Vacon cx系列变频器在循环水泵电气传动控制改造中的应用

Pharnaceutical & Engineering Design 2006. 27(2)医药工程设i计电气设计国Vacon cx系列变频器在循环水泵电气传动控制改造中的应用张昕’杨孝军2(利君集团西安制药厂陕西西安 71007)摘要结合生产实际介绍变频器在循环水泵电气控制系统中的应用、常见故障及对策分析。关键词变频器循环水泵故障及分析Application of Vacon cx Serial Frequency Conversion Device inReform of Electric Transmission Control System for Cyclic Water PumpZHANG Xin YANG Xiaojun(Xian Pharmaceutical Factory, Liqun Group Xian, 710077)Abstract : With the production practice, the appication of frequency conversion device in electric transmission control system for cyclic waterpump was introduced in this article. The usual faults occurred in the system and the relevant measures were, then, presented.Keywords :Frequency conversion device Cyelic water pump Fault analysis1引言我厂循环水泵电气控制采用全电压直接起动、在工业生产中，风机、泵类设备应用范围很广全电压运行方式，在管道出口处设置一闸阀调节生泛，是消耗电能的主要负载，其电能消耗在诸如阀产用水量。白天因生产用水量大，管道压力降低，门、挡板相关设备的节流损失以及维护、维修费用为保持压力恒定，操作员需将闸阀调节至最大位,占到生产成本的7%~25%。风机、泵类设备的起动电机工作在工频状态，夜晚由于生产用水量的减多采用异步电动机直接起动方式，存在着起动电流少，造成管道压力升高较多，操作员又需调节闸阀.大、机械冲击大、电气保护特性差等缺点，而交流以维持压力恒定，而电机仍工作在工频状态。既浪变频器控制电动机不仅调速性能优越，而且节能效费了电能又同时增加了操作员的劳动强度，因此我果明显，同时有易操作、免维护、控制精度高、可们决定利用交流变频器对其电气控制部分进行改以实现高性能化等特点。实践证明，驱动水泵、风造。机的大、中型笼式感应电机，若采用变频调速技2.2变频调速系统改造方案术，平均节能可达40%左右，因此采用变频器控制2.2.1系统参数水泵、风机类负载的方案完全可取代阀门、挡板等(1)循环水泵型号离心清水泵10sh-9;的控制方案。(2)配套电机型号J02-92-4额定功率75kW 额定2变频器在循环水泵电气传动控制改造中的应用电压三相380V、50Hz 额定电流137.5A额定转速2.1工况现状中国煤化工.收稿日期: 2005-11-1575cx4 电源电压三相作者简介:张昕(1968), 男,工程师。从事电气设备技术管理、维修及380-YHJUnC;CNMH G设计工作。(4)变频器专用压力传感器型号PA-DA- 2Y)(A)Tel: 029-84682157 Email: jlzhang@163 com2006年万主龅擔2期Pharmacemneal 2 Lxngmcermg neign 200.2702) |58医药工程设计2.2.2系统原理框图及基本工作原理2.2.3.2压力传 感器选型2.2.2.1系统 原理框图根据工况实际选用陕西宝鸡华水自动化工程有限公司生产的PB - -DA - 2Y(A)型变频器专用压力变送器安装在泵的出水管道处。此变送器由精密光刻电源一[空开一交流接触器一{变频器[水泵上箔式电阻应变计及德国AMG公司生产的专用变送器集成电路组成。