變頻調(diào)速技術(shù)及其在工業(yè)電氣自動化控制中的應(yīng)用探析

張忠　張園園　王斌生

摘要：近年來，我國的工業(yè)化進程發(fā)展迅速，工業(yè)電氣自動化控制也有了很大進展。將變頻調(diào)速技術(shù)適用于工業(yè)電氣自動化控制，可大幅縮減產(chǎn)品生產(chǎn)成本，創(chuàng)造更高經(jīng)濟效益，并改善整體工作效率，為企業(yè)發(fā)展節(jié)約資源。此次研究先對變頻調(diào)速技術(shù)進行了闡述，而后分析了變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)電氣自動化控制中的應(yīng)用價值，并對其實踐應(yīng)用進行了探討。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速技術(shù);工業(yè)電氣;自動化控制;應(yīng)用

引言

我國工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)進入到發(fā)展的重要階段，在信息化時代下為了實現(xiàn)行業(yè)改革的深入開展，制定了電氣自動化控制的目標(biāo)。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，變頻調(diào)速技術(shù)得到應(yīng)用，一方面能夠提高電氣控制水平，減少電氣控制期間能源的消耗，另一方面則可以帶動社會經(jīng)濟發(fā)展。但是目前變頻調(diào)速技術(shù)的運用還存在一些不足，需要在實踐中總結(jié)經(jīng)驗。

1變頻調(diào)速技術(shù)的原理

變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用原理主要依賴以下三個方面：比較器、脈沖優(yōu)化選擇器以及自適應(yīng)電機模型。其中比較器的功能主要是每隔20秒將對轉(zhuǎn)矩與磁通的功能數(shù)值和正常工作狀態(tài)下的數(shù)值進行一次比較，以對比得來的結(jié)果為檢測依據(jù)，判斷設(shè)備調(diào)節(jié)器的輸出或者磁場是否發(fā)生轉(zhuǎn)變，進而控制整個電氣設(shè)備的變頻調(diào)速。而脈沖優(yōu)化選擇器則是將電機的工作范圍作為判斷工作信號是否適合的基礎(chǔ)，同時緩沖工作狀態(tài)中的脈沖信號，確保不同范圍的功能模塊正常運行，最后，對電動機在正常工作情況下的電壓和電流分別進行控制的是自適應(yīng)電機模型，通過正確的識別電機工作的性質(zhì)，達到有效控制電機轉(zhuǎn)速的目的。

2變頻調(diào)速技術(shù)特點

變頻調(diào)速技術(shù)以交流電動技術(shù)為依托，對直流電動機應(yīng)用缺陷進行彌補。因變頻調(diào)速控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)置過程簡便、安全，靈活運用變頻技術(shù)，有助于增強電氣設(shè)備強度，使之更加可靠、耐用，提高數(shù)據(jù)動態(tài)頻率。這一技術(shù)背景下，選擇交—直—交系統(tǒng)控制裝置或者交—交系統(tǒng)控制裝置均可。節(jié)約電能的同時，還能夠使該系統(tǒng)工作效率得到明顯提高。

3變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)電氣自動化控制中的實踐應(yīng)用

3.1深度指示器保護失效

工業(yè)電氣自動化控制的有關(guān)設(shè)備是生產(chǎn)效率與有效性的重要前提，只有保證設(shè)備性能，才能夠?qū)崿F(xiàn)有效運行。為此，有關(guān)人員需要加強對工業(yè)設(shè)備保護的重視，定期做好設(shè)備的維護工作。一般在工業(yè)電氣自動化控制設(shè)備設(shè)施保護期間，首先要整理、分析設(shè)備運行時的諸多參數(shù)，保證其合理設(shè)置。對于工業(yè)電氣生產(chǎn)設(shè)備，深度指示器是其中應(yīng)用比較常見的設(shè)備，若深度指示器在運行期間出現(xiàn)故障，便會對其他保護裝置的正常運行造成影響，限制其保護作用的發(fā)揮。為了將這一問題及時解決，需要從深度指示器開發(fā)、設(shè)計兩個環(huán)節(jié)入手，增設(shè)失效保護裝置，如此一來便可以確保深度指示器有效運行。那么在安裝失效保護裝置的過程中，便會運用到變頻調(diào)速技術(shù)，當(dāng)電機處于正常運行狀態(tài)下，采集編碼器獲得的所有脈沖數(shù)信號，并且將其整理。分析數(shù)據(jù)之后，如果沒有發(fā)現(xiàn)任何變化，證明深度指示器運行狀態(tài)不正常，對于保護效力的發(fā)揮非常不利。若確定深度指示器不能繼續(xù)發(fā)揮保護效用，工作人員便要對與之有關(guān)的設(shè)備進行檢查，確定其是否已經(jīng)進入到爬行區(qū)當(dāng)中。如果確定處于爬行區(qū)，這時深度指示器會傳遞信號，隨后做好后續(xù)的一些處理;若確定其沒有進入爬行區(qū)，這時相關(guān)設(shè)備會緊急制動，并發(fā)出預(yù)警，及時通知相關(guān)人員進行處理。

