德國進口SCHMITT全系列SB-3700-F

一、引言 在工業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品加工制造業(yè)中，風(fēng)機、泵類設(shè)備應(yīng)用范圍廣泛；其電能消耗和諸如閥門、擋板相關(guān)設(shè)備的節(jié)流損失以及維護、維修費用占到生產(chǎn)成本的7%~25%，是一筆不小的生產(chǎn)費用開支。隨著經(jīng)濟改革的不斷深入，市場競爭的不斷加劇；節(jié)能降耗業(yè)已成為降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段之一.而八十年代初發(fā)展起來的變頻調(diào)速技術(shù)，正是順應(yīng)了工業(yè)生產(chǎn)自動化發(fā)展的要求，開創(chuàng)了一個全新的智能電機時代。一改普通電動機只能以定速方式運行的陳舊模式，使得電動機及其拖動負(fù)載在無須任何改動的情況下即可以按照生產(chǎn)工藝要求調(diào)整轉(zhuǎn)速輸出，從而降低電機功耗達(dá)到系統(tǒng)高效運行的目的。八十年代末，該技術(shù)引入我國并得到推廣?，F(xiàn)已在電力、冶金、石油、化工、造紙、食品、紡織等多種行業(yè)的電機傳動設(shè)備中得到實際應(yīng)用。目前，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代電力傳動技術(shù)的一個主要發(fā)展方向。的調(diào)速性能、顯著的節(jié)電效果，改善現(xiàn)有設(shè)備的運行工況，提高系統(tǒng)的安全可靠性和設(shè)備利用率，延長設(shè)備使用壽命等優(yōu)點隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大而得到充分的體現(xiàn)。  <BR> 二、綜述 通常在工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品加工制造業(yè)中風(fēng)機設(shè)備主要用于鍋爐燃燒系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等場合，根據(jù)生產(chǎn)需要對爐膛壓力、風(fēng)速、風(fēng)量、溫度等指標(biāo)進行控制和調(diào)節(jié)以適應(yīng)工藝要求和運行工況。而較常用的控制手段則是調(diào)節(jié)風(fēng)門、擋板開度的大小來調(diào)整受控對象。這樣，不論生產(chǎn)的需求大小，風(fēng)機都要全速運轉(zhuǎn)，而運行工況的變化則使得能量以風(fēng)門、擋板的節(jié)流損失消耗掉了。在生產(chǎn)過程中，不僅控制精度受到限制，而且還造成大量的能源浪費和設(shè)備損耗。從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，設(shè)備使用壽命縮短，設(shè)備維護、維修費用高居不下。泵類設(shè)備在生產(chǎn)領(lǐng)域同樣有著廣闊的應(yīng)用空間，提水泵站、水池儲罐給排系統(tǒng)、工業(yè)水（油）循環(huán)系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)均使用離心泵、軸流泵、齒輪泵、柱塞泵等設(shè)備。而且，根據(jù)不同的生產(chǎn)需求往往采用調(diào)整閥、回流閥、截止閥等節(jié)流設(shè)備進行流量、壓力、水位等信號的控制。這樣，不僅造成大量的能源浪費，管路、閥門等密封性能的破壞；還加速了泵腔、閥體的磨損和汽蝕，嚴(yán)重時損壞設(shè)備、影響生產(chǎn)、危及產(chǎn)品質(zhì)量。 風(fēng)機、泵類設(shè)備多數(shù)采用異步電動機直接驅(qū)動的方式運行，存在啟動電流大、機械沖擊、電氣保護特性差等缺點。不僅影響設(shè)備使用壽命，而且當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)機械故障時不能瞬間動作保護設(shè)備，時常出現(xiàn)泵損壞同時電機也被燒毀的現(xiàn)象。 