摘要：介紹變頻器在粘膠短纖維生產(chǎn)線中的應(yīng)用。包括電氣設(shè)計(jì)、容量的選擇、控制回路設(shè)計(jì)；并對(duì)變頻器應(yīng)用中遇到的問題予 以解決。 關(guān)鍵詞：粘膠短纖維生產(chǎn)線變頻器應(yīng)用 在粘膠短纖維生產(chǎn)線的各個(gè)環(huán)節(jié)中，有許多工藝參數(shù)需要調(diào)節(jié)，如漿粕與火堿的配比、粘膠的流量、大罐的液位，槽罐及管道的壓力等。還有一些設(shè)備裝置需要通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)工藝控制，如老成時(shí)間、稱量斗出料，短纖維的開松、牽伸比的矢量控制等。變頻器與傳統(tǒng)的調(diào)速方式相比有節(jié)能、裝置集成度高、維護(hù)簡(jiǎn)便、無級(jí)調(diào)速、控制簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)。隨著變頻器技術(shù)的發(fā)展，不同廠家的變頻器或同一廠家不同時(shí)期的變頻器，應(yīng)用要求都不盡相同。粘膠短纖維生產(chǎn)線對(duì)變頻器的動(dòng)態(tài)性能、可靠性、可使用性、可維修性要求較高，下面就應(yīng)用變頻器應(yīng)注意的幾個(gè)問題加以介紹。 1．變頻器選擇 粘膠短纖維生產(chǎn)線的泵類負(fù)載，低速下負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小，通常可選擇普通功能型。而對(duì)于壓榨機(jī)、精練壓輥、開松鼓等建議采用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的變頻器。因?yàn)檫@種變頻器低速轉(zhuǎn)矩大，靜態(tài)機(jī)械特性好，不怕沖擊負(fù)載。 2．變頻器容量 在變頻器的選型設(shè)計(jì)中，變頻器的容量至關(guān)重要，變頻器的容量要和所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載匹配，即要滿足： 應(yīng)以變頻器額定輸出電流 為準(zhǔn)，按變頻器可配電機(jī)功率選擇變頻器容量。 在選擇變頻器容量時(shí)，還有變頻器需要降容使用的幾個(gè)因數(shù)要考慮： （1）變頻器的運(yùn)行環(huán)境溫度 ABB公司規(guī)定當(dāng)變頻器運(yùn)行環(huán)境溫度在+40℃以上時(shí)，每 升高1℃，額定輸出電流可減少3．5％，直～q+5o℃。 （2）安裝現(xiàn)場(chǎng)海拔高度ABB公司規(guī)定當(dāng)在海拔高度1000m以上時(shí)，每升高100m，最大輸出功率降低1％。 （3）變頻器逆變器主開關(guān)器件開關(guān)頻率 當(dāng)變頻器開關(guān)頻率超過基本開關(guān)頻率（2-3kHz）時(shí)，變頻器的降容系數(shù)參見各變頻器相關(guān)規(guī)定。 （4）瞬時(shí)過載能力 當(dāng)瞬時(shí)負(fù)載大于變頻器的瞬時(shí)過載能力時(shí)，按重載或高轉(zhuǎn)矩應(yīng)用選擇變頻器容量，即通常選用大一級(jí)容量變頻器。 3．變頻器供電回路及控制回路 電源斷路器（QF）應(yīng)選用配電保護(hù)型斷路器，配過熱電磁脫扣器；或者采用快速熔斷器。交流接觸器（KM）當(dāng)變頻器的保護(hù)功能動(dòng)作時(shí)，使變頻器自動(dòng)與電源隔離，保護(hù)變頻器。現(xiàn)場(chǎng)主開關(guān)（Q1）作為現(xiàn)場(chǎng)檢修或生產(chǎn)過程突發(fā)意外故障時(shí)停泵急用，在配電柜集中擺放時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)主開關(guān)很有必要。 目前絕大多數(shù)通用變頻器的整流環(huán)節(jié)采用的都是二極管6脈波橋式整流電路，對(duì)電網(wǎng)而言是個(gè)諧波源。是否選用輸入電抗器（z1），視電源變壓器與變頻器容量的匹配情況、電網(wǎng)允許的畸變程度、同一電源上并聯(lián)的用電設(shè)備與變頻器之間的相互影響而定，一般以選用為好。 當(dāng)電機(jī)電纜超過長(zhǎng)度要求時(shí)，一般要求設(shè)置輸出電抗器（z2），不同廠家的變頻器對(duì)電機(jī)電纜的長(zhǎng)度要求不一樣。在按一般要求選擇電機(jī)電纜截面時(shí)，連續(xù)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的允許電壓降為5％ 。