，不仅改善了系统功能，使其操 作方便，维修简便，而且使印刷机的高性能、高功能得以充分发 12 挥，并使原来机械驱动系统进一步小型化发展。 印刷机械的种类繁多，目前采用变频调速技术的主要有胶印 机、凹版印刷机、自动分切机、边封中封两用制袋机、半自动两 用覆面机、湿式复膜机、复膜压合机、胶包本机、铝箔分切机、 胶粘带分条机等。特别是胶印机、凹版印刷机根据分类标准的不 同，又可分出多种类型的机械。如胶印机按颜色分有单色、双色、 多色（如四色、五色、六色），其中单色、双色最常用。按纸张的 规格又分八开、四开、对开、全开胶印机。按印刷的面又有分双 面、单面之分。总之，胶印机应用变频调速技术已相当普遍。主 要是主电机调速和水洗系统电机调速来完成印刷过程中的送纸、 上墨、印刷、洗墨等动作。 以小型印刷机的滚筒变频驱动为例： 一、系统构成 二、运行方式： 1、点动（或低速5Hz）运行 2、恒速1印刷 3、恒速2洗墨 13 电机以上述3种形式运转，该图选用的是时代TVF2000系 列变频器应用宏中的电动电位器宏。 变频调速器在食品机械中的应用 一、食品机械的特点 1、 便于操作，安全可靠，维护简便 2、 坚固耐用，即使操作不当，也不易发生故障。 3、 重量轻、体积小。 4、 使生产的产品质量稳定、效率提高。 二、应用变频调速设备的优点 1、增加产量、降低成本。可以提高生产技术，使产品产量 和品质都得到提高，并能有效节约成本，实现利润最大化。 2、实现控制的软件化，提高功能。通过转矩补偿、防止失 速和重合闸等功能，实现不跳闸运行；选择合适的应用宏以适合 不同的机械。 三、可以采用变频调速的机械简表 设备名称 机械名称 采用变频调速的效果 根据原材料大小和材质控制传输 面包机、果酱机 带速度，保证质地均匀。 通过调整传输带的速度，可以改 以搬运为 切片机 变蔬菜片和肉片的宽度。 主的机械 启动和停止时十分柔和，使传输 瓶和罐头的传输机 带上的物品不因倒下而破损。 螺旋式传输机 通过改变转速，能够控制供应量。 14 根据材料的变化来控制转速，以 便设定最佳的搅拌条件。 搅拌机 在恶劣的场所可使用防腐型、户 *混合搅拌机 混练 外型、防爆型电动机。 *生奶油搅拌机 搅拌 采用全封闭型电动机，以有利于 卫生和维护。 通过控制转速，确保产品质量稳 食品加工用挤出机 定 能自由地根据炉内状况来控制风 干燥 干燥炉 量。 热处理 制茶机 通过调节转速以实现节能。 由一台变频器驱动多台电动机, 计量 配料.计量机 使炉内温度均匀。 包装 装袋.包装机 当原料接近预定量时，可降低转 速以提高装袋量的精度。 传输带应能准确定位停住，实现 制面机 自动化。能自由改变面条的粗细。 其他 *大型滗析机 能微调各压延锟的转速比，可以 节能运行。 四、混合搅拌机的变频调速 混合搅拌机是食品机械中用的最多的一种，包括高速搅拌水 点心发泡料、超低速搅拌馅料等机械。搅拌机基本上是恒转矩负 载，要求变频器调速范围大，抗过载能力强。下图就是简易的变 频调速电路图。 15 变频调速在啤酒、饮料机械中的应用 在啤酒、饮料机械中有很多机械通常会采用变频调速技术。 在塑料瓶生产线中有如下机械会用到变频器：理瓶机、冲瓶 机、灌装拧盖机、温瓶机、装箱机、输送系统。易拉罐灌装生产 线中的卸垛机、冲灌机、灌装机、封盖机、温罐机、纸箱包装机， 输送系统。啤酒、饮料等玻璃瓶生产线中的卸箱机、理瓶机、杀 菌机、洗瓶机、装瓶压盖机、贴标机、装箱机、输送系统。 总之，随着啤酒、饮料生产线的自动化要求程度越来越高， 变频器在该行业的应用越来越普遍，而且配套规格多在 0.75— 15KW。该行业的应用在此不再举例说明。 在该行业的具体应用中，通常会考虑变频器的防护等级、抗 干扰能力、甚至多台变频器之间的同步调节精度。 泵类负载 16 泵类负载，量大面广。在各行各业均有应用，包括水泵、化 工泵、泥浆泵等，有低压中小容量，也有高压大容量。 目前泵类、风机类负载占电机总耗能的70%，在这些负载上 应用变频调速器，节约能源是主要目的，同时，可以提高控制精 度，对电机实现软启动，延长泵和风机的寿命，减少维修费用。 而目前“时代”TVF2000系列变频器在供水、空调等行业应用比较 多。