近年來，出于節(jié)能的迫切需要和對產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高的要求，加之采用變頻調(diào)速器（簡稱變頻器）易操作、免維護、控制精度高，并可以實現(xiàn)高功能化等特點；因而采用變頻器驅(qū)動的方案開始逐步取代風(fēng)門、擋板、閥門的控制方案。 變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系： n =60 f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機轉(zhuǎn)差率、電機磁極對數(shù)）；通過改變電動機工作電源頻率達(dá)到改變電機轉(zhuǎn)速的目的。變頻器就是基于上述原理采用交-直-交電源變換技術(shù)，電力電子、微電腦控制等技術(shù)于一身的綜合性電氣產(chǎn)品。  <BR> 三、節(jié)能分析 通過流體力學(xué)的基本定律可知：風(fēng)機、泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關(guān)系：Q∝n ，H∝n2，P∝n3；即，流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。以一臺水泵為例，它的出口壓頭為H0（出口壓頭即泵入口和管路出口的靜壓力差），額定轉(zhuǎn)速為n0,閥門全開時的管阻特性為r0,額定工況下與之對應(yīng)的壓力為H1,出口流量為Q1。流量-轉(zhuǎn)速-壓力關(guān)系曲線如下圖所示。在現(xiàn)場控制中，通常采用水泵定速運行出口閥門控制流量。當(dāng)流量從Q1減小50%至Q2時，閥門開度減小使管網(wǎng)阻力特性由r0變?yōu)閞1，系統(tǒng)工作點沿方向I由原來的A點移至B點；受其節(jié)流作用壓力H1變?yōu)镠2。水泵軸功率實際值（kW）可由公式：P =Q·H／（η c·η b）×10-3得出。其中，P、Q 、H 、η c 、η b 分別表示功率、流量、壓力、水泵效率、傳動裝置效率，直接傳動為1。假設(shè)總效率（η c·η b）為1，則水泵由A點移至B點工作時，電機節(jié)省的功耗為AQ1OH1和BQ2OH2的面積差。如果采用調(diào)速手段改變水泵的轉(zhuǎn)速n，當(dāng)流量從Q1減小50%至Q2時，那么管網(wǎng)阻力特性為同一曲線r0，系統(tǒng)工作點將沿方向II由原來的A點移至C點，水泵的運行也更趨合理。在閥門全開，只有管網(wǎng)阻力的情況下，系統(tǒng)滿足現(xiàn)場的流量要求，能耗勢必降低。此時，電機節(jié)省的功耗為AQ1OH1和CQ2OH3的面積差。比較采用閥門開度調(diào)節(jié)和水泵轉(zhuǎn)速控制，顯然使用水泵轉(zhuǎn)速控制更為有效合理，具有顯著的節(jié)能效果。另外，從圖中還可以看出：閥門調(diào)節(jié)時將使系統(tǒng)壓力H升高，這將對管路和閥門的密封性能形成威脅和破壞；而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時，系統(tǒng)壓力H將隨泵轉(zhuǎn)速n的降低而降低，因此不會對系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。從上面的比較不難得出：當(dāng)現(xiàn)場對水泵流量的需求從降至50%時，采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)將比原來的閥門調(diào)節(jié)節(jié)省BCH3H2所對應(yīng)的功率大小，節(jié)能率在75%以上。 與此相類似的，如果采用變頻調(diào)速技術(shù)改變泵類、風(fēng)機類設(shè)備轉(zhuǎn)速來控制現(xiàn)場壓力、溫度、水位等其它過程控制參量，同樣可以依據(jù)系統(tǒng)控制特性繪制出關(guān)系曲線得出上述的比較結(jié)果。亦即，采用變頻調(diào)速技術(shù)改變電機轉(zhuǎn)速的方法，要比采用閥門、擋板調(diào)節(jié)更為節(jié)能經(jīng)濟，設(shè)備運行工況也將得到明顯改善。  <BR> 四、節(jié)能計算 對于風(fēng)機、泵類設(shè)備采用變頻調(diào)速后的節(jié)能效果，通常采用以下兩種方式進行計算：1、根據(jù)已知風(fēng)機、泵類在不同控制方式下的流量－負(fù)載關(guān)系曲線和現(xiàn)場運行的負(fù)荷變化情況進行計算。 以一臺IS150-125-400型離心泵為例，額定流200.16m3/h，揚程50m；配備Y225M-4型電動機，額定功率45kW。泵在閥門調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時的流量－負(fù)載曲線如下圖示。根據(jù)運行要求，水泵連續(xù)24小時運行，其中每天11小時運行在90%負(fù)荷，13小時運行在50%負(fù)荷；全年運行時間在300天。則每年的節(jié)電量為：<BR> W1=45×11（－69%）×300=46035kW·h<BR> W2=45×13×（95%－20%）×300 =131625kW·h <BR> W = W1＋W2=46035＋131625=177660kW·h <BR> 每度電按0.5元計算，則每年可節(jié)約電費8.883萬元。 <BR> 2、根據(jù)風(fēng)機、泵類平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載關(guān)系式：P / P0=（n / n0）3計算，式中為P0額定轉(zhuǎn)速n0時的功率；P為轉(zhuǎn)速n時的功率。 以一臺工業(yè)鍋爐使用的22 kW鼓風(fēng)機為例。運行工況仍以 24小時連續(xù)運行，其中每天11小時運行在90%負(fù)荷（頻率按46Hz計算,擋板調(diào)節(jié)時電機功耗按98%計算），13小時運行在50%負(fù)荷（頻率按20Hz計算，擋板調(diào)節(jié)時電機功耗按70%計算）；全年運行時間在300天為計算依據(jù)。則變頻調(diào)速時每年的節(jié)電量為：<BR> W1=22×11×[1－（46/50）3]×300=16067kW·h <BR> W2=22×13×[1－（20/50）3]×300=80309kW·h <BR> Wb = W1＋W2=16067＋80309=96376 kW·h <BR> 擋板開度時的節(jié)電量為：<BR> W1=22×（1－98%）×11×300=1452kW·h <BR> W2=22×（1－70%）×11×300=21780kW·h <BR>  Wd = W1＋W2=1452＋21780=23232 kW·h <BR> 相比較節(jié)電量為：W= Wb－Wd=96376－23232=73144 kW·h 每度電按0.5元計算，則采用變頻調(diào)速每年可節(jié)約電費3.657萬元。 <BR> 某工廠離心式水泵參數(shù)為：離心泵型號6SA-8，額定流量53. 5 L/s，揚程50m；所配電機Y200L2-2型37 kW。對水泵進行閥門節(jié)流控制和電機調(diào)速控制情況下的實測數(shù)據(jù)記錄如下：  流 量L/s 時 間（h） 消耗電網(wǎng)輸出的電能（kW·h）  閥門節(jié)流調(diào)節(jié) 電機變頻調(diào)速 47 2 33.2×2=66.4 28.39×2=56.8 40 8 30×8=240 21.16×8=169.3 30 4 27×4=108 13.88×4=55.5 20 10 23.9×10=239 9.67×10=96.7 合計 24 653.4 378.3 相比之下，在一天內(nèi)變頻調(diào)速可比閥門節(jié)流控制節(jié)省275.1 kW·h的電量，節(jié)電率達(dá)42.1%。   <BR> 五、結(jié)束語 風(fēng)機、泵類等設(shè)備采用變頻調(diào)速技術(shù)實現(xiàn)節(jié)能運行是我國節(jié)能的一項重點推廣技術(shù)，受到國家政府的普遍重視，《中華人民共和國節(jié)約能源法》第39條就把它列為通用技術(shù)加以推廣。實踐證明，變頻器用于風(fēng)機、泵類設(shè)備驅(qū)動控制場合取得了顯著的節(jié)電效果，是一種理想的調(diào)速控制方式。既提高了設(shè)備效率，又滿足了生產(chǎn)工藝要求，并且因此而大大減少了設(shè)備維護、維修費用，還降低了停產(chǎn)周期。直接和間接經(jīng)濟效益十分明顯，設(shè)備一次性投資通?？梢栽?個月到16個月的生產(chǎn)中全部收回。

