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案例頻道摘 要：本文通過(guò)對(duì)廣東伯恩光學(xué)螺桿式壓縮機(jī)的變頻改造來(lái)分析高壓變頻器在螺桿式壓縮機(jī)上的應(yīng)用特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。
關(guān)鍵詞：螺桿式壓縮機(jī) 高壓變頻器 勿擾卻換
1.引言
伯恩光學(xué)有限公司成立於1986年，為港資私人企業(yè)。原為富士光學(xué)有限公司及伯恩光學(xué)有限公司，至2010年，為達(dá)到更高的管理及生產(chǎn)效益，正式整合為伯恩光學(xué)有限公司。至今，工業(yè)園的廠房面積已達(dá)850,000平方米和十萬(wàn)名職員，技術(shù)與產(chǎn)能的結(jié)合，令伯恩成為目前全球最大的玻璃面板生產(chǎn)商，全球市占額超過(guò)60%。深圳和惠州兩大生產(chǎn)基地的年總產(chǎn)值高達(dá)300億元。
2.玻璃基板簡(jiǎn)介
玻璃基板—是TFT-LCD面板的一個(gè)組成部分，在TFT-LCD面板成本中所占比例不高約8％，但對(duì)產(chǎn)品性能的影響卻十分巨大，比如分辨率、透光度、重量、視角等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)都與玻璃基板的性能密切相關(guān)。因此，業(yè)內(nèi)公認(rèn)的一點(diǎn)就是，玻璃基板對(duì)TFT-LCD產(chǎn)業(yè)不亞于圓對(duì)導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重要性
目前在商業(yè)上應(yīng)用的玻璃基板，其主要厚度為0.7 mm及0.6m m，且即將邁入更薄（如0.4 mm ）厚度之制程。基本上，一片TFT- LCD面板需使用二片玻璃基板，分別供作底層玻璃基板及彩色濾光片（FILTER ）之底板使用。
LCD 所用之玻璃基板的生產(chǎn)比較復(fù)雜，整個(gè)玻璃基板的制作中，主要技術(shù)包括進(jìn)料、薄板成型及后段三部分，其中進(jìn)料技術(shù)主要控制于配方的好壞，首先是在高溫的熔爐 中將玻璃原料熔融成低黏度且均勻的玻璃熔體，不但要考慮玻璃各項(xiàng)物理與化學(xué)特性，并需在不改變化學(xué)組成的條件下，選取原料最佳配方，以便有效降低玻璃熔融 溫度，使玻璃澄清，同時(shí)達(dá)到玻璃特定性能，符合實(shí)際應(yīng)用之需求。而薄板成型技術(shù)則攸關(guān)尺寸精度、表面性質(zhì)和是否需進(jìn)一步加工研磨，以達(dá)成特殊的物理、化學(xué) 特性要求，后段加工則包含玻璃之分割、研磨、洗凈及熱處理等制程。
圖1 玻璃基板生產(chǎn)工藝示意圖
此 次上變頻的螺桿式壓縮機(jī)主要用來(lái)產(chǎn)生高壓氣體，然后輸送到主管道中，作為各種設(shè)備或者工具的動(dòng)力來(lái)源。由于客戶現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)量調(diào)節(jié)以及各種設(shè)備工具不定時(shí)的使 用，導(dǎo)致主管道壓力頻繁波動(dòng)，當(dāng)管道壓力處于設(shè)定的閥值之外時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)發(fā)出投退壓縮機(jī)的信號(hào)，此時(shí)用戶可以根據(jù)要求啟動(dòng)或者停止某臺(tái)壓縮機(jī)，從而使主 管道壓力在正常的范圍內(nèi)，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性。
3.變頻改造方案
3.1用戶原有控制方案
伯恩光學(xué)現(xiàn)場(chǎng)壓縮機(jī)大多采用水阻柜的方式進(jìn)行軟起，重載設(shè)備啟動(dòng)困難，啟動(dòng)電流大，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)劇烈，機(jī)械沖擊大，大大縮短設(shè)備的使用壽命。同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)投勵(lì)是一個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)程，特別是在工頻啟動(dòng)時(shí)，當(dāng)同步電機(jī)電樞繞組高壓合閘時(shí)， 通過(guò)高壓斷路器的輔助觸點(diǎn)告知同步電機(jī)的勵(lì)磁裝置準(zhǔn)備投勵(lì)。