中低壓變頻器的安裝與調(diào)試分析
中低壓變頻器的安裝與調(diào)試分析
1 引言
隨著變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中的日益普及，變頻器作為一種調(diào)速節(jié)能的產(chǎn)品，已日益受到工礦企業(yè)的重視，成為工業(yè)生產(chǎn)及生活中不可或缺的工具。在石油、化工、建材、電力、礦山、塑料、冶金、水利等關(guān)系國(guó)計(jì)民生的各行業(yè)，變頻器正發(fā)揮著強(qiáng)大的作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在當(dāng)前及今后的幾年，變頻器將以10%～15%的銷售速度增長(zhǎng)，即每年大約為500～900萬(wàn)kw，各種功率等級(jí)、各種性能、各種用途的變頻器都將為用戶使用。所以如何讓用戶用好變頻器，真正發(fā)揮變頻器在調(diào)速方便、節(jié)能及提高生產(chǎn)工藝方面的優(yōu)勢(shì)，作為變頻器的生產(chǎn)廠家，是首先應(yīng)考慮的問(wèn)題。
本文以變頻器在用戶當(dāng)中的使用為例，結(jié)合筆者在用戶安裝調(diào)試過(guò)程中所遇到的一些問(wèn)題，粗略的談一下變頻器的安裝與調(diào)試問(wèn)題，以供廣大的變頻器用戶在使用時(shí)參考。
2 變頻器的安裝及使用條件
正象其他的電器設(shè)備或裝置一樣，變頻器作為一種電力電子設(shè)備，同樣有其嚴(yán)格的使用條件和應(yīng)用場(chǎng)合，任何違反產(chǎn)品使用規(guī)范的安裝及使用，都將是非法的，不可避免的會(huì)帶來(lái)設(shè)備及人、財(cái)、物的損失。
2.1 變頻器的使用環(huán)境及注意事項(xiàng)
2.1.1 變頻器要求的工作環(huán)境
(1)工作環(huán)境溫度-10℃～+40℃，工作環(huán)境的變化應(yīng)不大于±5℃/h。
(2)相對(duì)濕度：空氣的最大相對(duì)濕度不超過(guò)90%，每小時(shí)相對(duì)濕度的變化率不超過(guò)5%且不得出現(xiàn)凝露。
(3)運(yùn)行地點(diǎn)無(wú)導(dǎo)電或爆炸塵埃，無(wú)腐蝕金屬或破壞絕緣的氣體或蒸汽。
(4)變頻器安裝地點(diǎn)所允許的振動(dòng)條件：
振動(dòng)頻率10～150hz，振動(dòng)加速度不大于5m/s2，當(dāng)變頻器由于安裝臺(tái)基振動(dòng)可能產(chǎn)生共振時(shí)，應(yīng)對(duì)變頻器采取減振措施，以避開(kāi)共振頻率。
(5)交流輸入電源
電壓持續(xù)波動(dòng)不超過(guò)±20%。
頻率波動(dòng)不超過(guò)±2%，頻率變化每秒不超過(guò)±1%。
三相電壓的不平衡度：負(fù)序分量不超過(guò)正序分量的5%;
電源諧波成分：電壓相對(duì)諧波含量的均方根值不超過(guò)10%。
(6)海拔高度：不超過(guò)1000m。
2.1.2 注意事項(xiàng)
(1)非專業(yè)人員不可開(kāi)蓋開(kāi)柜門使用或檢測(cè);
(2)變頻器出廠前已作過(guò)耐壓試驗(yàn)，用戶不可也沒(méi)有必要再對(duì)變頻器進(jìn)行耐壓試驗(yàn);
(3)電動(dòng)機(jī)上不可并接改善功率因數(shù)用的大電容;
(4)外殼可靠接地;
(5)不可將三相輸入改成兩相輸入，否則會(huì)出現(xiàn)缺相保護(hù);
(6)低頻運(yùn)行時(shí)要考慮電動(dòng)機(jī)自帶風(fēng)扇效果，潤(rùn)滑效果情況，高頻運(yùn)行時(shí)要考慮軸承的承受能力。
這些闡述了變頻器安裝的最基本的規(guī)則。要深刻理解和熟悉這些規(guī)則。
2.2 安裝前的準(zhǔn)備工作
要安裝好一臺(tái)變頻器，使它能正常的運(yùn)行，達(dá)到技術(shù)及工藝要求，除了滿足上述基本規(guī)則外，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
(1)安裝前首先要熟悉和掌握生產(chǎn)工藝及技術(shù)要求，弄清楚其負(fù)載狀況，了解變頻器在系統(tǒng)中的作用和地位，是要求節(jié)能，還是改進(jìn)生產(chǎn)工藝，還是二者兼之。某些場(chǎng)合并沒(méi)有節(jié)能空間，而硬要求變頻器節(jié)能，這是不妥當(dāng)?shù)摹?/span>
(2)變頻器帶的負(fù)載從電氣方面而言首先是電機(jī)，因此安裝前首先要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的電機(jī)有比較清楚的理解，包括額定電壓、額定電流、電機(jī)極數(shù)、額定功率等，安裝的變頻器必須與之相匹配，有些特殊場(chǎng)合，如負(fù)荷較重、海拔超過(guò)1000m(即超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)海拔高度)、煤礦提升機(jī)變頻器等，變頻器要比負(fù)載電機(jī)高出一個(gè)甚至兩個(gè)功率等級(jí)，一般不允許變頻器比負(fù)載電機(jī)功率等級(jí)低，以免變頻器超負(fù)荷運(yùn)行而帶不動(dòng)或經(jīng)常過(guò)載保護(hù)，造成不必要的麻煩。