 摘要： 近年來，變頻控制系統(tǒng)已得到廣泛的應(yīng)用，但使用情況及系統(tǒng)配置卻不盡相同。介紹變頻控制系統(tǒng)的配置及它在鍋爐給煤和爐排電機轉(zhuǎn)速控制中的應(yīng)用。 <BR> 關(guān)鍵詞： 熱電變頻控制給煤 <BR> 1 概述<BR> 隨著我國熱電事業(yè)的發(fā)展，鍋爐給煤系統(tǒng)的調(diào)速問題越來越受到各熱電廠的重視，目前應(yīng)用得比較多的調(diào)速系統(tǒng)是滑差調(diào)速，它的控制方式比較典型可靠，但其存在著調(diào)速精度差、范圍窄、線性不好、能耗高等缺點，而變頻調(diào)速系統(tǒng)的特點正好克服了傳統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)的不足，具有效率高、無轉(zhuǎn)差損耗、調(diào)速范圍寬、特性硬、精度高、起制動方便靈活、能耗小的特點，既具有交流感應(yīng)電機的長處，又具有直流電機的調(diào)速性能，有非常顯著的節(jié)能效果。<BR> 鑒于以上比較，南通新興熱電有限公司3臺75T/H的雙爐排鏈條爐的給煤、爐排的調(diào)速選用了變頻系統(tǒng)，同時通過與DCS的智能接口，實現(xiàn)鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動控制。<BR> 2 工藝要求及系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)<BR> 南通新興熱電有限公司鍋爐的燃燒過程調(diào)節(jié)系統(tǒng)，要求在不同的負(fù)荷條件下，保持主汽壓力的恒定，通過調(diào)節(jié)進入爐膛的燃料量及空氣量，使鍋爐的蒸汽產(chǎn)量與汽輪機的耗汽量及供熱量相平衡 。而進入爐膛的燃燒量的調(diào)節(jié)則是通過改變給煤機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)的。為此選用了變頻器，由變頻器來調(diào)整給煤電機三相交流電的電流和頻率，以實現(xiàn)給煤機轉(zhuǎn)速的控制。同時爐排速度的調(diào)整及運行狀況與給煤關(guān)系較大，故它的速度調(diào)整也選用了變頻器。由于每臺爐有甲、乙側(cè)2臺爐排及2臺給煤電機，這樣每臺爐共采用了4臺變頻器。為了節(jié)省控制盤盤面空間，減少端子布線，選用了一種集中操作控制的操作顯示器。通過它來同時控制4只變頻器的運行，從而控制給煤及爐排電機的運轉(zhuǎn)速度，提高控制的精確度，以及控制的及時性和準(zhǔn)確性，保證鍋爐安全經(jīng)濟地運行。同時，該操作顯示器還可與本公司DCS系統(tǒng)相連接，接受DCS的4－20MA信號共同完成燃燒系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)。另外，本系統(tǒng)還引入了一套小型可編程控制器，以保證系統(tǒng)中的某一電機發(fā)生故障時，連鎖其他設(shè)備，使之停止或處于某一狀態(tài)。<BR> 3 系統(tǒng)的實現(xiàn)<BR> 3.1 系統(tǒng)的配置<BR> 3.1.1 變頻器<BR> 它是本系統(tǒng)的核心部分，選用了SANKEN通用型變頻器SAMCO－IF系列，它適用于感應(yīng)電動機的調(diào)速驅(qū)動，其內(nèi)部配備了高性能的32位微處理器，故此裝置功能齊全，操作方便。<BR> 3.1.2 操作顯示器<BR> 該設(shè)備選用HCS－51系列單片機作為核心器件，組成了一個智能型操作顯示器。其內(nèi)部主要元器件選型如下：選用ATM89C51作為CPU，節(jié)省了外部程序存儲元件；選用TCL2543多路A/D轉(zhuǎn)換芯片 ，利用其A/D轉(zhuǎn)換時間短的特性，保證了控制的實時性。選用8253定時器輔以簡單的外圍電路，使用脈寬調(diào)制方式，實現(xiàn)多路D/A輸出。整個手操器硬件結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，功能強大，擴展性能好 。<BR> 3.1.3 可編程控制器(PLC)<BR> 本裝置選用了超小型NB2富士電機可編程控制器。它的大優(yōu)點是體積小、價格低、功能強、能任意擴展。