在鍋爐運行中, 傳統調節風量大小的做法是調節擋風板開度, 水流量的調節是靠調節管路閥門的開度來實現的。此方法實際上是通過人為增加阻力的辦法來達到調節風量和循環水流量的目的, 這樣雖能使水循環系統及鍋爐運行穩定但因電機是在全速狀態下運行, 會浪費大量電能, 這是其一;從傳統的電機控制方式方法來說:一是直接啟動, 二是降壓啟動。電機的直接啟動電流是正常運行電流的4~7倍, 降壓啟動電流是直接啟動電流的1/3, 這兩種啟動方法所帶來的依然還是浪費電能, 這是其二;其三是上述兩種啟動方法都是在全速狀態下的啟動, 因此即會縮短電機的使用壽命, 也會增大被拖動設備磨損, 加大維修費用和縮短設備的使用周期。另外, 傳統的管網補水方法有兩種:一是靠供暖管網最高處水箱內的液位傳感器控制補水泵補水, 二是靠壓力罐與電接點壓力表的配套使用來控制補水泵補水。這兩種補水方法都是間斷補水, 間斷補水會使管網壓力不穩定, 易產生氣體局部於賭, 造成供暖質量下降。而且因啟動方式也是全速啟動, 所以也存在浪費電能和縮短電機的使用壽命及其縮短被拖動設備的使用周期的問題。變頻器的應用不僅可以實現軟啟動和無級調速從而達到降低設備磨損和節約電能目的, 而且還能利用其自身完善的PID功能來實現恒壓供水, 使管網壓力穩定, 保證良好的供暖質量。其保護功能齊全, 電器硬件控制線路較傳統的繼電控制線路更簡單, 故障率極低。本文將從幾方面說明變頻器的應用。
1 安裝使用變頻器注意的問題
1.1 安全注意事項
變頻器在安裝前應仔細閱讀使用手冊及附屬資料, 再熟悉相關知識、安全信息以及全部有關注意事項后再進行按裝、操作。否則不正確的操作將造成變頻器的損壞或觸電的發生。
1.1.1 防止觸電
(1) 當通電或正在運行時, 不能打開前蓋板。 (2) 在前蓋板拆下時請不要運行變頻器, 否則可能會接觸到高電壓端子和充電部分。 (3) 即使電源斷開時, 除更換、檢查外也不要拆下前蓋板, 否則也可能因接觸充電回路而觸電。 (4) 檢查更換時請在斷開電源5~10分鐘后, 用萬用表等檢測剩余電壓消失后進行。 (5) 外殼必須進行接地或接零。 (6) 所有操作必須由專業技術人員進行。
1.1.2 防止火災
變頻器不能安裝在可燃物體上, 也不能靠近易燃物品
1.2 使用環境
變頻器的安裝環境隨品牌不同略有不同, 周圍環境溫度一般控制在-10℃~40℃之間, 若溫度過高變頻器需降容使用。濕度控制95%以下, 不能凝露。
2 變頻器參數的設定
變頻器的穩定運行條件主要條件有兩個, 一是外部硬件線路的正確設計、布線、連接。二是參數的正確設定。線路的設計、布線、連接一般都比較簡單, 易于完成。而參數的設定在變頻器的應用中既是重點也是難點, 本文就這一問題將以三菱FR—F500變頻器為例著重說明。
2.1 掌握變頻器控制盤使用方法
任何品牌變頻器在設定、改變參數前必須認真詳細掌握控制面板的使用方法。三菱FR—F500變頻器的FR—DU04控制面板有:監視模式、監視模式頻率設定模式、參數設定模式、運行模式及幫助模、參數設定模式、運行模式及幫助模式五種, 這幾種模式的轉換用連續按 (MODE按鍵) 來完成。
監視模式:用來查看運行頻率、電壓、電流等數值。
參數設定模式:在PU運行模式下改變設定 (Pr) 參數。
頻率設定模式:在PU運行模式下改變、設定運行頻率 (內控時) 。
操作模式:在此模式下完成外部操作、PU內部操作、點動操作的轉換。
幫助模式:在此模式下可以查看、清楚報警記錄及將用戶設定參數值初始化到出廠設定值等。
2.2 一般運行參數的設定
一般運行是指不需要完成PID閉環的運行、多段速度的運行等, 如普通控制的鼓、引機、除渣機、爐排、管網的循環水泵的運行。其參數設定簡單, 需要設定的參數有:電機銘牌所標數據 (如極數、轉速、電壓、電流、功率因數等) 、保護數據參數 (最大、最小頻率、最大電流) 、加速時間、減速時間、轉向、應用宏、外控、內控等。因變頻器的品牌繁多, 對具體的變頻器要具體分析。對于三菱F500其參數號為:Pr1上限頻率、Pr7加速時間、Pr8減速時間、Pr9電子過流保護。調整這些參數須在“參數設定模式”下進行。
2.3 P ID運行參數的設定
PID運行就是變頻器自身依靠外部的給定值和反饋值進行的比例、積分、微分運算, 用此來自動完成的閉環控制。供暖管網系統中的補水泵依靠變頻器的PID控制來完成系統的恒壓補水任務, 其參數設定除要完成一般運行參數的設定外, 還要設定相關參數激活此功能。并還要選擇給定值的來源 (內部給定、外部給定) 、給定值的大小、實際值的通道、實際值的組合狀態、增益、微分時間、積分時間等。