(3)電機(jī)的電氣絕緣安裝前必須進(jìn)行檢測(cè)。絕緣不好的電機(jī)不能安裝變頻器。因?yàn)樽冾l器雖然設(shè)有短路保護(hù)，但瞬間的接地也可能造成某些變頻器的損壞。
(4)安裝前應(yīng)仔細(xì)閱讀變頻器的使用說(shuō)明書(shū)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工藝要設(shè)置哪幾個(gè)參數(shù)，參數(shù)的設(shè)置方法等，要熟練掌握。
(5)對(duì)于某些場(chǎng)合，特別是要求自動(dòng)控制的而需要附屬配件的，如供水用的壓力表、傳感器、壓力變送器及一些配套設(shè)施，如pid調(diào)節(jié)儀、溫控儀、定時(shí)鐘等，有些還需要遠(yuǎn)控裝置，也要熟練掌握。以期能快速的安裝、調(diào)試到位。
(6)要嚴(yán)格按照變頻器的使用說(shuō)明書(shū)進(jìn)行配線，包括主線和控制線，某些情況只能高于說(shuō)明書(shū)要求的規(guī)格而不能低于。需要壓接接線鼻的地方，要嚴(yán)格按要求壓接，規(guī)格和工藝要符合標(biāo)準(zhǔn)。
(7)在現(xiàn)代工業(yè)控制比較復(fù)雜的情況下，還要考慮電磁兼容性問(wèn)題，要考慮變頻器的干擾與抗干擾，必要時(shí)加裝電磁濾波裝置。有些場(chǎng)合電機(jī)距離變頻器可能較遠(yuǎn)，要考慮加裝輸出電抗器及濾波器。
(8)對(duì)于位能負(fù)載，如煤礦主井絞車、提升機(jī)、電梯類，由于存在再生發(fā)電狀態(tài)，要考慮加裝制動(dòng)單元和配套的制動(dòng)電阻，防止變頻器過(guò)壓保護(hù)或損壞。
以上這些問(wèn)題都是我們?cè)诎惭b變頻器之前要了解和掌握的，不熟悉這些內(nèi)容，就可能造成變頻器的安裝或調(diào)試不順利或根本不成功，造成設(shè)備損壞或不能正常使用，這是我們要切記的。
3 中壓變頻器的安裝與調(diào)試
這里所說(shuō)的中壓變頻器，是指電壓等級(jí)從750v～2300v的變頻器，分為兩個(gè)電壓級(jí)別，1140v和2300v兩種類型的變頻器。這種類型的變頻器負(fù)載一般都是油田上用的潛油電泵，1140v的還有用于抽油機(jī)的。我們簡(jiǎn)要說(shuō)一下安裝調(diào)試方法。
3.1 安裝步驟
(1)接控制線
確認(rèn)原工頻工作時(shí)的工作狀態(tài)，首先要了解潛油電泵的工作過(guò)程。
潛油電泵是一種深置于井下1000m—3000m的電泵，由于電纜線較長(zhǎng)，地面上的供電設(shè)備要能補(bǔ)償這部分電纜損耗，因此原工頻裝置要提供比電機(jī)額定電壓高出100—300v的供電電壓。
電泵及電纜都是高溫、高壓的設(shè)備，在安裝前都要進(jìn)行絕緣測(cè)試。用2500v的兆歐表測(cè)試，絕緣電阻不應(yīng)低于50mω。
要檢測(cè)原來(lái)的工頻供電的電壓及工作電流，以便調(diào)試時(shí)參考。
由于油田上潛油電泵下泵的深度不同，潛油電泵供電的電壓就有所不同。因此對(duì)應(yīng)于同一電壓等級(jí)的變頻器而言，就有不同的電壓輸入，變頻器的控制電壓就有所不同。為了解決這一問(wèn)題，筆者在變頻器內(nèi)部安裝了一個(gè)變壓器，對(duì)應(yīng)于不同的電壓輸入，電壓輸出都是一樣的。對(duì)于這類變頻器，其輸出都只有220v、110v、380v三組電壓。220v是給控制電路供電的，110v是給電機(jī)保護(hù)儀供電的，380v是給電壓表供電的。
因此要根據(jù)原來(lái)的供電電壓選擇合適的控制電源接線端子，將原出廠時(shí)空出的兩根接線或接在電壓最高端(出廠時(shí)按最高電壓試驗(yàn))的兩根線接在原電壓等級(jí)的端子上，因有兩個(gè)變壓器，都要進(jìn)行改接。
(2)接主線
按配線規(guī)格，將電源線接在變頻器的三相輸入(或標(biāo)記r、s、t)端子上，電機(jī)線接在變頻器的三相輸出(或標(biāo)記u、v、w)端子上，地線接在變頻器上標(biāo)有“⊥”的端子上。并將相應(yīng)的羅栓擰緊。
3.2 調(diào)試
(1)將柜門上的隔離開(kāi)關(guān)拉下，并將柜門上的“變頻啟動(dòng)”按扭旋開(kāi)，使其呈斷開(kāi)狀態(tài)。提示送電后，用mf—47型或500型萬(wàn)用表的高壓擋“2500v”檔測(cè)量三相輸入電壓(一定注意安全)，應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)，并三相相互平衡，若不正確，應(yīng)停電檢查供電電源。
(2)電源正常后，合上隔離開(kāi)關(guān)閘刀，用萬(wàn)用表檢測(cè)控制電源的220v電壓(測(cè)量里面的接線插盒即可)是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，按其±20%的波動(dòng)，應(yīng)在220v±20v范圍內(nèi)，若超出此范圍，應(yīng)拉下高壓隔離開(kāi)關(guān)的閘刀，調(diào)整控制變壓器的接頭，直至滿足要求為止。