<BR> 3.2 系統(tǒng)的功能<BR> 3.2.1 變頻器<BR> IF系列變頻器共有151項功能選擇，每項又有多種選擇，以供不同的用戶選用，因此，要用好變頻器，并充分發(fā)揮它的功效，首先就必須對它的功能有所了解，針對具體的應(yīng)用場合及運行情況 ，合理進行選擇，尤其對一些特殊的功能設(shè)定，要找出一個較合適的設(shè)置參數(shù)，使本系統(tǒng)中各設(shè)備間的相互匹配達(dá)到狀態(tài)，必須通過多次的調(diào)整。如CD083原設(shè)定為10，試運行后發(fā)現(xiàn)信號抖動非常大，電機轉(zhuǎn)速變化頻繁，經(jīng)反復(fù)修正后，CD083設(shè)置為210，此時運行情況較好，既保證了信號的穩(wěn)定性，又確保了數(shù)據(jù)采集的實時性。<BR> 3.2.2 操作顯示器<BR> 對于可同時下掛4臺變頻器的操作顯示器，它具有以下功能：<BR> (1)控制方式<BR> ①給煤機：可實現(xiàn)自動/手動、同操/單操控制。<BR> 自動控制：接受DCS的自動調(diào)節(jié)信號，控制給煤轉(zhuǎn)速。<BR> 手動控制：一旦控制系統(tǒng)擾動量較大或出現(xiàn)故障時，運行人員則通過操作器面板上的鍵盤來控制給煤轉(zhuǎn)速。<BR> 同操：正常情況下，鍋爐甲、乙側(cè)兩臺給煤機的轉(zhuǎn)速在原有轉(zhuǎn)速的基礎(chǔ)上按各給煤機的轉(zhuǎn)速比同時增加或同時減少。<BR> 單操：甲、乙側(cè)給煤機的轉(zhuǎn)速根據(jù)鍋爐兩側(cè)的燃燒情況分別操作。<BR> 手動控制時可以單操也可以同操。當(dāng)負(fù)荷不變，運行人員在調(diào)整燃燒狀況時，往往需將系統(tǒng)切至手動，單操方式下調(diào)整相應(yīng)給煤機的轉(zhuǎn)速，使鍋爐運行工況達(dá)到。而當(dāng)負(fù)荷變化時，通過逐臺調(diào)整各給煤機的轉(zhuǎn)速來響應(yīng)負(fù)荷的變化是不理想的，這時將控制方式切到同操，使甲、乙側(cè)給煤機在原有轉(zhuǎn)速的基礎(chǔ)上同時加速或同時減速，以充分提高鍋爐的運行質(zhì)量。當(dāng)燃燒狀況穩(wěn)定后，將系統(tǒng)投入自動方式。<BR> ②爐排：爐排的操作不介入燃燒自動控制，只有手動控制方式。由操作人員根據(jù)鍋爐運行情況在操作面板上設(shè)定，以保證鍋爐的*經(jīng)濟燃燒。同時它也有同操/單操功能，控制方式與給煤的同操/單操控制相同。<BR> (2)顯示<BR> ①采用數(shù)碼方式顯示各被控對象的轉(zhuǎn)速。<BR> ②采用指示燈方式指示各被控對象的操作方式。<BR> ③用指示燈指示變頻器的運行狀況(過載、故障等)。<BR> (3)調(diào)節(jié)信號<BR> 調(diào)節(jié)信號為4～20mA，相應(yīng)調(diào)速范圍為40～1500r/min。<BR> (4)設(shè)有制動裝置<BR> 在事故情況下及緊急停爐時，通過操作顯示器面板上的開關(guān)可迅速停止給煤或爐排電機。<BR> 3.2.3 可編程控制器(PLC)<BR> 南通新興熱電有限公司鍋爐燃燒系統(tǒng)的連鎖保護回路邏輯關(guān)系較為復(fù)雜，利用PLC接受電氣及本系統(tǒng)來的開關(guān)量輸入信號，經(jīng)邏輯運算后輸出一開關(guān)量信號去控制相應(yīng)電機的啟停。這樣，不僅節(jié)省了大量繼電器，節(jié)省了內(nèi)部連線及空間，也大大提高了系統(tǒng)的可靠性。具體的運行邏輯控制要求有：<BR> (1)送風(fēng)機故障：連鎖停二次風(fēng)機、給煤機。<BR> (2)甲或乙側(cè)任一臺二次風(fēng)機跳閘：連鎖停相應(yīng)側(cè)給煤機。<BR> (3)甲或乙側(cè)任一臺爐排電機跳閘：連鎖停相應(yīng)側(cè)給煤機。<BR> (4)甲或乙側(cè)任一臺主給煤機跳閘：連鎖停相應(yīng)側(cè)給煤機。<BR> (5)甲和乙側(cè)給煤機停：連鎖停二次風(fēng)機、送風(fēng)機、引風(fēng)機。<BR> 以上功能，可以很方便地通過PLC的編程來加以實現(xiàn)。<BR> 4 使用情況<BR> 本套變頻調(diào)速系統(tǒng)于1998年9月正式調(diào)試投運，至今運行情況良好，與傳統(tǒng)的滑差電機相比維護量小、啟動電流小、系統(tǒng)功能較為完善、節(jié)能*、給操作人員提供了便利。 <BR> 作者: 南通新興熱電有限公司 曹菊