對于三菱FR—F500變頻器需要設定的參數有:Pr183為14, 確定RT端子為PID控制端子, 再將X14 (RT控制端子) NO, 激活PID功能。設定參數Pr128為20以確定PID控制方式。在外部操作模式下, 給定值由變頻器控制端子2、5、10決定, 實際值由控制端子4、5決定, 在PU操作?；蚴浇M合模式下給定值由參數Pr133設定, 其它參數為默認值。
3 變頻器運行中出現故障的原因及對策
在鍋爐運行中變頻器出現的故障主要有:自身故障、參數設定與外部接線不符故障、機械故障。
3.1 自身故障
主要是因變頻器的質量問題、老化問題及人為因素造成的。品牌是確保質量的關鍵, 如ABB、三菱等。老化及人為因素的解決主要是三方面, 一是在安裝時必須按手冊規定的空間尺寸安裝, 并保證環境溫度當變頻器工作時不能超50℃, 必要時要安裝通風裝置。二是按裝的環境濕度以不結露為宜, 灰塵不能過大, 要對運行中的變頻器及時清塵, 保證自身的潔凈及風道暢通。三是要避免小馬拉大車, 在設計選用變頻器時要考慮有降容使用的可能, 所以要留有余量。
3.2 參數設定與外部接線不符故障
這類故障主要表現是變頻器運行不穩定, 特別是在PID的運行模式時顯得更為突出, 長時間使用還會造成變頻器過早的損壞。這類故障的排除首先要按照手冊要求確認外部硬件接線是否有誤, 變頻器一般運行的外部接線同PID運行的外部接線視品牌的不同而不同, 有相同的也有不同的。所以外部接線必須按手冊的要求去接, 馬虎不得。參數設定更要細心, 對手冊的理解要全面透徹, 務必做到接線與設定的統一。三菱FR—F500的外部接線與設定如2.3節。
3.3 機械故障
因機械故障造成變頻器出現過載故障的幾率很大, 在實際應用中這類故障在電機啟動過程中經常出現。對于FR—F500顯示屏顯示ETHT。
(1) 出現過載的原因主要有以下幾方面。
(1) 機械本身的慣量大, 拖動起來容易過載。 (2) 在皮帶傳動的模式下, 因皮帶條數多, 加之過緊, 造成的阻力過大, 拖動起來也容易過載。 (3) 在使用維護方面, 因機械長期不進行檢修、維修, 造成傳動軸承的潤滑油老化變質, 以及軸承的自然磨損老化和因一些油脂的不合格, 容易在溫度較低的氣候條件下產生凝固等, 至使摩擦阻力加大, 所需的動力增加, 這樣拖動起來也容易過載。 (4) 變頻器本身的參數設定不合理時也有可能出現過載。
(2) 過載的處理對策。
基以上分析的幾點原因, 在實際中處理故障的辦法都比較簡單, 當過載發生時, 首先要判斷是哪方面的原因, 是機械方面的, 還是參數設定方面的, 其方法如下。
(1) 進行類比。在條件具備的情況下, 依照正常設備進行比對, 用手盤動設備, 觀察設備的機械阻力是否與正常設備的阻力相一致, 若不一致, 則要針對阻力大的原因, 對照上述過載原因的分析, 查找故障所在。因設備自身阻力大造成的過載, 在現場是故障發生的主要因素。 (2) 因參數設定不合理造成的過載在實際中很少發生, 但因電機的更換造成與原始的參數不符, 這樣發生的過載有可能出現。這時, 在處理故障時就必須同現場負責人進行詳細的, 針對設備的檢修、大修方面的情況進行調查、了解, 從中發現原因的所在。若電機更換過, 這是要查看更換的電機功率比原來的是大是小, 若大, 則過載原因有可能是參數有誤造成的, 弱小, 則過載原因就不是參數有誤造成的。但是, 如果變頻器是新換的, 參數的設定有誤是可能的。當發現參數有誤不合理時, 要以電機為依據修改參數, 直至排除故障。 (3) 當阻力比對無明顯異常, 參數設定也基本合理無誤時, 用改變參數增加啟動時間的方法, 處理在啟動過程中的過載故障也是一個行之有效的方法之一。
4 結語
變頻器在燃煤水暖鍋爐系統上的應用前景非常廣泛, 它不僅能取代傳統繼電控制而達到既節能又能減少機械磨損, 延長設備使用周期的目的。而且隨著工控技術不斷成熟和發展, PLC及工業組態共同應用, 實現完全的可靠的自動化將成為現實。
變頻器應用范圍不斷擴大, 用戶對變頻器也越加熟悉, 處理變頻器在使用中出現的問題將越來越容易, 本文所述的變頻器在使用中出現的故障是最易出現的, 處理方法也是最簡單有效的, 通過本文的講述但愿能對同行有所啟發、有所幫助。
摘要：由于變頻器在電氣傳動中具有無沖擊啟動和軟停機及便于調速的優良控制特性, 所以在燃煤水暖鍋爐的電氣控制系統中應用非常廣泛, 屬于較常見的電氣設備。本文結合工作實際, 就變頻器的安裝使用應注意的問題、變頻器參數的設定和變頻器運行中出現的問題及對策做一簡單探討。
關鍵詞：燃煤水暖鍋爐,變頻器應用,電氣控制
參考文獻
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