(3)用一個(gè)單相插頭取一根線接�
控制端子排的“c”端子上，另一頭的兩相插在接線盒上(老機(jī)型一根線接在“c”上，另一根線接在“d”上)，合上隔離開(kāi)關(guān)閘刀，變頻器應(yīng)能送上控制電，面板上顯示“43.21”過(guò)幾秒鐘“pro”燈亮(新機(jī)型)，或只有“pro”燈亮(老機(jī)型)，若不顯示可將插頭反過(guò)來(lái)重新插一下即可。 (4)面板顯示正常后，可檢查變頻器的控制功能是否正常。用萬(wàn)用表檢測(cè)延時(shí)可控硅兩端的電壓(即延時(shí)電阻上的電壓)，應(yīng)在1.00v左右。將變頻器的“開(kāi)/停機(jī)”開(kāi)關(guān)打在“開(kāi)機(jī)”位置，變頻器應(yīng)能開(kāi)機(jī)，調(diào)節(jié)“頻率調(diào)節(jié)”旋扭，變頻器頻率應(yīng)從“2.00”升至“50.00”。用萬(wàn)用表測(cè)量變頻器的三相輸出端子(這時(shí)應(yīng)從變頻器一側(cè)測(cè)量，因柜子并沒(méi)有接通主電，變頻器的主接觸器沒(méi)有吸合)，三相電壓應(yīng)相互平衡，對(duì)中線也應(yīng)相互平衡。電壓大致是2300v等級(jí)的三相電壓為15v左右，對(duì)中線為10v左右;1140v等級(jí)的三相電壓為9v左右，對(duì)中線為5v左右。若不平衡，應(yīng)檢查柜子在運(yùn)輸過(guò)程中有無(wú)掉線或其他問(wèn)題，直至電壓完全平衡為止。
(5)運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定。這包括變頻器參數(shù)和電機(jī)保護(hù)儀參數(shù)的設(shè)定兩步。
變頻器參數(shù)的設(shè)定。因變頻器出廠時(shí)一般是按2300v/125kw或1140v/75kw而設(shè)計(jì)的，因此應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)載的要求重新設(shè)定，包括額定電流、過(guò)載保護(hù)電流，其他參數(shù)一般不需要修改。
電機(jī)保護(hù)儀的參數(shù)設(shè)定。電機(jī)保護(hù)儀的參數(shù)包括欠載電流、過(guò)載電流、欠壓設(shè)定、過(guò)壓設(shè)定等。這里說(shuō)明一下。因潛油電泵是深置于油井下油層里的電泵，在運(yùn)行中靠油的循環(huán)來(lái)散熱。一旦井供液不足，電機(jī)將脫離油層運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)將干轉(zhuǎn)，這樣就很容易燒毀電泵。因此應(yīng)設(shè)定欠載保護(hù)，當(dāng)運(yùn)行電流低于額定電流的80%時(shí)，就停止電機(jī)的運(yùn)行，起到保護(hù)電機(jī)的作用。
參數(shù)的設(shè)定方法可參照相應(yīng)的說(shuō)明書(shū)進(jìn)行，主要有兩種，bk-3型和bk—j1型。
bk—3型的方法是：在顯示器顯示“p”(剛送電或按四次“上檔”鍵)時(shí)，可對(duì)參數(shù)值進(jìn)行修改。根據(jù)需要的數(shù)值，按相應(yīng)的數(shù)字鍵，再按“上檔”或“下檔”鍵，最后按相應(yīng)的功能鍵，即可完成參數(shù)值的修改。
bk—ji形的方法是：在就緒畫(huà)面(剛送電或按四次“上檔”鍵)狀態(tài)下，按一次“上檔”鍵，再按一次“整定值”鍵，屏幕顯示整定值操作畫(huà)面。畫(huà)面上有光標(biāo)閃爍，在光標(biāo)閃爍位置可輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)。按“移動(dòng)”鍵，光標(biāo)可上下移動(dòng)，屏幕右上角的箭頭(“↑”或“↓”)指出當(dāng)前的移動(dòng)方向。按“上檔”、“方向”鍵可以改變箭頭的方向。輸入完畢后，應(yīng)按四次“上擋”鍵保存修改結(jié)果。
有些井可能本身供液不足，需要降低頻率運(yùn)行，因此可根據(jù)具體情況，在泵運(yùn)行起來(lái)后，再根據(jù)實(shí)際運(yùn)行電流重新設(shè)定參數(shù)。
(6)帶載運(yùn)行
參數(shù)設(shè)定好后，就可將插盒上的插頭拔下，并將外接的“c”(或者“c”、“d”兩點(diǎn))點(diǎn)上的線拆掉，就可以帶載運(yùn)行了。
將柜門上的“變頻啟動(dòng)”按扭按下，待設(shè)定的延時(shí)時(shí)間到后，機(jī)內(nèi)接觸器吸合，變頻器顯示“43.21”并且“pro”亮(新機(jī)型)或只有“pro”亮(老機(jī)型)，將變頻器上的“開(kāi)停機(jī)”開(kāi)關(guān)打在“開(kāi)機(jī)”位置，變頻器即可從最低頻率逐漸上升，調(diào)節(jié)“頻率調(diào)節(jié)”旋扭，使頻率先升至30hz，用卡流表測(cè)量三相輸出電流，應(yīng)基本平衡，不平衡度不應(yīng)超過(guò)20%。然后再升至用戶要求的頻率。再用卡流表測(cè)量輸入、輸出電流，三相都應(yīng)基本平衡。