 對于可調(diào)速的電力拖動系統(tǒng)，工程上往往根據(jù)電動機電流形式分為直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)兩類。它們大的不同之出主要在于交流電力拖動免除了改變直流電機電流流向變化的機械向器——整流子。 <BR> 20世紀(jì)70年代后，大規(guī)模集成電路和計算機控制技術(shù)的發(fā)展，以及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，使得交流電力拖動系統(tǒng)逐步具備了寬的調(diào)速范圍、高的穩(wěn)速范圍、高的穩(wěn)速精度、快的動態(tài)響應(yīng)以及在四象限作可逆運行等良好的技術(shù)性能，在調(diào)速性能方面可以與直流電力拖動媲美。在交流調(diào)速技術(shù)中，變頻調(diào)速具有優(yōu)勢，并且它的調(diào)速性能與可靠性不斷完善，價格不斷降低，特別是變頻調(diào)速節(jié)電效果明顯，而且易于實現(xiàn)過程自動化，深受工業(yè)行業(yè)的青睞。 <BR> 1. 交流變頻調(diào)速的優(yōu)異特性 <BR> (1) 調(diào)速時平滑性好，效率高。低速時，特性靜關(guān)率較高，相對穩(wěn)定性好。 <BR> (2) 調(diào)速范圍較大，精度高。 <BR> (3) 起動電流低，對系統(tǒng)及電網(wǎng)無沖擊，節(jié)電效果明顯。 <BR> (4) 變頻器體積小，便于安裝、調(diào)試、維修簡便。 <BR> (5) 易于實現(xiàn)過程自動化。 <BR> (6) 必須有的變頻電源，目前造價較高。 <BR> (7) 在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時，低速段電動機的過載能力大為降低。 <BR> 2. 與其它調(diào)速方法的比較 <BR> 交流電動機的調(diào)速方法有三種：變極調(diào)速、改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速和變頻調(diào)速。其中，變頻調(diào)速優(yōu)勢。這里僅就交流變頻調(diào)速系統(tǒng)與直流調(diào)速系統(tǒng)做一比較。 <BR> 在直流調(diào)速系統(tǒng)中，由于直流電動機具有電刷和整流子，因而必須對其進行檢查，電機安裝環(huán)境受到限制。例如：不能在有易爆氣體及塵埃多的場合使用。此外，也限制了電機向高轉(zhuǎn)速、大容量發(fā)展。而交流電機就不存在這些問題，主要表現(xiàn)為以下幾點： <BR> *，直流電機的單機容量一般為12 - 14MW，還常制成雙電樞形式，而交流電機單機容量卻可以數(shù)倍于它。第二，直流電機由于受換向限制，其電樞電壓做到一千多伏，而交流電機可做到6 - 10kV。第三，直流電機受換向器部分機械強度的約束，其額定轉(zhuǎn)速隨電機額定功率而減小，一般僅為每分鐘數(shù)百轉(zhuǎn)到一千多轉(zhuǎn)，而交流電機的達(dá)到每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)。第四，直流電機的體積、重量、價格要比同等容量的交流電機大。后，特別要指出的是交流調(diào)速系統(tǒng)在節(jié)約能源方面有著很大的優(yōu)勢。一方面，交流拖動的負(fù)荷在總用電量中占一半或一半以上的比重，這類負(fù)荷實現(xiàn)節(jié)能，可以獲得十分可觀的節(jié)電效益。另一方面，交流拖動本身存在可以挖掘的節(jié)電潛力。在交流調(diào)速系統(tǒng)中，選用電機時往往留有一定余量，電機又不總是在大負(fù)荷情況下運行；如果利用變頻調(diào)速技術(shù)，輕載時，通過對電機轉(zhuǎn)速進行控制，就能達(dá)到節(jié)電的目的。工業(yè)上大量使用風(fēng)機、水泵、壓縮機等，其用電量約占工業(yè)用電量的50%；如果采用變頻調(diào)速技術(shù)，既可大大提高其效率，又可減少10%的電能消耗。 <BR> 3. 合理應(yīng)用 <BR> 交流變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)發(fā)達(dá)國已得到廣泛應(yīng)用。美國有60% - 65%的發(fā)電量用于電機驅(qū)動，由于有效地利用了變頻調(diào)速技術(shù)，僅工業(yè)傳動用電就節(jié)約了15% - 20%的電量。 <BR> 采用變頻調(diào)速，一是根據(jù)要求調(diào)速用，二是節(jié)能。它主要基于下面幾個因素： <BR> (1) 變頻調(diào)速系統(tǒng)自身損耗小，工作效率高。 <BR> (2) 電機總是保持在低轉(zhuǎn)差率運行狀態(tài)，減小轉(zhuǎn)子損耗。 <BR> (3) 可實現(xiàn)軟啟、制動功能，減小啟動電流沖擊。 <BR> 在采用變頻調(diào)速時，需從工藝要求、節(jié)約效益、投資回收期等各方面考慮。如果僅從工藝要求、節(jié)約效益考慮，下面幾種情況選用變頻調(diào)速較有利： <BR> F根據(jù)工藝要求，生產(chǎn)線或單臺設(shè)備需要按程序或按要求調(diào)整電機速度的。如：包裝機傳送系統(tǒng)，根據(jù)不同品種的產(chǎn)品，需要改變系統(tǒng)傳送速度，使用變頻調(diào)速可使調(diào)速控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，控制準(zhǔn)確，并易于實現(xiàn)程序控制。 <BR> F用變頻調(diào)速代替機械變速。如：機床，不僅可以省去復(fù)雜的齒輪變速箱，還能提高精度、滿足程序控制要求。 <BR> F用變頻調(diào)速代替用閘門或擋板調(diào)整流量適于風(fēng)機、水泵、壓縮機等。例如：鍋爐上水泵、鼓風(fēng)機、引風(fēng)機實行了變頻調(diào)速控制，不僅省去了伺服放大器、電動操作器、電動執(zhí)行器和給水閥門（或擋風(fēng)板），而且使得整個鍋爐鍋爐控制系統(tǒng)得到了快速的動態(tài)響應(yīng)、高的控制精度和穩(wěn)定性。 <BR> 4. 變頻器容量的確定 <BR> 變頻調(diào)速是通過變頻器來實現(xiàn)的，對于變頻器的容量確定至關(guān)重要。合理的容量選擇本身就是一種節(jié)能降耗措施。根據(jù)現(xiàn)有資料和經(jīng)驗，比較簡便的方法有三種： <BR> (1) 電機實際功率確定發(fā) 首先測定電機的實際功率，以此來選用變頻器的容量。 <BR> (2) 公式法 設(shè)安全系數(shù)取1.05，則變頻器的容量Pb為 <BR> Pb = 1.05Pm/hm×cosy (kW) <BR> 式中，Pm為電機負(fù)載；hm為電機功率。 <BR> 計算出Pb后，按變頻器產(chǎn)品目錄可選出具體規(guī)格。 <BR> In為第n臺電動機的額定電流，n為電機的臺數(shù)。在任何情況下，都不能在連續(xù)使用時超過額定電流I，當(dāng)一臺變頻器用于多臺電機時，應(yīng)滿足 <BR> (3) 電機額定電流法變頻器 變頻器容量選定過程，實際上是一個變頻器與電機的匹配過程，較常見、也較安全的是使變頻器的容量大于或等于電機的額定功率，但實際匹配中要考慮電機的實際功率與額定功率相差多少，通常都是設(shè)備所選能力偏大，而實際需要的能力小，因此按電機的實際功率選擇變頻器是合理的，避免選用的變頻器過大，使投資增大。 <BR> 雖然變頻調(diào)速有諸多優(yōu)點，但也有其不利因素，主要問題是電流中含高次諧波較多，除對電網(wǎng)有污染外，也使電機自身增加損耗，引起電機發(fā)熱。再有，變頻器價格貴、投資回收器長、技術(shù)復(fù)雜、尤其在實現(xiàn)閉環(huán)自動控制時，還需進行技術(shù)處理。 <BR> 此外，不是任何情況下變頻器都節(jié)電，如果電機負(fù)載變化不大，或深井泵配有水塔，節(jié)電、節(jié)水效果都不大，就不宜使用變頻調(diào)速。 <BR> 5. 評價 <BR> 交流變頻調(diào)速的方法是異步電機較有發(fā)展前途的調(diào)速方法。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，性能可靠、匹配完善、價格便宜的變頻器會不斷出現(xiàn)，這一技術(shù)會得到更為廣泛、普遍的應(yīng)用。目前，*國家的變頻技術(shù)正向小型化、高可靠性、抗公害、多功能、高性能等方向發(fā)展，我國也在加快發(fā)展步伐。<BR> 作者:薛志成

