TD2000變頻器在尼龍紡絲中的應用
發布時間：2019-08-02 10:16:55來源：
TD2000變頻器在尼龍紡絲中的應用
1 引言
隨著簾子布市場的發展，用戶對簾子布品種的要求逐漸提高。根據市場需求，神馬集團實施了尼龍中細旦絲項目。在該項目中，需要對原絲齒輪泵gp111、gp112的電源及其控制系統進行試驗改造。我們選取了深圳華為公司生產的td2000通用變頻器作為電源供應裝置。(歡迎來電咨詢 鄭州變頻器 網址：www.gzmonita.cn 電話：0371- 56700815 手機：15515598858 )
1.1 原有系統分析
原來gp111、gp112所用電源為日本明電舍thyfrec-v400紡絲專用變頻器，電機為永磁同步電動機。每臺變頻器輸出的電流供給對應的１２個電氣控制柜(mcc柜)作為主電源，隨后輸向兩個區段的１２臺gp電機。電源投入后，由現場按鈕通過控制mcc柜內接觸器的吸合/釋放來決定齒輪泵的開/停。由于為兩臺電動機提供電源該變頻器容量過大，運行成本高，而且針對中國電網實際情況的實用功能較少，需要用新的變頻器進行替代。
1.2 現有系統分析
我們采用深圳華為td2000通用變頻器代替日本明電舍thyfrec-v400紡絲專用變頻器。由紡絲現場按鈕直接控制單臺變頻器的運行，從而帶動齒輪泵的運轉，省卻了一些中間環節，簡化了系統流程，提高了系統穩定性。尤其是一臺變頻器控制一臺電動機的方式,使控制更加方便，有利于進行工藝參數的調整與小范圍的試驗。
2 td2000變頻器特點及應用
td2000通用變頻器調速系統原理框圖, 如圖1所示。
具有高品質、多功能、低噪音的特點，設計緊湊、安裝靈活。具有空間電壓矢量控制技術，停電再啟動、自動電壓調整、死區補償、自動轉差補償、節能運行、
2.1 停電再啟動
在變頻器運轉過程中，由于電網波動等原因，有時會出現瞬時停電現象。明電舍thyfrec-v400變頻器往往顯示故障指示并自動停止運行,此時需要按下現場該變頻器所對應的所有電機停止按鈕，然后重新起動變頻器，再依次啟動gp電機,這樣做往往費時較長。td2000變頻器具有瞬間停電再啟動功能。當電網瞬間停電后變頻器會自行啟動，控制電機運轉，減少故障處理時間。
2.2 現場/變頻器兩種方式控制電動機的啟動/停止
在明電舍thyfrec-v400變頻器中，變頻器的啟動/停止不受現場控制。變頻器啟動、運行到設定值后，打開變頻器對應的mcc控制柜空氣開關，然后依次啟動現場按鈕，使mcc柜內的接觸器吸合，從而啟動電機。而td2000變頻器具有遠端控制變頻器功能，它設定了3種不同的方式:
(1) 兩線控制模式1
(2) 兩線控制模式2
(3) 三線控制模式
我們采用三線式運轉模式，并且令k=0，這樣，只要變頻器帶電，
2.3 節能運行
td2000變頻器設定了節能運行功能，如圖3所示。電機在正常v/f設定后(一般負載為線①，平方轉矩負載為線②)，變頻器通過檢測負載電流發現負載處在輕載運行過程中時，會適當調整輸出電壓(如①號線變為③號線)，
使輸出功率降低，達到節能的目的。
① 一般負載時v/f曲線
② 平方轉矩負載時v/f曲線fb
③ 節能運行時v/f曲線
2.4 轉矩提升
在異步電動機變頻調速系統中，在低頻段，由于電阻、漏電抗的影響不容忽略，若仍保持v/f為常數，則磁通將減小，進而減小了電機的輸出轉矩，為此，在低頻段要對電壓進行適當補償以提升轉矩。但是，當電壓補償過大時，將會造成電動機鐵心的飽和，增加勵磁電流，從而引起電動機過載。td2000變頻器具有手動提升和自動提升功能。在調試變頻器時，電動機出現了啟動困難現象。我們分析問題在于電機的啟動轉矩不足。為補償定子阻抗壓降，提高電機低頻轉矩特性，在變頻器低頻工作區提高輸出電壓，進行轉矩提升補償,以便于帶較大負荷啟動，我們先后調整了轉矩提升電壓參數和控制選擇參數，并進行了反復試驗。調整以后，我們測定電機運轉平穩。如圖4所示。
2.5 運行控制方式多樣性
td2000變頻器具有三種運行控制方式:電氣控制室變頻器操作面板控制;由現場按鈕通過變頻器的控制端子進行控制;上位機串口控制(rs232接口)，用于實現電機啟動、停止、正轉、反轉、點動等功能。控制方式多、方便靈活。此外，td2000變頻器還有防反轉功能。
2.6 豐富的顯示功能
td2000變頻器提供四位數碼顯示、中文液晶顯示、外接儀表顯示。能夠顯示出設定頻率、輸出頻率、輸出電壓、輸出電流、電機轉速、負載線速度等參數，便于運行監控。
此外，td2000變頻器還能顯示比較近一次故障時的變頻器母線電壓、輸出電流、運行頻率以及近三次故障類型，為迅速及時的處理故障提供了依據。
2.7 功率器件
td2000變頻器用igbt作為功率器件，具有波形好，頻率高，噪聲低，體積小，壽命長的特點，在控制方法上，采用無反饋量控制技術控制永磁同步電動機，特別是在過負荷方面有較大改進，150％負荷為1分鐘，200%負荷為30秒，非常適合原絲齒輪泵。另外，該變頻器還具有自保護功能齊全等優點。