其技术参数:工频●信号输出精度1.0级;2.2.2.2 基本工作原理●表面指示精度1.6级;此变频调速系统以泵的输出压力作为控制对●表头量程范围0~ 1.0MPa;象，利用变频器和压力传感器组成闭环恒压控制系●信号输出4~ 20mADC;统，所需压力目标值由变频器的面板直接设定，现●工作电压DC24V;场压力由传感器来检测并转换成直流电流信号●传输方式 三线制:(4+-20mA)反馈到变频器内部，变频器通过内置PI控●防护等级.IP30;制器进行比较计算，从而调节变频器的输出去改变●接头螺纹M20X 1.5;电机实际运转速度，达到恒压控制的要求。具体动●使用温度-20~45C。作原理:假设I为实测压力电流值(4~ 20mA), I为信号输出线采用RVVP-3X 0.75mm2屏蔽电缆接设定压力电流值(4~20mA),f伪变频器的输出频率至变频器内部控制端子上。(Hz)，n为电机实际运转速度(r/min)，Q为泵的出水2.3变频调速系统电路设计量(m2/h)，P，为实测压力(MPa)，P2为设定压力2.3.1主 电路设计(MPa)。当1>12时， 有I2-1<0-f↓ →n↓→Q↓→P为保证设备可靠地运行，保留了原来的工频主.↓直至P1=P2。当10→f↑→n↑→电路作为备用，仅增加变频调速系统主电路。工Q↑→P1↑直至P1=P2,实现恒压控制。频、变频主电路接线图见图1。2.2.3调速系统元件选型图1说明: .2.2.3.1变频器选型L1、L2、L3分别为三相交流电源。变频器额定工作电压:三相380~440V、 50HzL变频器额定工作电流: In=1.1XIe=1.1X137.5= 151.25A按用户手册推荐，当应用于风机、泵类负载QF2\ QF时，额定功率要选大一个规格，并依据上边的数据，选型号为Vacon 75cx4通用变频器。该变频器有KM2KM1以下优点:KH过载能力强，安装、设定、调试方便，内置LI L2 L3PI控制调节功能，可很好地完成闭环过程控制，内变频器UVV555」置具有平滑功能的加、减时间设定，能让电机安全可靠地起动、停止。QF3安装方法:本系统对泵进行就地控制，将变频器安装在电器柜内，在柜内变频器垂直向上安装在柜体的中下部，柜体的上部安装电器元件，柜内下中国煤化工方设置有进气通道，柜内上方设置有排气通道，并加装排气扇，使排气畅通，在进、排气通道装金属YHCNMHC丝网以避免灰尘、液体、异物进入柜内，对金属丝网定期进行清扫、保养。图1变频、 工频主电路接线图2006年第27卷第2期Pharnmaceutical & Engineering Design 2000. 27(2)医药工程设计59.QF1、KM1、KH分别为工频主电路的塑壳空气一对 辅助常闭触点进行电气互锁，保证操作的可靠断路器、交流接触器、热继电器。性。QF2、KM2分别为变频主电路的塑壳空气断路器、交流接触器。. +10VrefQF3为双投刀开关。型号为HS11一400/39.变频主电路元器件选型:QF2:额定工作电压三相380V、50HzGND额定工作电流In= 1.5 XIe= 1.5 X137.5= 206.5An+型号选用DZ20Y- 400/3300额定电流250A送In-KM2:线圈额定工作电压三相380V、50Hz额定工作电流参考QF2的额定工作电流选电流+24VDC为250A。. GND型号选用CJ20-250DIA1注: le为电动机的额定电流。. DIA22.3.2控制回路及变频器内部端子接线图见图2、10DIA33图2说明:SSTP1、SST1、 KM1、KH分别为工频控制电路的起动按钮、起动按钮、交流接触器线圈、热继电图3变频器内部控制端子接线简圉器辅助触点。图3说明:SSTP2、SST2、 KM2分别为变频控制电路的停端子4、5、6接压力传感器信号输出端，即泵出止按钮、起动按钮、交流接触器线圈。在保留了原来工频控制回路基础上，增加变频口压力实际测量值作为变频器PI控制器的反馈值。端子6、8接开关K作为变频器运转的外部起动、控制回路同时将工频与变频回路的交流接触器的各起动信号，本系统采用单刀单掷扳把开关。L2.3.3变频器功能 设置SsTP!E tSsTP2E A2.3.3.1基本参数预置首先将系统参数的功能码0.1设置成5,功能码0.2设置成0，其它参数的预置见表1。2.3.3.2变频器 目标值的表示方法:ssT1E/ /km1SsT2E/ /kM2目标值的大小由压力传感器量程的百分数来表示。如传感器量程为0~ 1.0MPa,当系统要求泵的出口压力为0.4MPa，则目标值表示为40%。此值可通过面板键盘设定。KM2r KM12.3.3.3变频器反馈值的表示方法:依据压力和电流成线性关系计算反馈电流值的KM1多少。