 電偶的應(yīng)用原理 <BR> 熱電偶是工業(yè)上較常用的溫度檢測元件之一。其優(yōu)點是：<BR> ①測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。<BR> ②測量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可邊續(xù)測量，某些特殊熱電偶低可測到-269℃（如金鐵鎳鉻），可達(dá)+2800℃（如鎢-錸）。<BR> ③構(gòu)造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護套管，用起來非常方便。<BR> 1．熱電偶測溫基本原理<BR> 將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路，如圖2-1-1所<BR> 示。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個執(zhí)著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因而在<BR> 回路中形成一個大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工<BR> 作的。<BR> 2．熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)形成<BR> （1）熱電偶的種類<BR> 常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家<BR> 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它<BR> 有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標(biāo)準(zhǔn)<BR> 化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。<BR> 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶 我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計型熱電偶。<BR> (2)熱電偶的結(jié)構(gòu)形式 為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，對它的結(jié)構(gòu)要求如下：<BR> ① 組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固；<BR> ② 兩個熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路；<BR> ③ 補償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；<BR> ④ 保護套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。<BR> 3．熱電偶冷端的溫度補償<BR> 由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴 金屬時），而測溫點到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省熱 電偶材料，降低成本，通常采用補償導(dǎo)線把熱電偶的冷 端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到 儀表端子上。必須指出，熱電偶補償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。<BR> 在使用熱電偶補償導(dǎo)線時必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃

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