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变频器在药厂搅拌机上的改造

时间:2013-11-28 10:27:58 来源:

一、搅拌机的配置及存在的缺点
   搅拌机械在药厂、化工等行业的生产过程中应用很广泛。
   搅拌机械在设计时均是按使用工况的要求考虑一定余量的,而搅拌机在实际使用过程中,则不一定要在最大转速下工作,有很多时间都可以工作在非满载状态;传统的搅拌机通常不进行调节或采用机械方式调速;机械方式调速会增大搅拌机的损耗,同时会使搅拌机工作在波动状态,也使搅拌机设备工作在“大马拉小车”的状态,很不经济。

原系统工况存在的问题主要有如下几点:
  1、主电机虽然星-角减压起动,但起动时的电流仍然很大,会影响电网的稳定及其它用电设备的运行安全。
  2、主电机工频运行,属非经济运行,电能浪费严重。
  3、主电机工频运行致使搅拌机运行时噪音很大。
  4、主电机工频起动设备的冲击大,电机轴承的磨损大,所以设备维护工作繁琐。
二、变频改造的节电原理
    由流体传输设备搅拌机的工作原理可知:搅拌机的流量(风量)与其转速成正比;搅拌机的压力(扬程)与其转速的平方成正比,而搅拌机的轴功率等于流量与压力的乘积,故搅拌机的轴功率与其转速的三次方成正比(即与电源频率的三次方成正比)根据上述原理可知:降低搅拌机的转速,那么其功率可以下降得更多。例如:将供电频率由50Hz降为45Hz,则P45/P50=(45/50)3=0.729,即P45=0.729P50(P为电机轴功率);将供电频率由50Hz降为40Hz,则P40/P50=(40/50)3=0.512,即P40=0.512P50(P为电机轴功率)。
    搅拌机消耗功率与转速的三次方成正比。即N=KN3 N:为搅拌机消耗功率;n:为搅拌机运行时的转速;K为比例系数。而搅拌机设计是按工频运行时设计的,但搅拌时除高速外,大部分时间流量较小,由于采用了变频技术及微机技术有微机控制,因此可以使搅拌机运行的转速随流量的变化而变化,最终达到节能的目的。实践证明,使用变频设备可使搅拌机运行平均转速比工频转速降低20%,从而大大降低能耗,节能率可达20%-40%。
因搅拌机属于典型的平方转矩负载类型,所以其功率(轴功率),转矩(压力),速(风量)满足以下关系(相似定理):
  P电=P轴=QH
  Q’/Q=N’/N   则Q’=QN’/N
  P’/P=(N’/N)3   则P’=P(N’/N)3
  异步电机的转速公式 n=60f(1-s)/p
式中:N、Q、H、P——搅拌机的额定转速,风量,轴功率
N’、Q’、H’、P’——调速后搅拌机的额定转速,水量,轴功率
    在一定范围满足生产要求的前提下,可以通过改变转速来灵活的调节搅拌的速度,以方便均匀搅拌,并且不改变工作周期。这种特性表明,调节搅拌机转速,改变电动机出力,使搅拌速度始终满足工艺要求。  
  三、搅拌机变频方案
   根据搅拌机配置及运行转矩大的特点,通常是在搅拌机上加装设一套范用型的变频器调速装置;保留搅拌机原工频系统,并与搅拌机的变频系统互为备用可相互切换使用,工频与变频之间设联锁。  
  在实际工作的过程中,可以根据搅拌物料的特性以及加入其它化学物质的时间不同,设定多段速度,最多可以达到八段不同速度。同时也可以采用变频器的程序运行功能,最多可以设定七段不同速度,不同时间的自动程序运行模式,大大减轻工人的劳动强度,提高生产效率。
    利用安邦信系列变频器强大的通讯功能,配合工控机和组态软件等,还可实现与主控室进行联网控制,便于监控人员自动化管理。如果用户希望采用DCS或者是FCS,那么则可以由D/FCS负责采集模拟量、开关量等信号,变频器输出的模拟量、开关量信号全部进入DCS系统,形成闭环控制,同时实现相关辅机联锁功能等。为确保系统可靠性,建议在变频系统上增加工频软启动旁路装置 

四、搅拌机变频调速装置的功能及优点:
   1、搅拌机变频节能装置为开环调节;
   2、软启动方式可减小启动冲击电流;
   3、变频器带有智能保护,故障时可自动停机;
   4、可根据不同的工艺采用不同的转速;
   5、通过变频调速实现节能:  

五、系统改造后的性能
(1)采用变频器控制,在满足使用要求的前提下达到了最大限度的节能。
  (2)由于降速运行和软启运,减少了振动、噪音和磨损,延长了设备维修周期和使用寿命,提高了设备的MTBF(平均故障维修时间)值,并减少了对电网冲击,提高了系统的可靠性。
  (3)系统具有各种保护措施,使系统的运转率和安全可靠性大大提高。
  (4)变频调速闭环控制系统与工频控制系统互为互锁,不影响原系统的运行,且在变频调速闭环控制系统检修维护或故障时,原工频控制系统照样可以正常运行。

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