若在調(diào)節(jié)過(guò)程中出現(xiàn)頻率不上升的情況，即調(diào)整頻率調(diào)節(jié)旋扭時(shí)，頻率不上升，輸出電流持續(xù)增大，呈限速保護(hù)狀態(tài)，直至過(guò)流保護(hù)，這可能是低頻補(bǔ)償不足造成，可調(diào)節(jié)主控板上的補(bǔ)償電位器(老機(jī)型)或通過(guò)設(shè)定變頻器的參數(shù)“低頻補(bǔ)償”(新機(jī)型)予以解決。調(diào)整時(shí)注意只要輸出電流下來(lái)，頻率能升上去即可，也不可調(diào)整過(guò)大，以免過(guò)補(bǔ)償，在運(yùn)行過(guò)程中電流過(guò)大而使電機(jī)及變頻器超電流而不正常運(yùn)行。
正常運(yùn)行后，可根據(jù)運(yùn)行電流對(duì)電機(jī)保護(hù)儀的參數(shù)重新調(diào)整一下，以達(dá)到可靠保護(hù)又能正常運(yùn)行的狀態(tài)。
對(duì)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)要確認(rèn)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般情況下，正轉(zhuǎn)比反轉(zhuǎn)電流大，井口的壓力指示高。反轉(zhuǎn)一般壓力表指針不起。有的井上油慢，要等一段時(shí)間才能確定。
由于本變頻柜還設(shè)有工頻備用，以便在變頻出問(wèn)題時(shí)能臨時(shí)投入工頻，不耽誤生產(chǎn)的進(jìn)行，因此變頻正常后還應(yīng)試一下工頻運(yùn)行，其正反轉(zhuǎn)也應(yīng)調(diào)試正常。正反轉(zhuǎn)調(diào)整時(shí)，變頻調(diào)輸出，工頻調(diào)輸入，即可使工變頻都正常運(yùn)行。
調(diào)整完后，用變頻運(yùn)行，正常后，啟動(dòng)電機(jī)保護(hù)儀，保護(hù)儀顯示正常后，旋開(kāi)“變頻啟動(dòng)”旋扭(投入電機(jī)保護(hù)儀保護(hù)，不旋開(kāi)不起作用)，柜子上的各種儀表指示都正常，調(diào)試即完畢。
4 低壓變頻器的安裝調(diào)試
低壓變頻器由于所帶的負(fù)載種類繁多，類型千差萬(wàn)別。因此安裝調(diào)試相應(yīng)的也有較大的區(qū)別。
低壓負(fù)載從使用變頻器的角度來(lái)說(shuō)大體可分為有慣量和無(wú)慣量?jī)煞N，有慣量負(fù)載最顯著的特征就是在快速停機(jī)時(shí)存在發(fā)電狀態(tài)，如何處理這部分能量將是關(guān)乎變頻器是否正常運(yùn)行的關(guān)鍵。
4.1 安裝
變頻器初次安裝或長(zhǎng)期放置后使用，應(yīng)先對(duì)其進(jìn)行全面的檢查。方法如下：
(1)外觀檢查，檢查有無(wú)碰傷損壞，金屬部分有無(wú)銹蝕，有無(wú)結(jié)霜凝露。若有結(jié)霜凝露，則應(yīng)烘干4小時(shí)(60℃)，或在室溫下通風(fēng)放置24小時(shí)。
(2)對(duì)于小功率變頻器，輕輕翻動(dòng)機(jī)箱，注意機(jī)箱內(nèi)有無(wú)異常聲音，若有異常聲音，則應(yīng)打開(kāi)機(jī)箱，尋找并排除其中的異物。
(3)功率比較大的變頻器，則應(yīng)打開(kāi)外殼，檢查一下在運(yùn)輸或儲(chǔ)存過(guò)程中有無(wú)掉下的線頭或顛簸松動(dòng)的螺栓，若有應(yīng)重新焊接或緊固。
這里要注意幾點(diǎn)：
變頻器的安裝應(yīng)符合前面要求的工作環(huán)境。
變頻器有壁掛式的，有柜式的，一定要安裝穩(wěn)固，保證工作過(guò)程中的安全性。為了通風(fēng)散熱的需要，變頻器一定要垂直安裝。如圖6、7所示。
對(duì)于柜式結(jié)構(gòu)，為了工作人員便于操作和散熱的要求，周邊要留有足夠的空間：前面間距不小于1.5m，后面和側(cè)面不小于1m。
對(duì)于壁掛式的，變頻器周圍也應(yīng)留有足夠的散熱空間，變頻器的上部距離房間頂部至少1m，下部距地面也至少要1m的距離，才能使變頻器通風(fēng)順暢，保證可靠的運(yùn)行。
有的房間密封比較嚴(yán)，要配合用戶安裝排風(fēng)扇或空調(diào)。有些場(chǎng)合環(huán)境比較臟、潮濕，要注意采取隔離措施，防塵、防潮。
當(dāng)一臺(tái)控制柜內(nèi)裝有兩臺(tái)或兩臺(tái)以上變頻器時(shí)，應(yīng)盡量并排安裝(橫向排列)。如必須采用縱向排列時(shí)，則應(yīng)在兩臺(tái)變頻器間加一塊擱板，以避免下面變頻器出來(lái)的熱風(fēng)進(jìn)入到上面的變頻器內(nèi)。
4.1.1 主電路的接線
4.1.1.1 基本接線
主線的安裝比較簡(jiǎn)單。將電源線接在變頻器的輸入(或標(biāo)記有r、s、t的)端子上，將電機(jī)線接在變頻器的輸出(或標(biāo)記有u、v、w的)端子上，并將變頻器的接地端子通過(guò)地線可靠接地。
注意：
(1)變頻器的輸入端和輸出端絕對(duì)不允許接錯(cuò)。萬(wàn)一將電源進(jìn)線錯(cuò)誤的接到了輸出端上，則不論哪個(gè)逆變管導(dǎo)通，都將引起兩相間的短路而將逆變管迅速燒壞。如圖10所示。
