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案例頻道1 引言
臥式螺旋離心機(jī)（簡(jiǎn)稱臥螺離心機(jī)）如圖1，廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、醫(yī)藥、食品、輕工等部門(mén)。即可用于固體脫水和分級(jí)，也可用于液體的澄清，在離心機(jī)領(lǐng)域占有重要地位。由于這種離心機(jī)具有單機(jī)處理能力大、操作方便、能連續(xù)自動(dòng)操作、勞動(dòng)強(qiáng)度低、占地面積少以及維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，所以自五十年代以來(lái)，螺旋離心機(jī)在污泥脫水中得到廣泛應(yīng)用，逐漸取代其他脫水機(jī)械成為大型城市污水處理廠污泥脫水的首選設(shè)備。懸浮液通過(guò)在螺旋輸送器中心的進(jìn)料管進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，由于離心力的作用，較重或較大的顆粒被拋向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，通過(guò)螺旋小端的噴射孔噴出轉(zhuǎn)鼓，而較輕的固體顆粒及液相通過(guò)轉(zhuǎn)鼓大頭的溢流孔溢出轉(zhuǎn)鼓。懸浮液由一臺(tái)可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速的螺桿泵進(jìn)料。
圖1 臥式螺旋離心機(jī)
2 系統(tǒng)的要求
圖2 臥式螺旋離心機(jī)側(cè)面圖
臥螺離心機(jī)用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)（如圖2所示），與主動(dòng)件相連的電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)為主電機(jī)，與從動(dòng)件相連的電機(jī)由于轉(zhuǎn)鼓差速的作用始終處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)的為副電機(jī)，兩者的轉(zhuǎn)速需要精確的配合。該傳動(dòng)方式早在60年代已應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室，但這種傳動(dòng)方式幾十年來(lái)沒(méi)有在工業(yè)上獲得廣泛應(yīng)用，究其原因：關(guān)鍵在于副電機(jī)再生的電能在當(dāng)初的技術(shù)條件下不能合理利用。所以，在大多數(shù)情況下，臥螺離心機(jī)的副電機(jī)都被取消，而安裝了渦流制動(dòng)器。
隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展,，近年來(lái)變頻器的性能價(jià)格比大大提高，母線共連的方案也日趨成熟，國(guó)內(nèi)有很多離心機(jī)廠家都在探索雙電機(jī)雙變頻器的驅(qū)動(dòng)方案。在該方案中，主、副電機(jī)各用一臺(tái)普通變頻器驅(qū)，直流母線用適當(dāng)?shù)姆绞讲⒔樱^好的解決副電機(jī)持續(xù)發(fā)電的問(wèn)題。它的應(yīng)用，在能源日益緊缺的今天，有著特別重要的意義。
從發(fā)展趨勢(shì)看，臥螺的傳動(dòng)已經(jīng)從能耗嚴(yán)重的渦流制動(dòng)發(fā)展到目前最主流的雙電機(jī)雙變頻驅(qū)動(dòng)。
3 系統(tǒng)的控制方案
原理圖如圖3
圖3 控制系統(tǒng)原理圖
接線圖如圖4：
圖4 控制系統(tǒng)接線圖
在圖4中，空氣開(kāi)關(guān)是每個(gè)變頻器的進(jìn)線保護(hù)裝置，它應(yīng)該采用帶輔助觸點(diǎn)的空氣開(kāi)關(guān)，這主要是因?yàn)榻佑|器的接通必須同時(shí)滿足空氣開(kāi)關(guān)的輔助觸點(diǎn)閉合和變頻器運(yùn)行狀態(tài)正常這兩個(gè)條件，否則接觸器就斷開(kāi)。
由于實(shí)際工作現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜環(huán)境往往會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)的波動(dòng)并產(chǎn)生高次諧波，使用進(jìn)線電抗器就能有效地避免這些因素對(duì)變頻器的影響，也可用于增加電源阻抗并幫助吸收附近設(shè)備投入工作時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓和主電源的電壓尖峰，從而最終保護(hù)變頻器的整流單元。
