PI500變頻器在真空泵上的應用

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　　丁云飛董建華

　?。ù筮B普傳科技股份有限公司，遼寧大連，116023）

　　摘要：本文針對大連普傳科技PI9000系列變頻器在真空泵上的應用作了簡單的介紹。控制系統(tǒng)集成變頻技術(shù)、控制技術(shù)為一體，充分發(fā)揮普傳科技PI9000系列變頻器卓越的控制性能，很好地滿足真空泵低速大啟動力矩、高速度精度等要求，使設備性能顯著提高。

　　關鍵詞：PI500；真空泵；

　　1、概述

　　真空泵是一種旋轉(zhuǎn)式變?nèi)菡婵毡庙氂星凹壉门浜戏娇墒褂迷谳^寬的壓力范圍內(nèi)有較大的抽速對被抽氣體中含有灰塵和水蒸氣不敏感廣泛用于冶金、化工、食品、電子鍍膜等行業(yè)。真空泵分類廣泛，注意有WLW系列真空泵、W型真空泵、2X型真空泵、ZJ型真空泵、SL型羅茨鼓風機、JZJX型真空泵、JZJS型真空泵、JZJWLW型真空泵、JZJP型真空泵、RPP型真空泵、2XZ型真空泵等型號。

　　真空泵廣泛用于塑料機械、農(nóng)藥化工、染料化工、磚瓦機械、低溫設備、造紙機械、醫(yī)藥化工、食品機械、工業(yè)電爐、電子行業(yè)、真空設備、化肥、冶金、石油、礦山、地基處理等領域。

　　真空泵作用就是從真空室中抽出氣體分子，降低真空室內(nèi)的氣體壓力，使之達到要求的真空度。

　　中國生產(chǎn)真空泵的廠家很多，全部真空的年銷售額大約在1.5億元左右，但僅相當于美國Kinney公司一家真空泵的年銷售額。通過對全球真空泵市場的分析我們可以看出，各類真空泵的市場及應用領域都在不斷變化和發(fā)展。中國真空泵制造業(yè)有著悠久的歷史和雄厚的基礎，國產(chǎn)真空泵已經(jīng)在各個不同領域得到應用并經(jīng)過驗證，有些泵還出口國外，得到國外用戶的認可并受到好評，應該說中國真空泵制藥業(yè)在國內(nèi)外市場仍然有著巨大的發(fā)展空間。

　　2、傳統(tǒng)真空泵的控制問題

　　真空泵的負載隨著真空度的增加而減小，在容器內(nèi)空氣阻力大時，真空泵往往工作在過載狀態(tài)，隨著真空度的增加，電流下降，電機正常工作。當容器密封正常時，電機在過載狀態(tài)下工作時間短，不會造成燒電機的事情發(fā)生；當容器密封下降時，電機在過載狀態(tài)下工作時間延長，時有燒電機現(xiàn)象發(fā)生。

　　為解決泵過載的問題，傳統(tǒng)上采用以下方法：

　　1）采用機械式自動調(diào)壓旁通閥。

　　旁通閥安裝在羅茨真空泵的出口和入口之間的龐統(tǒng)管路上。此閥控制泵出入口之間的壓差不超過額定值。當壓差達到額定值時，閥門靠壓差作用自動打開，使羅茨真空泵出口和入口相通，使出入口之間的壓差迅速降低，這時羅茨真空泵在幾乎無壓差的負荷下工作。當壓差低于額定值時，閥自動關閉，氣體通過羅茨真空泵由前級泵抽走，帶有旁通溢流閥的羅茨真空泵可以與前級泵同時啟動，使機組操作簡單方便。