(2)前面的斷路器一般是需要安裝的，主要是分?jǐn)嚯娐酚?。?dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，尤其是整流電路或主電路損壞時(shí)，大電流能及時(shí)使斷路器跳閘，與網(wǎng)電的其他電路脫開(kāi)，避免影響其他電路。
(3)線頭壓接要可靠。一般使用容量相當(dāng)?shù)慕泳€鼻壓接。一定要壓緊，避免大電流長(zhǎng)期運(yùn)行出現(xiàn)過(guò)熱而燒毀接線或端子。
4.1.1.2 線徑的選擇
一般按電動(dòng)機(jī)的接線要求的線徑選擇，特殊場(chǎng)合要選大一規(guī)格的，尤其是電機(jī)距離變頻器較遠(yuǎn)的，本著宜大不宜小的原則選配。
4.1.1.3 接地
每臺(tái)變頻器都有一個(gè)專門的接地端子“e”或“⊥”，用戶應(yīng)將此端子與大地可靠連接。
當(dāng)變頻器和其他設(shè)備，或有多臺(tái)變頻器一起接地時(shí)，每臺(tái)設(shè)備都必須分別和地線相接，不允許將一臺(tái)設(shè)備的接地端與另一臺(tái)設(shè)備的接地端相接后再接地。如圖11所示。
4.1.2 控制電路的接線
變頻器主接線完成后，變頻器可以運(yùn)行。但一般情況下，由于控制及監(jiān)測(cè)的方便，都需要將變頻器的操作及顯示部分引到方便的地方。有的是現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較差，變頻器不宜安裝，而安裝于環(huán)境較好的配電室內(nèi)，而將控制部分引到現(xiàn)場(chǎng)。有的如提升機(jī)變頻器，控制部分需要與原系統(tǒng)對(duì)接，也需要將控制線引出。
控制線分模擬量和數(shù)字量。
4.1.2.1 模擬量
主要包括：輸入側(cè)的給定信號(hào)線和反饋信號(hào)線;輸出側(cè)的頻率信號(hào)線和電流信號(hào)線。
模擬量信號(hào)線的抗干擾能力差，必須使用屏蔽線。屏蔽層的靠近變頻器的一端，應(yīng)接控制電路的公共端，但不要接到變頻器的地端(e)或大地，屏蔽層的另一端應(yīng)該懸空，如圖12所示。
布線的原則應(yīng)當(dāng)遵守：
(1)盡量遠(yuǎn)離主電路100mm以上。
(2)盡量不和主電路交叉。必須交叉時(shí)，應(yīng)采取垂直交叉的方式。
4.1.2.2 開(kāi)關(guān)量。
如啟停、點(diǎn)動(dòng)、多檔轉(zhuǎn)速控制等的控制線，都是開(kāi)關(guān)量控制線。
一般說(shuō)來(lái)，模擬量控制線的接線原則也都適用于開(kāi)關(guān)量控制線。但開(kāi)關(guān)量的抗干擾能力強(qiáng)，故在距離不很遠(yuǎn)時(shí)，允許使用非屏蔽線，但同一信號(hào)的兩根線必須互相絞在一起。
4.2 調(diào)試
變頻器的調(diào)試并沒(méi)有固定的模式，大體上可分為“先空載，繼輕載，再重載”幾個(gè)步驟。
4.2.1 空載檢查及參數(shù)預(yù)置
風(fēng)光變頻器可以在不接通主電源，而只接控制電源的情況下，檢查變頻器。而其他類變頻器則沒(méi)有這個(gè)方便。
小功率變頻器可以把主接線端子排上的短路片去掉，給三相輸入送380v的電源，大功率變頻器一般都有控制電壓輸入端子，可從這兒用一兩芯電纜接人380v單相電源檢查變頻器(注意：接之前應(yīng)將兩端子上與三相輸入相連的兩根線去掉)，參照說(shuō)明書(shū)，熟悉各個(gè)鍵盤(pán)的使用及參數(shù)的設(shè)置方法。
熟悉完后，變頻器開(kāi)機(jī)，頻率升至50hz，用萬(wàn)用表(最好用指針式)測(cè)量三相輸出，電壓應(yīng)該完全平衡。
檢查完后，停電，小功率的將拆下的短路片上回原處(注意上之前主回路上短路片的兩個(gè)端子要放電)。大功率的應(yīng)將控制端子的兩根外接線去掉，并將原來(lái)的接線恢復(fù)。
變頻器的三相輸出先不接電機(jī)線，給變頻器的三相輸入通入380v的電源，觀察變頻器空載運(yùn)行情況。其他類變頻器也可按這個(gè)步驟進(jìn)行。
(1)熟悉鍵盤(pán)，即了解鍵盤(pán)上各鍵的功能，進(jìn)行試操作，并觀察顯示的變化情況。
(2)按說(shuō)明書(shū)要求進(jìn)行“啟動(dòng)”、“停止”等基本操作，觀察變頻器的工作情況是否正常，同時(shí)進(jìn)一步熟悉鍵盤(pán)的操作。
(3)進(jìn)行參數(shù)予置。按照說(shuō)明書(shū)介紹的方法對(duì)主要參數(shù)進(jìn)行予置。就幾個(gè)較易觀察的項(xiàng)目如升速和降速時(shí)間、點(diǎn)動(dòng)頻率、多檔轉(zhuǎn)速時(shí)的各檔頻率等檢查變頻器的執(zhí)行情況是否與予置的相符合。
(4)將外接輸入控制線接好，逐項(xiàng)檢查各外接控制功能的執(zhí)行情況。
(5)用萬(wàn)用表(最好是指針式)檢查三相輸出電壓是否完全平衡。
4.2.2 帶載運(yùn)行