详细应用可以参见“变频调速在恒压供水行业的应用”和“中央 空调变频调速”等案例。下面是泵类负载主要应用场合： 1、 居民和企事业单位恒压供水水泵的变频调速 2、 商品冷冻柜的冷却泵 3、 中央空调的冷冻水和冷却水的循环泵 4、 化工、造纸、炼油等行业的排污泵，供水泵，化工泵， 油泵等 5、 油田的注水泵，泥浆泵，潜油泵等（有可能是高压变 频器） 6、 冶金行业的泥浆泵 7、 锅炉行业的循环水泵和补水泵 风机类负载 风机类负载应用非常广泛，各种生产和生活用锅炉系统的送 风机、引风机，中央空调送风机组、新风机组、冷却塔风机，各 种生产场地的排风机，生产线上的烘干机等。变频调速主要就是 节能和实现各种自动化控制。下面主要以用于冷却塔风机为例： 1、系统的构成简图 17 工频 电源 TVF2000 M 电机 频 变频 率 AI1 设 定 AI2 0-10V 冷 冷却塔 或4-20mA 冻 水 温度传感器 泵 冷却水 压缩机 2、 运行方式 冷却水的出口水温由温度传感器进行检测，通过变频器内置 PID调节器调节电机风扇的运转速度使得冷却水的设定温度在 o （28-30 C）之间。 3、 风机类负载主要应用场合 a、中央空调的排风机和冷却塔风机 b、车体喷漆线的吸排风机 c、电力、供暖、生活用锅炉鼓引风机（包括高压大功率变频器） d、污水处理场的曝气风机 变频器在木工机械中的应用 木工机械种类繁多、拖动系统以往大多采用皮带轮传动或滑 差电机等方式调速，如今随着变频器成本的降低、价格的下调， 部分厂家已开始采用变频调速方式取代传统的调速方式。不仅使 调速稳定、效率提高，而且使结构更加紧凑、自动化程度更高。 如今，有如下木工机械已采用变频调速：单、双面涂胶封边 18 机、半自动封边机、直曲线封边机、半自动复合地板机、宽带砂 光机、全自动直线封边机、双面刨、后成形包边机等。该行业所 选变频器仅只是为了实现调速或是为了实现高速，因此对所选用 变频器均没有特别要求。因此，选用TVF1000系列。而且功率 均在单相220V、0.4kw、0.75kw，三相0.75kw到7.5kw之间， 11kw以上选取用较少。以双面涂胶曲直线封边机为例，采用变 频调速，可以通过电位器调节使封边机的转速可快可慢，从而可 以根据涂胶机的厚薄均匀度任意调节封边速度，从而达到理想的 封边效果。其简易电 路图如下： 变频器在包装机械中的应用 包装机械所涉及的行业非常广泛，按应用行业分为食品包装 机械、医药包装机械、其它包装机械。由于变频器的应用相当广 泛，由于篇幅和经验的缘故，我不在此一一赘述。相信大家在熟 悉产品，进入市场后一定会有如进入世外桃园、豁然开朗的感觉。 19 因此，在本篇的最后仅将选用变频调速的部分其它机械，作一个 简单例举以供参考。 1． 包装机械：各类枕式包装机、各类铝塑包装机、铝塑泡罩 包装机、半自动捆包机、拉伸薄膜捆扎机、全自动栈板裹 边机、自动充填包装机、封箱机、自动充填封扣机、打包 机等。 2． 制药机械：移动提升加料机、全自动胶囊充填机、混合颗 粒机、离心机、直线式贴标机、胶囊印字机、搓丸机等。 其实包装机械与制药机械难以全然分开，因此，很多时候把 包装机械又分为食品包装机械和制药包装机械。同时，种类繁多， 难以一一例举。但该类机械有一个共同的特点是需用规格多在 3.7kw以下，部分制药机械功率大到7.5kw、5.5kw，而离心机则 有的大到15kw、22kw左右，但是需要简单的调速功能。 总之，变频器的应用遍及国民经济的各个领域，具体运用情 况可参见变推部2001年2月份选编的《变频器基础知识》16—17 页的“表6—3调速传动在不同领域的使用对象”，也许这有助于各 位了解变频器的目标用户所在。同时希望各位同仁能在今后的市 场运作中收集或发表时代变频器的实际应用案例，供大家分享。 压缩机的变频调速 一、概述 压缩机在工矿企业中应用十分普遍。配套电动机的容量一般 较大，且大多是常年连续运行的，故节能的潜力很大。 1、 常见的压缩机的种类根据使用场合的不同，压缩机大 致有以下几类： 1 空气压缩机用于为有关的设备提供压缩空气；

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