　?。?）采用液力聯(lián)軸器

　　采用液力聯(lián)軸器也能防止泵的過載現(xiàn)象發(fā)生，使泵可以在高壓差下工作。液力連軸器安裝在泵和電動機之間。在正常工作狀態(tài)下，液力聯(lián)軸器由電動機端向泵傳遞額定力矩。羅茨真空泵的最大壓差由液力聯(lián)軸器所傳遞的最大轉(zhuǎn)矩來決定，而液力聯(lián)軸器的最大轉(zhuǎn)矩由其中的液體量來調(diào)節(jié)。當泵在高壓差下工作或前級泵同時啟動時，在液體聯(lián)軸器內(nèi)產(chǎn)生了轉(zhuǎn)速差即滑動，只傳遞一定的力矩，使泵減速工作。隨著抽氣的進行，氣體負荷減小，羅茨真空泵逐漸加速至額定轉(zhuǎn)速。

　　（3）采用真空電氣組件控制泵入口壓力

　　在羅茨真空泵的入口管路處安裝真空膜盒繼電器或電接點真空壓力等壓力敏感組件。真空系統(tǒng)啟動后，當羅茨真空入口處壓力低于給定值（泵允許啟動壓力）時，壓力敏感組件發(fā)出信號，經(jīng)電氣控制系統(tǒng)開啟羅茨真空泵（如真空系統(tǒng)中裝有羅茨真空泵旁通管路，則同時關閉旁通管路閥門）。若泵入口壓力高于規(guī)定值時，則自動關閉羅茨真空泵（或同時打開泵旁通管路閥門），若泵入口壓力高于規(guī)定值時，則自動關閉羅茨真空泵（或同時打開泵旁通管路閥門），從而保證了羅茨真空泵的可靠運轉(zhuǎn)。

　　顯然以上方法結(jié)構(gòu)復雜、成本高，控制精度差，能源浪費嚴重，已經(jīng)不能適應設備發(fā)展的要求。

　　3、普通的變頻器應用方案

　　為了保護電機，部分真空泵廠家采用變頻器，用電流互感器和電流變送器檢測電機的實際電流，然后將轉(zhuǎn)換后的模擬量信號輸入變頻器，讓變頻器做PID運算，從而控制電機的電流和電機的轉(zhuǎn)速，最后達到保護電機的目的。

　　由上圖可以看出其控制回路復雜，雖然變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)電流的閉環(huán)PID控制，但控制精度不高，轉(zhuǎn)換復雜。無法區(qū)分電機堵轉(zhuǎn)電流和正常負載電流，可能造成電機長時間工作在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，造成燒電機。控制效果不太理想。

　　4、大連普傳PI500頻器在真空泵應用特性

　　大連普傳PI500矢量變頻器采用全球領先的無速度傳感器矢量控制算法，把電機定子電流按坐標變換分解為轉(zhuǎn)矩電流風量和勵磁電流分量，從而實現(xiàn)精確的轉(zhuǎn)矩控制。與V/F控制算法相比具有低頻力矩特性好，動態(tài)響應特性好，速度控制精度高等優(yōu)點。

　　大連普傳PI500矢量變頻器真空泵專用方案不需要在外部添加任何設備，變頻器本身就能實現(xiàn)對電機電流和轉(zhuǎn)速的精確控制。

　　無論容器的密封性能好壞，大連普傳PI500矢量變頻器不需要任何外圍輔助設備情況下，均可以控制電機電流在電機額定值以內(nèi)，且控制范圍內(nèi)可以任意調(diào)整，控制精度達到±1%。在此基礎上，使真空泵以最高效率運行，以最快速度到達設定的真空度。

　　同時大連普傳PI500矢量變頻器還可以快速識別真空泵堵轉(zhuǎn)電流和負載電流。當真空泵因機械原因堵轉(zhuǎn)時，能夠立即識別并報警停機，防止故障進一步擴大。

　　5、參數(shù)設置

　　6、結(jié)束語

　　大連普傳PI500泵專用方案不僅解決了真空泵的控制難題，成本上省去了傳統(tǒng)的機械防過載裝置，同時簡化了變頻控制電路，綜合效益大幅度提高。在實際使用中，獲得了真空泵生產(chǎn)廠家的一致好評。

　　作者：丁云飛，高級工程師，工學學士，一直從事高檔數(shù)控機床、全數(shù)字總線數(shù)控系統(tǒng)及伺服驅(qū)動等產(chǎn)品的研發(fā)項目管理及品質(zhì)管理工作。