變頻器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，當(dāng)變頻器輸出電流為額定值時(shí)，電纜上的最大電壓降應(yīng)小于2％UN。否則，將降低電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，電機(jī)電纜應(yīng)該越短越好。 當(dāng)電機(jī)功率較大時(shí)，在電機(jī)控制柜上要設(shè)置電流表。電流表應(yīng)測(cè)量變頻器的輸出電流，應(yīng)選用電磁系儀表，考慮到電動(dòng)機(jī)在低頻運(yùn)行時(shí)電流互感器可能飽和，必須選擇大一級(jí)容量的電流互感器。電機(jī)FFC保護(hù)是電機(jī)內(nèi)置的熱保護(hù)裝置，此部分回路是否設(shè)置視電機(jī)情況而定。 不同變頻器外部控制接線不盡相同。一般控制模式的控制原理圖，由DCS／PLC設(shè)定變頻器速度，由遠(yuǎn)方DCS／PLC控制變頻器啟停。 4．變頻器應(yīng)用中碰到的一些問題及建議 （1）變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的空載運(yùn)行 將一些變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)與粘膠泵連軸器或壓輥脫開空載試車時(shí)，發(fā)現(xiàn)變頻器進(jìn)線電流與輸 電流相差很大。這種現(xiàn)象是正常的，電機(jī)空載時(shí)，變頻器的輸入輸出電流主要是無功電流；變頻器的輸入電流實(shí)際上就是中間電容的充電電流。由于電機(jī)空載時(shí)，變頻器所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載遠(yuǎn)小于變頻器所允許的最小負(fù)載。ABB司ACF變頻器最小負(fù)載為1/8額定負(fù)載，施耐德公司ATV變器最小負(fù)載為20％額定負(fù)載，SIEMEMNS公司6SE70變頻器最小負(fù)載為額定負(fù)載的一半，已超出了變頻器內(nèi)建電機(jī)模型的范圍，輸出電流大、輸出電壓低是變頻器內(nèi)部控制所致。當(dāng)電機(jī)帶負(fù)載時(shí)，變頻器的輸出輸入電流，輸出電壓即恢復(fù)正常。 （2）變頻器與上層控制系統(tǒng)的接口 在目前的變頻器應(yīng)用中，變頻器與上層DCS或PLC控制系統(tǒng)均是分別通過開關(guān)量、模擬量I／O進(jìn)行接口的。這種接口方式簡(jiǎn)單，可以滿足目前大多數(shù)應(yīng)用。通過RS485、Profibus、Modibus等通信方式與變頻器接口，能在線修改變頻器內(nèi)部的各項(xiàng)設(shè)定，能在線監(jiān)視變頻器及其拖動(dòng)的各項(xiàng)參數(shù)，但這要在DCS或PLC程序中設(shè)置相關(guān)的接口模塊軟件，這是發(fā)展趨勢(shì)。 上層控制系統(tǒng)可以利用通用變頻器本身所具有的PID、PI控制功能來完成某些工藝過程的調(diào)節(jié)，不僅可以簡(jiǎn)化DCS、PLC程序，而且還可以充分利用變頻器的各項(xiàng)功能。 （3）變頻器驅(qū)動(dòng)對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響 變頻器輸出的電壓波形是不同脈寬的方波，不是正弦波，它含有高次諧波分量，因而電機(jī)的各項(xiàng)損耗均有所上升。同時(shí)，隨著轉(zhuǎn)速的降低，自風(fēng)扇冷卻電機(jī)的冷卻能力將顯著降低，從而導(dǎo)致電機(jī)溫升的提高。在特殊場(chǎng)合，比如導(dǎo)絲輥電機(jī)，可以考慮使用獨(dú)立的高速?gòu)?qiáng)冷風(fēng)扇，但這相應(yīng)增加了維修工作量。變頻器提高開關(guān)頻率雖然可以降低電機(jī)的噪聲，使電機(jī)的輸入電流波形接近正弦波，但由于提高開關(guān)頻率所帶來的脈沖寬度越來越窄，電壓上升速度很高，這對(duì)電機(jī)定子繞組匝間絕緣電壓影響很大，從而使得繞組的首尾匝經(jīng)常成為電機(jī)絕緣失效的故障點(diǎn)。當(dāng)在變頻器與電機(jī)間使用長(zhǎng)電纜時(shí)，將會(huì)在電纜上產(chǎn)生強(qiáng)烈的駐波，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電機(jī)的端電壓增加1倍。因此，對(duì)用于變頻驅(qū)動(dòng)的普通電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)是必要的，在B級(jí)（最高允許溫度130～C）絕緣溫升下運(yùn)行的普通電機(jī)中采用F級(jí)（最高允許溫度155℃）絕緣已成為西方國(guó)家通行的規(guī)范。