系統(tǒng)配置：300B43A變頻器控制主電機(jī)30kW，075B43A變頻器控制副電機(jī)7.5kW。變頻器動(dòng)作由面板按鈕來(lái)控制，頻率調(diào)整由面板電位器控制。面板上有轉(zhuǎn)速表，顯示電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，信號(hào)由變頻器模擬量輸出信號(hào)提供。
4 共直流母線的處理方法
對(duì)于通用變頻器而言，采用共用直流母線很重要的一點(diǎn)就是在上電時(shí)必須充分考慮到變頻器的控制、傳動(dòng)故障、負(fù)載特性和輸入主回路保護(hù)等。下圖所示為在其中一種應(yīng)用比較廣泛的方案。該方案包括3相進(jìn)線（保持同一相位）、直流母線、通用變頻器組、公共制動(dòng)單元或能量回饋裝置和一些附屬元件。
圖5 變頻器共用直流母線示意圖
該方案有以下特點(diǎn)：
（1）使用一個(gè)完整的變頻器，而不是單純使用傳統(tǒng)意義上的整流橋加多個(gè)逆變器方案；
（2）不需要有分離的整流橋、充電單元、電容組和逆變器；
（3）每一個(gè)變頻器都可以單獨(dú)從直流母線中分離出來(lái)而不影響其他系統(tǒng)；
（4）通過(guò)連鎖接觸器來(lái)控制變頻器的DC到共用母線的聯(lián)絡(luò)；
（5）快熔來(lái)保護(hù)掛在直流母線上的變頻器的電容單元；
（6）所有掛在母線上的變頻器必須使用同一個(gè)三相電源。
為確保變頻器上電后順利地掛上DC母線，或是在變頻器故障后快速地與DC母線斷開(kāi)以進(jìn)一步縮小變頻器故障范圍，使用在該場(chǎng)合的變頻器必須要有信號(hào)24VDC或干觸點(diǎn)信號(hào)輸出，其輸出信號(hào)至少包括：
（1）準(zhǔn)備好信號(hào)：該信號(hào)輸出有效則表示變頻器無(wú)故障，母線電壓正常，可以接受啟動(dòng)命令；
（2）故障信號(hào)：該信號(hào)輸出表示變頻器故障。
FU為半導(dǎo)體快速熔斷器，額定電壓通常可選700VDC，額定電流必須考慮到驅(qū)動(dòng)電機(jī)在電動(dòng)或制動(dòng)時(shí)的最大能量，一般情況下可以額定負(fù)載的125%電流即可。
MC為直流接觸器，額定電壓可選650VDC，其額定電流同樣須根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)制動(dòng)時(shí)的最大電流來(lái)定，一般情況下可以選額定負(fù)載的120%電流。
FU為半導(dǎo)體快速熔斷器，額定電壓通常可選700VDC，額定電流必須考慮到驅(qū)動(dòng)電機(jī)在電動(dòng)或制動(dòng)時(shí)的最大能量，一般情況下可以額定負(fù)載的125%電流即可。
MC為直流接觸器，額定電壓可選650VDC，其額定電流同樣須根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)制動(dòng)時(shí)的最大電流來(lái)定，一般情況下可以選額定負(fù)載的120%電流。
5 參數(shù)設(shè)置
最高操作頻率設(shè)定 01-00=50
最大電壓頻率設(shè)定 01-01=50
最高輸出電壓設(shè)定 01-02=380
第一加速時(shí)間設(shè)定 01-09=180
第一減速時(shí)間設(shè)定 01-10=180
第一頻率指令來(lái)源設(shè)定 02-00=1
第一運(yùn)轉(zhuǎn)指令來(lái)源設(shè)定 02-01=1
多功能輸出 03-00=20
模擬輸出信號(hào)選擇 03-05=4
多功能輸入指令五 04-08=30
6 測(cè)試數(shù)據(jù)
停車時(shí)進(jìn)線電壓：3PH 380VAC
母線電壓：535VDC
主電機(jī)運(yùn)行頻率：49.1Hz
副電機(jī)運(yùn)行頻率：38.4Hz
主電機(jī)工作電流：25A
副電機(jī)工作電流：7A
直流母線電壓：495V
制動(dòng)單元在變頻器速度穩(wěn)定時(shí)沒(méi)有開(kāi)啟，母線電壓正常。
7 結(jié)束語(yǔ)
采用臺(tái)達(dá)雙變頻器控制的離心機(jī)，具有如下特點(diǎn)：
（1）低速力矩大，啟動(dòng)平穩(wěn)；
（2）節(jié)能，共用母線雙電機(jī)雙變頻器驅(qū)動(dòng)在臥螺離心機(jī)上廣泛應(yīng)用，即主、副電機(jī)各用一臺(tái)普通變頻器驅(qū)動(dòng)，其直流母線用適當(dāng)?shù)姆绞讲⒔樱^好的解決了這個(gè)問(wèn)題，在能源日益緊缺的今天,有特別重要的意義；
（3）調(diào)整方便，適用范圍更廣；
（4）簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，減少故障率。
參考文獻(xiàn)
（略）
作者簡(jiǎn)介
王浩 男 目前任職于中達(dá)電通股份有限公司AMD產(chǎn)品處，負(fù)責(zé)變頻器的售前售后技術(shù)工作
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)