經(jīng)以上測(cè)試，證明變頻器是正常的，即可以帶負(fù)載運(yùn)行了。變頻器的負(fù)載運(yùn)行包括輕載試運(yùn)行和重載運(yùn)行，即正常運(yùn)行。若有條件，還可以先帶空電機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)，但一般情況都是直接帶載運(yùn)行。
試運(yùn)行前一般都應(yīng)檢測(cè)一下電機(jī)的絕緣。對(duì)于低壓380—660v的電機(jī)，用1500v的兆歐表測(cè)試，絕緣電阻一般不能低于50兆歐。水泵類負(fù)載絕緣可能低一些，但也不能低于2兆歐。
還要了解一下負(fù)載的運(yùn)行情況，以作到心中有數(shù)。低壓負(fù)載種類繁多，如風(fēng)機(jī)、水泵、攪拌機(jī)、拉絲機(jī)、塑料機(jī)械、提升機(jī)、空壓機(jī)、皮帶輸送機(jī)、化纖機(jī)、機(jī)床機(jī)械等許多許多。不同的負(fù)載其工作狀態(tài)也有很大的不同，因此要根據(jù)不同的情況區(qū)別對(duì)待。有些特殊的機(jī)械，必須采用某類專用變頻器。如提升機(jī)，屬于位能負(fù)載，具有再生電能的處理問(wèn)題，必須采用提升機(jī)專用變頻器。還有化纖及機(jī)床類，有的也要采用專用變頻器。這類變頻器都在硬件，特別是軟件上針對(duì)特殊負(fù)載作了特殊的處理，從而保證了變頻器的可靠運(yùn)行。離心類負(fù)載，如離心風(fēng)機(jī)、離心機(jī)等，運(yùn)行慣性比較大，其升速和降速時(shí)間較長(zhǎng)，若設(shè)置短了，變頻器升速時(shí)會(huì)過(guò)電流，降速時(shí)會(huì)過(guò)電壓，甚至可能會(huì)損壞。因此在不要求快速停機(jī)的情況下，可將時(shí)間適當(dāng)放長(zhǎng)，一般與設(shè)備的自由停機(jī)時(shí)間相當(dāng)(根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般在300s)。若要求快速停機(jī)，則應(yīng)加制動(dòng)回路。
明確了以上問(wèn)題，就可以帶載運(yùn)行了。將變頻器的輸出接上電動(dòng)機(jī)線。送電。
(1)點(diǎn)動(dòng)或在低頻下試運(yùn)轉(zhuǎn)。觀察電機(jī)的正反轉(zhuǎn)方向。若是反轉(zhuǎn)，可利用變頻器的正反轉(zhuǎn)端子調(diào)整，或停電后調(diào)整變頻器的輸出接線進(jìn)行調(diào)整。
有的機(jī)械可能不允許反轉(zhuǎn)，這時(shí)就應(yīng)當(dāng)先將電機(jī)與機(jī)械的聯(lián)軸器拆開(kāi)，先電機(jī)空轉(zhuǎn)，調(diào)整好轉(zhuǎn)向后再將聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)好。
對(duì)潛水泵之類的負(fù)載，在井上看不到轉(zhuǎn)向，可依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，正轉(zhuǎn)時(shí)電流小，壓力表指示增大，上水量大。反轉(zhuǎn)時(shí)壓力表指示低，上水量小，電流大。即依據(jù)經(jīng)驗(yàn)判別。
(2)起轉(zhuǎn)試驗(yàn)。使工作頻率從0hz開(kāi)始漫漫增大，觀察拖動(dòng)系統(tǒng)能否起轉(zhuǎn)。在多大頻率下起轉(zhuǎn)，如起轉(zhuǎn)比較困難，應(yīng)設(shè)法加大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。具體方法有：加大啟動(dòng)頻率，加大u/f比，以及采用矢量控制等。
有些負(fù)載，如潛水泵等電機(jī)引線較長(zhǎng)的，可能存在長(zhǎng)線效應(yīng)，即由于變頻器輸出的諧波成分較大，到電機(jī)端電壓可能增大，因此調(diào)節(jié)時(shí)要注意觀察電機(jī)電流的變化，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電機(jī)電流有持續(xù)增大的情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)停機(jī)，這時(shí)應(yīng)考慮加裝輸出電抗器。
(3)起動(dòng)試驗(yàn)。將給定信號(hào)加至最大，觀察：
起動(dòng)電流的變化;
整個(gè)拖動(dòng)系統(tǒng)在升速系統(tǒng)中，運(yùn)行是否平穩(wěn)。
如因起動(dòng)電流過(guò)大而跳閘，則應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)升速時(shí)間。如在某一速度段起動(dòng)電流偏大，則設(shè)法通過(guò)改變起動(dòng)方式(s形、半s形等)來(lái)解決。
(4)停機(jī)試驗(yàn)。將運(yùn)行頻率調(diào)至最高工作頻率，按停止鍵，觀察拖動(dòng)系統(tǒng)的停機(jī)過(guò)程。
停機(jī)過(guò)程中是否出現(xiàn)因過(guò)電壓或過(guò)電流而跳閘，如有。則應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)降速時(shí)間。
