(1)恒转矩负载
恒转矩负载是指负载转矩与转速无关,任何转速下,转矩均保持恒定。恒转矩负载又分为摩擦类负载和位能式负载。
摩擦类负载的起动转矩一般要求额定转矩的150%左右,制动转矩一般要求额定转矩的100%左右,所以变频器应选择那些具有恒定转矩特性,并且起动和制动转矩都比较大,过载时间长和过载能力大的变频器。如三菱变频器FR-A540系列。
位能式负载一般要求大的起动转矩和能量回馈功能,能够快速实现正反转,变频器应选择具有四象限运行能力的变频器。如三菱变频器FR-A241系列。
(2)风机泵类负载
风机泵类负载是目前工业现场应用最多的设备,虽然泵和风机的特性多种多样,但是主要以离心泵和离心风机应用为主,通用变频器在这类负载上的应用最多。风机泵类负载是一种平方转矩负载,其转速n与流量Q,转矩T与泵的轴功率N有如下关系式:
T=KLn 2 N=PKn 3 n=n0Q/Q
这类负载对变频器的性能要求不高,只要求经济性和可靠性,所以选择具有U/f=const控制模式的变频器即可。如三菱变频器FR-F540(L)系列。
风机负载在实际运行过程中,由于转动惯量比较大,所以变频器的加速时间和减速时间是一个非常重要的问题,在变频器起动时不发生过流跳闸和变频器减速时不发生过电压跳闸的情况下,选择最短时间。
泵类负载在实际运行过程中,容易发生喘振,憋压和水锤效应,所以变频器选型时,要选择适于泵类负载的变频器且变频器在功能设定时要针对上述问题进行单独设定:
喘振:测量易发生喘振的频率点,通过设定跳跃频率点和宽度,避免系统发生共振现象。
憋压:泵类负载在低速运行时,由于系统憋压而导致流量为零,从而造成泵烧坏。在变频器功能设定时,通过限定变频器的最低频率,而限定了泵流量的临界点处的系统最低转速,这就避免了此类现象的发生。
锤效应:泵类负载在突然断电时,由于泵管道中的液体重力而倒流。若逆止阀不严或没有逆止阀,将导致电机反转,因电机发电而使变频器发生故障报警烧坏。在变频器系统设计时,应使变频器按减速曲线停止,在电机完全停止后再断开主电路电,或者设定断电减速停止功能,这样就避免了该现象的发生。
(3)恒功率负载
恒功率负载是指转矩大体与转速成反比的负载,如卷取机,开卷机等。利用变频器驱动恒功率负载时,应该是就一定的速度变化范围而言的,通常考虑在某个转速点以下采用恒转矩调速方式,而在高于该转速点时才采用恒功率调速方式。我们通常将该转速点称为基频,该点对应的电压为变频器输出额定电压。从理论上讲,要想实现真正意义上的恒功率控制,变频器的输出频率f和输出电压U必须遵循U/f=const协调控制,但这在实际变频器运行过程中是不允许的,因为在基频以上,变频器的输出电压不能随着其输出频率增加,只能保持额定电压,所以只能是一种近似意义上的恒功率控制。
4发热问题及其对策
以上方法实践证明是可行的,已在无锡仙蠡桥水利枢纽泵站机组安装和镇江谏壁抽水站机组大修得到了广泛的应用。这种方法简单,效果良好,处理时间短,大大的缩短了机组的安装与检修时间,提高了工作效率。
这里需要说明的是,本人并无否定教科书的意图,而是在实践中总结新方法,撰写本文的目的是共同为提高泵站技术水平而努力。由于水平有限,难免有不足之处,请各位专家批评。
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