此時(shí)，勵(lì)磁裝置自動(dòng)在同步電機(jī)的勵(lì)磁繞組上接入一個(gè)滅磁電阻，以防止勵(lì)磁繞組上感應(yīng)出高壓，同 時(shí)在起動(dòng)時(shí)提供一部分起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。同步電機(jī)電樞繞組上電后，在起動(dòng)繞組和連有滅磁電阻的勵(lì)磁繞組的共同作用下，電機(jī)開始加速。當(dāng)速度到達(dá)95%的同步轉(zhuǎn)速時(shí)，勵(lì)磁裝置根據(jù)勵(lì)磁繞組上的感應(yīng)電壓選擇合適的時(shí)機(jī)投入勵(lì)磁，電機(jī)被牽入同步速運(yùn)行。如果投入的勵(lì)磁時(shí)機(jī)不準(zhǔn)，很容易造成失步，導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩劇烈波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致啟動(dòng)失敗，特別是螺桿式壓縮機(jī)這種重載傳動(dòng)裝置，直接工頻降壓?jiǎn)?dòng)失敗現(xiàn)象尤為明顯。一次回路圖如下所示：
圖3 用戶原有啟動(dòng)方案
3.2變頻改造后控制方案
本項(xiàng)目采用英威騰GD5000-B2240-10-S型號(hào)變頻器；采用一拖二勿擾卻換方式進(jìn)行變頻改造；為了保證設(shè)備運(yùn)行的可靠性，要求在實(shí)施變頻改造后，變頻器啟動(dòng)1#電機(jī)到工頻狀態(tài)后無(wú)擾切換至工頻電網(wǎng)，變頻系統(tǒng)退出；再啟動(dòng)2#電機(jī)到工頻狀態(tài)后無(wú)擾切換至工頻電網(wǎng)，變頻系統(tǒng)退出。即增加工頻/變頻旁路無(wú)擾切換柜，使系統(tǒng)既可切換到工頻運(yùn)行，又可切換到變頻運(yùn)行。
4.變頻改造優(yōu)勢(shì)
該項(xiàng)目通過(guò)變頻改造后客戶端通過(guò)操作空壓機(jī)控制面板上面的啟動(dòng)按鈕，變頻器就自動(dòng)變頻----就緒----運(yùn)行至50Hz----切換到工頻。由于是一拖二，整個(gè)控制邏輯是通過(guò)PLC控制的。
改造前電機(jī)啟動(dòng)時(shí)震動(dòng)較大見(jiàn)圖：
改造前電機(jī)啟動(dòng)震動(dòng)波形圖
改造后變頻無(wú)擾切換波形圖
使用高壓變頻后，大幅地改善了之前的運(yùn)行工況，具體表現(xiàn)在：
正真實(shí)現(xiàn)了一鍵啟動(dòng)；能夠在壓縮機(jī)控制面板上直接啟動(dòng)變頻器。
靈活的實(shí)現(xiàn)變頻切換到工頻，工頻切換到變頻。
切換過(guò)程對(duì)電機(jī)和電網(wǎng)無(wú)沖擊。
適用一拖多，大型電機(jī)軟啟動(dòng)。
避免了之前在啟動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)的劇烈喘振現(xiàn)象。
減小了對(duì)電機(jī)和軸承的機(jī)械沖擊，可顯著提高其使用壽命，降低維護(hù)使用成本。
通過(guò)改造，完全杜絕了原有水阻柜啟動(dòng)電流大；勵(lì)磁不投切現(xiàn)象。
自動(dòng)保存當(dāng)前故障的變頻器工作電壓和電流波形，用以準(zhǔn)確分析故障原因。
5.結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)此項(xiàng)目的運(yùn)行情況分析，不難看出高壓變頻器在液晶顯示制造領(lǐng)域系統(tǒng)應(yīng)用中的明顯優(yōu)勢(shì)，從整個(gè)行業(yè)發(fā)展來(lái)看，也只有盡力挖掘生產(chǎn)流程中的每一處應(yīng)用空間，才能提高企業(yè)自身的競(jìng)爭(zhēng)力，真正走上一條健康的可持續(xù)發(fā)展之路。
參考文獻(xiàn)：
【1】田路線、李富國(guó)、吳光文《玻璃》
【2】深圳市英威騰電氣股份有限公司 《GD5000系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)品說(shuō)明書》
【3】李亞利《液晶與顯示》
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)