當(dāng)輸出頻率為0hz時(shí)，拖動(dòng)系統(tǒng)是否有爬行現(xiàn)象，如有，則應(yīng)適當(dāng)加入直流制動(dòng)。
(5)拖動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載試驗(yàn)
負(fù)載試驗(yàn)的主要內(nèi)容有：
如fmax》fn，則應(yīng)進(jìn)行最高頻率時(shí)的帶載能力試驗(yàn)。也就是在正常負(fù)載下能否帶得動(dòng)。
在負(fù)載的最低工作頻率下，應(yīng)考察電機(jī)的發(fā)熱情況。使拖動(dòng)系統(tǒng)工作在負(fù)載所要求的最低轉(zhuǎn)速下，施加該轉(zhuǎn)速下的最大負(fù)載，按負(fù)載所要求的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行低速運(yùn)行試驗(yàn)，觀察電機(jī)的發(fā)熱情況。
過(guò)載試驗(yàn)可按負(fù)載可能出現(xiàn)的過(guò)載情況及持續(xù)時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)，觀察拖動(dòng)系統(tǒng)能否繼續(xù)工作。
調(diào)整完后，變頻器正式負(fù)載運(yùn)行，一般應(yīng)觀察兩小時(shí)以上，保證可靠工作。
以上這些是變頻器調(diào)試的最基本的步驟。在變頻器調(diào)試過(guò)程中，還可能遇到各種各樣的情況。如變頻器的干擾和抗干擾，功因數(shù)的補(bǔ)償，閉環(huán)的運(yùn)行等，都要通過(guò)具體的實(shí)踐來(lái)逐步掌握。
4.2.3 閉環(huán)運(yùn)行
這里再談?wù)勯]環(huán)運(yùn)行。它是變頻器的最主要的一個(gè)功能。許多場(chǎng)合只有通過(guò)閉環(huán)運(yùn)行才能體現(xiàn)出自動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)。
(1)閉環(huán)系統(tǒng)的原理
閉環(huán)運(yùn)行就是選取拖動(dòng)系統(tǒng)的某一個(gè)物理量(如溫度、壓力、張力、液位等)，在某一點(diǎn)(該點(diǎn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行應(yīng)具有關(guān)鍵作用或帶有普遍性)用相應(yīng)的傳感器或變送器(如熱電偶、遠(yuǎn)傳式壓力表、溫度變送器、壓力變送器、張力傳感器等)檢測(cè)后送到pid調(diào)節(jié)儀上，與系統(tǒng)的期望值(可在pid上設(shè)定)進(jìn)行比例、積分、微分的運(yùn)算處理，然后送到變頻器的頻率輸入端子，來(lái)調(diào)節(jié)變頻器的頻率，進(jìn)而調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使整個(gè)拖動(dòng)系統(tǒng)處于自動(dòng)調(diào)節(jié)、穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)。
系統(tǒng)的檢測(cè)值稱為反饋信號(hào)，期望值稱為給定信號(hào)，或目標(biāo)信號(hào)，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過(guò)程就是這兩個(gè)信號(hào)反復(fù)地比較、運(yùn)算，使其盡量接近的過(guò)程。這里以恒壓供水為例介紹一下。
水泵電機(jī)由變頻器vvvf供電。sp是壓力傳感器，檢測(cè)管道上的壓力，也可以用壓力變送器，遠(yuǎn)傳式壓力表等，由變頻器供給其電源+24v或+5v。它檢測(cè)到管道壓力后變換成4—20ma電流或0—5v的電壓信號(hào)反送給變頻器。
將變頻器設(shè)定為pid有效后，變頻器有兩個(gè)模擬信號(hào)輸入端子：
目標(biāo)信號(hào)輸入端。即給定端vrf。是一個(gè)與壓力的控制目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的值。有變頻器上的電位器進(jìn)行設(shè)定。也可以由鍵盤(pán)直接給定。當(dāng)采用專用的pid控制儀時(shí)，由專用的sv設(shè)定窗口設(shè)定。它除了和所要求的壓力的控制目標(biāo)有關(guān)外，還與壓力變送器sp的量程有關(guān)，設(shè)定時(shí)要與相關(guān)的量程相當(dāng)。
反饋信號(hào)輸入端。即輔助給定端vpf。它接受從壓力傳感器sp反饋回來(lái)的信號(hào)。
(2)控制的過(guò)程
設(shè)：xt為目標(biāo)信號(hào)，其大小與所要求的管道壓力相對(duì)應(yīng)。xf為壓力變送器的反饋信號(hào)。則變頻器輸出頻率fx的大小有合成信號(hào)(xt—xf)決定。
如管道壓力p超過(guò)了目標(biāo)值，則xf》xt→(xt—xf)《0→變頻器的輸出頻率fx↓→電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nx↓→管道壓力p↓→直至與所要求的目標(biāo)壓力相符(xt≈xf)為止。