3.2等速區(qū)間超速控制保護

電機拉動設(shè)備的運用較為頻繁，位于等速區(qū)間運轉(zhuǎn)，應(yīng)基于變頻調(diào)速技術(shù)加以保護。它的優(yōu)勢即可以針對電機拉動設(shè)備超載、超速等現(xiàn)象進行預(yù)警，監(jiān)控機械設(shè)備可否對提升設(shè)備運行速度加以控制。一般而言，電機拉動設(shè)備工作速率往往不超過設(shè)備運行的15%，如果在此數(shù)值以上，變頻系統(tǒng)設(shè)備運行速度將有所下降，將系統(tǒng)安全回路進行隔開，基于緊急制動設(shè)備控制設(shè)備運行速度，并對設(shè)備超載現(xiàn)象作出預(yù)警，并對設(shè)備運行速度有效控制，讓其不超過10%，經(jīng)由此對區(qū)間超速以及超載情況加以控制。

3.3減速區(qū)段低速控制保護

在變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用過程中，減速區(qū)間控制也非常關(guān)鍵，能夠使設(shè)備穩(wěn)定控制得到明顯提升。倘若系統(tǒng)減速至設(shè)備限定位置，需要立刻采取相關(guān)控制保護措施。同步使用變頻設(shè)備和PLC設(shè)備，將二者結(jié)合起來，對速度實施監(jiān)控，完成取樣工作。還要多次核對數(shù)據(jù)值、安全設(shè)定值這兩項指標(biāo)，確保在減速區(qū)段系統(tǒng)不會出現(xiàn)問題、漏洞。倘若速度超出這個范圍，向系統(tǒng)中心發(fā)出安全警告，繼而對設(shè)備運行過程進行實時控制，確保達到良好的系統(tǒng)減速控制調(diào)節(jié)效果。

3.4適應(yīng)電機模型單元

就變頻調(diào)速對電機的自動化適應(yīng)而言，也被叫作自適應(yīng)電機模型單元。實踐運用時，此模型單元可以針對電機實時輸入電流、電壓有效檢測，基于獲知的數(shù)值對電機設(shè)備參數(shù)予以明確。此類參數(shù)的獲知在之后的轉(zhuǎn)矩控制中具備顯著效用。一般而言，變頻調(diào)速器可以和其控制的電機直接接觸，以此達成轉(zhuǎn)矩控制的目的。并且，還能經(jīng)由工業(yè)電機運行期間的精度選擇與之對應(yīng)的控制舉措，且基于實情進行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。

3.5變頻器節(jié)能應(yīng)用

工業(yè)生產(chǎn)最為核心的目標(biāo)在于實現(xiàn)經(jīng)濟與社會利益最大化，通過工業(yè)自動化生產(chǎn)為社會發(fā)展提供源源不斷的動力。然而，工業(yè)生產(chǎn)期間經(jīng)常會出現(xiàn)一些問題，限制工業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)的實現(xiàn)。其中最為嚴(yán)峻的問題，便是生產(chǎn)期間投入高、收入低。鑒于此，為了減少工業(yè)生產(chǎn)期間花費的成本與能源，通過電氣自動化控制實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，必須要應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)。一般來說，變頻器是可以保證生產(chǎn)車間的高效運行、安全生產(chǎn)，使用變頻調(diào)速技術(shù)，可以最大程度提高變頻器、電機的運行穩(wěn)定性。除此之外，變頻器、電動機運行期間所承受的電壓負(fù)荷比較高，若為了保證變頻器變頻調(diào)速始終處于正常的范圍內(nèi)，發(fā)揮出其最大的效用，要利用變頻調(diào)速技術(shù)合理分析電路配置，獲得最佳的電動機運行效果。另外，電氣自動化控制當(dāng)中所涉及到的功能、系統(tǒng)編程必須要保持一致，只有如此才能夠真正提升工業(yè)電氣自動化控制效率以及質(zhì)量。

結(jié)束語

綜上所述，工業(yè)電氣是推動我國經(jīng)濟發(fā)展的重要組成因素，它能提高工業(yè)電氣企業(yè)生產(chǎn)工作效率的同時，還能減少企業(yè)成本。自動化控制中的變頻調(diào)速技術(shù)不僅能幫助企業(yè)在進行工業(yè)生產(chǎn)相關(guān)工作時提高安全高效性，確保操作穩(wěn)定性，還可以降低能耗與污染，節(jié)省人力物力財力等各方面的成本，從一定程度上承擔(dān)工業(yè)電氣行業(yè)企業(yè)需要承擔(dān)的社會責(zé)任。工業(yè)電氣使用的電動機在進行工業(yè)生產(chǎn)的過程中，由于正反向工作頻繁地、長時間地切換，極易導(dǎo)致電動機處在超負(fù)荷狀態(tài)中。而變頻調(diào)速技術(shù)可確保工業(yè)電氣電動機系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行。因此，自動化控制中變頻調(diào)速技術(shù)對于工業(yè)電氣發(fā)展具有重大意義。

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