此值作为系统初次调试时检查反馈信号正常中国煤化工r十KH3.1.TYCHCNMHG线”、“二、 空载运12行”、“三、轻载运行”“四、 满载运行”的原则图2控制回路接线图进行调试。2006年夜馨操2期Phar maceutical & Eingineering Design 2006. 27(2). 60医药工程设计表1参数预置表相桥式全波整流电路，由于电容器的充、放电使其功能码参数预置值输入回路的电流波形发生畸变，从变频器的输入端1.1最大频率50Hz向_上至低压配电柜中的交流接触器下口线路上的电.2最小顿率0Hz3加速时间10流波形均为脉冲波形，而6L2型磁电整流系电流表是.4减速时间无法测量脉冲波形，因而出现无电流指示。采用的.5Pi控制器增益100%解决办法:①选用电磁系电流表。但由于电流波形.6Pi控制器积分时间.7电流极限1.5X1x为非正弦波，存在一定的测量误差。②将电流互感.8wt比选择器及电流表由原来变频器的输入端改接到输出端。.9w/f优化1.10电机额定电压AC 400V因变频器的输出端电流波形一般为含有高次谐波的1.11电机额定频率50 Hz正弦波，在测量精度要求不高的场合，6L2型磁电整1.12电机额定转速1480r/ min博1.13 !电机额定电流137.5A流系电流表可满足生产需要。为减少支出，采用第1.14电源电压2种方法，改接后，电流表电流指示正常，与变频器2.15PI控制器参考值信号(源A)2.16Pi控制器实际值选择0显示屏上显示的电流基本相同。2.17实际值1的输入4变频器常见故障及对策7.5电机热保护当变频器出现一般性故障， 将被关断输出，并电机热保护转折点电流100.0%在显示屏上显示故障代码，对故障进行处理后可通具体过程是:①检查电源及主回路、控制回路过故障复位按键RESET进行复位，待故障信号消失接线是否正常。②先去掉变频器输出端去电机的电方可重新起动变频器。缆，合上控制开关K起动变频器运转，因压力反馈变频器常见故障及对策见表2:电流值为0mA，根据VaconCX系列变频器内的表2变频器常 见故障及对策PI控制调节功能原理，变频器显示屏.上显示的频率故障代码对策应从0Hz_上升至50Hz，目视变频器运行是否正常。F过电流检查负载、 电机电缆、电机规格是否配套③接.上从变频器输出端去电机的电缆，将电机与泵F2过电压检查进线电压、 减速时间的联轴器拆除，起动变频器，变频器显示屏上显示欠电压检查设备输入电源、若设备电源正常且发生内部故障与代理商联系的频率还应从0Hz上升至50Hz，目视变频器、电机F16电机过热检查电机负载、 变频器参数设置运行是否正常，以此确定变频器的各参数设定是否5效果正常合理。④将电机与泵的联轴器接好，起动变频器，通过面板设定压力目标值，观察变频器显示屏在变频控制系统改造完成后，通过一段时间的上显示的频率变化是否正常，并通过面板查看变频运行，基本达到了改造的目的。器的输出电压、输出电流、输出转矩、电机转速等5.1 克服了夜晚管道压力高的问题，节约了电能和参数，观察系统运行情况，以便发现变频器和电机水资源，创造一定 的经济效益，一年可直接节电约在运行中可能出现的问题。98300KWh,节约资金约5.11万元。3.2调试中 遇到的问题5.2由于供电回路将原工频电路作为备用，从而保3.2.1在起动变频器后， 显示屏上的频率从0 Hz升证了设备运行的可靠性。到12.3 Hz便不再上升。用万用表直流电流档测反馈5.3 实现了“软起动”、“软停车”减小了起动时电流值、检查控制电缆接线都正常，经查原因是连的峰值电流，同时减轻了电机起动、停车时对机械接传感器的屏蔽电缆的屏蔽铜网线未与变频器内的的冲击，延长电机及水泵系统的使用寿命。控制地相连，形成变频器内的控制线路虚地，使反5.4实现了自动控制，不需要工作人员调节原出处馈电流值成最大，重新接线后，变频器频率显示正的阀门。减轻了劳动强度，简化了操作。中国煤化工常，泵运转正常。3.3.2变频器正常运行后，发现接在其输入端的电1]| IYHCN M H Gn.北京:机械工业出版社，流表(型号为6L2)无电流指示。经分析认为:变频器2005.内部的输入电路实际上是一个带有滤波电容器的三2] 芬兰瓦萨公司. 2004《Vacon ex变额器用户手册》: PI控制应用: 4-1-4-36.2006年第27卷第2期