反之，如管道壓力p低于目標(biāo)值，則xf《xt→(xt—xf)》0→變頻器的輸出頻率fx↑→電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nx↑→管道壓力p↑→直至與所要求的目標(biāo)壓力相符(xt≈xf)為止。
上述過(guò)程存在著一個(gè)矛盾：一方面，我們要求管道的實(shí)際壓力(其大小與xf成正比)應(yīng)無(wú)限接近于目標(biāo)壓力(其大小與xt成正比)，就是說(shuō)，要求(xt—xf)→0;另一方面，變頻器的輸出頻率fx又是由xt和xf相減的結(jié)果來(lái)決定的，可以想象，如果把(xt—xf)直接作為給定信號(hào)xg的話，系統(tǒng)將是無(wú)法工作的。
如何解決上述問(wèn)題，這就引出了pid的用法。
(1)比例(p)環(huán)節(jié)解決上述問(wèn)題的方法是：將(xt—xf)進(jìn)行放大后再作為頻率給定信號(hào)，即：
xg=kp(xt-xf)
式中kp——比例增益(即放大倍數(shù))。
上述關(guān)系如14圖所示。由于xg是(xt--xf)成比例地放大的結(jié)果，故稱此環(huán)節(jié)為比例環(huán)節(jié)。顯然，kp越大，則：
(xt-xf)=xg/kp
越小，xf越接近于xt。這里，xf只能是無(wú)限接近于xt，卻不能等于xt。就是說(shuō)，xf和xt之間總會(huì)有一個(gè)差值，通常稱為靜差，用ε表示，靜差值應(yīng)該越小越好。
比例增益環(huán)節(jié)的引入，又出現(xiàn)了新的矛盾：為了減小靜差，應(yīng)盡量增大比例增益，但由于系統(tǒng)有慣性，因此，kp太大了，又容易引起被控量(壓力)忽大忽小，形成振蕩。如圖15所示。
(2)積分(i)環(huán)節(jié)引入積分環(huán)節(jié)的目的是
使給定信號(hào)xg的變化與乘積kp(xt-xf)對(duì)時(shí)間的積分成正比。就是說(shuō)，盡管kp(xt-xf)一下子增大(或減小)了很多，但xg只能在“積分時(shí)間”內(nèi)逐漸的增大(或減小)，從而減緩了xg的變化速度，防止了振蕩。積分時(shí)間越長(zhǎng)，xg的變化越慢。
只要偏差不消除，(xt-xf≠0)，積分就不停止，從而能有效的消除靜差。
但積分時(shí)間太長(zhǎng)，又會(huì)發(fā)生在被控量(壓力)急劇變化時(shí)，被控量(壓力)難以迅速恢復(fù)的情況。
(3)微分(d)環(huán)節(jié)微分環(huán)節(jié)的作用是：可根據(jù)偏差的變化趨勢(shì)，提前給出較大的調(diào)節(jié)動(dòng)作，從而縮短調(diào)節(jié)時(shí)間，克服了因積分時(shí)間太長(zhǎng)而使恢復(fù)滯后的缺點(diǎn)。如圖15所示。
變頻器一般在內(nèi)部都設(shè)定了簡(jiǎn)單的pi調(diào)節(jié)器。這對(duì)于較簡(jiǎn)單的閉環(huán)控制，如供水、簡(jiǎn)單的風(fēng)壓控制，可以滿足要求。但對(duì)于較復(fù)雜的控制場(chǎng)合，如空壓機(jī)、空調(diào)、離心風(fēng)機(jī)閉環(huán)，溫度，液位等，一般都要加專用的pid調(diào)節(jié)儀才能得到較好的控制。pid調(diào)試時(shí)，要參照對(duì)應(yīng)的說(shuō)明書(shū)，仔細(xì)的調(diào)整各個(gè)參數(shù)，以期達(dá)到最佳的運(yùn)行效果，使系統(tǒng)能自動(dòng)的、穩(wěn)定的運(yùn)行。
5 結(jié)束語(yǔ)
本文在自己多年從事變頻器安裝調(diào)試的基礎(chǔ)上，粗略的談了下變頻器最基本的安裝調(diào)試方法，以及在安裝調(diào)試過(guò)程中一些簡(jiǎn)單問(wèn)題的處理方法。目的是總結(jié)自己的經(jīng)驗(yàn)，并與業(yè)界同仁相互交流，共同探討變頻器的使用方法，以期更好的發(fā)揮變頻器的強(qiáng)大作用，更好的服務(wù)于廣大的工礦企業(yè)用戶。同時(shí)也為變頻器的使用者提供一份不太成熟的手冊(cè)似的工具。當(dāng)然，隨著控制系統(tǒng)的復(fù)雜，越來(lái)越多的先進(jìn)的控制方法正不斷應(yīng)用于工控系統(tǒng)，如plc、dcs控制、工控機(jī)等，因篇幅有限，這里不能一一陳述，還望讀者海涵。因本人能力有限，文章中的缺點(diǎn)和錯(cuò)誤也在所難免，望廣大的同行不吝指教?，F(xiàn)在隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，節(jié)能降耗已成為殛待解決的問(wèn)題，相信我們所從事的行業(yè)必將成為國(guó)家節(jié)能降耗的最直接的手段，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展付出自己的努力。
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