3 幾種主要參數的設定
3.1 加速時間的設定
卷繞用電動機為永磁同步電動機，啟動電流為正常運行電流的10倍左右。從減小電動機的啟動電流的角度來說，加速時間應設定的較長一些，但加速過程屬于過渡過程，時間過長會浪費時間，影響工作效率。所以，設定加速時間的基本原則是，在電動機的啟動電流不超過允許值的前提下，盡可能縮短加速時間。經計算和試驗，我們設定加速時間為30s。
3.2 減速時間的設定
在頻率下降過程中，電動機將處于再生制動狀態，使電動機的轉速迅速地隨頻率而下降。如果減速時間過短，電動機轉速的下降將跟不上同步轉速的下降，將使直流電路通過制動電阻或制動單元放電的速度有可能跟不上，從而導致直流電路的過電壓。設定減速時間的主要考慮因素是拖動系統的慣性。我們將減速時間設定為30s。(歡迎來電咨詢 鄭州變頻器 網址：www.gzmonita.cn 電話：0371- 56700815 手機：15515598858 )
4 應用時的注意事項
4.1 變頻器選型時只能選用td 2000系列。由于電動機為永磁同步電動機，td3000系列雖然性能更好，但是不支持同步電動機。
4.2 gp電機功率在30hz時只有0.87kw，然而啟動電流卻達到63a,啟動電流相當大，變頻器選型時不能按常規進行選型，容量要放大，要以電流為標準。
4.3設定轉矩提升值時，要逐步提高設定值，不要大幅度改變。一般比出廠值稍大。
4.4運行中變頻器跳閘顯示cpu故障
當變頻器顯示為cpu故障時，一定要樹立一個概念:cpu故障不等于cpu壞。
cpu故障產生的原因有以下幾個方面:
(1) 外來干擾造成誤動作
(2) 設定數據出現異常
(3) 由于溫度等原因造成誤動作
(4) 主控板cpu芯片損壞
出現cpu故障時，可以按照下列步驟進行故障排除:
(1) 按復位鍵進行復位。
(2) 如果仍顯示cpu故障，關斷變頻器，稍候再啟動變頻器。
(3) 如故障依舊，證明cpu板已壞，更換新板。更換新板后，應仔細對照檢查全部參數無誤后才能啟動變頻器。
調試完畢正常運行時，各種故障一般情況下復位后變頻器即可正常運行。
5 效益分析
(1) 原絲齒輪泵gp111、gp112的電源及其控制系統進行試驗改造后，這兩錠生產的原絲單價提高了1.6萬元/噸，在去除改造成本的情況下，全年可多產生經濟效益350.4萬元。尤其是這次改造的成功為下一步的大規模改造提供了可行性依據和技術基礎，為集團公司盈利能力的迅速提高展現了美好的前景。
(2) td2000變頻器的應用取得成功，改變了神馬實業紡絲電機全部采用紡絲專用變頻器的狀況，說明目前的通用變頻器完全可以取代原來大部分紡絲專用變頻器。
(3) td2000變頻器以小容量國產通用變頻器代替大容量進口紡絲專用變頻器，為以后的紡絲、卷繞改造提供了新的思路。其一臺變頻器帶動一臺gp電機的方式，為原絲小批量試驗性技術改造提供了更為靈活的條件。(歡迎來電咨詢 鄭州變頻器 網址：www.gzmonita.cn 電話：0371- 56700815 手機：15515598858 )
6 結束語
td2000變頻器替代日本明電舍thyfrec-v400紡絲專用變頻器投入使用一年來運行良好，其優良的性能在生產中得到了很好的發揮，降低了運行成本，提高了經濟效益。隨著新型變頻器向著功能更加強大，系統更加穩定，模塊化更強的方向發展，它的使用也將更加廣泛。
隨著簾子布市場的發展，用戶對簾子布品種的要求逐漸提高。根據市場需求，神馬集團實施了尼龍中細旦絲項目。在該項目中，需要對原絲齒輪泵gp111、gp112的電源及其控制系統進行試驗改造。我們選取了深圳華為公司生產的td2000通用變頻器作為電源供應裝置。(歡迎來電咨詢 鄭州變頻器 網址：www.gzmonita.cn 電話：0371- 56700815 手機：15515598858 )
1.1 原有系統分析
原來gp111、gp112所用電源為日本明電舍thyfrec-v400紡絲專用變頻器，電機為永磁同步電動機。每臺變頻器輸出的電流供給對應的１２個電氣控制柜(mcc柜)作為主電源，隨后輸向兩個區段的１２臺gp電機。電源投入后，由現場按鈕通過控制mcc柜內接觸器的吸合/釋放來決定齒輪泵的開/停。由于為兩臺電動機提供電源該變頻器容量過大，運行成本高，而且針對中國電網實際情況的實用功能較少，需要用新的變頻器進行替代。
1.2 現有系統分析
我們采用深圳華為td2000通用變頻器代替日本明電舍thyfrec-v400紡絲專用變頻器。由紡絲現場按鈕直接控制單臺變頻器的運行，從而帶動齒輪泵的運轉，省卻了一些中間環節，簡化了系統流程，提高了系統穩定性。尤其是一臺變頻器控制一臺電動機的方式,使控制更加方便，有利于進行工藝參數的調整與小范圍的試驗。
2 td2000變頻器特點及應用
td2000通用變頻器調速系統原理框圖, 如圖1所示。
具有高品質、多功能、低噪音的特點，設計緊湊、安裝靈活。具有空間電壓矢量控制技術，停電再啟動、自動電壓調整、死區補償、自動轉差補償、節能運行、
2.1 停電再啟動
在變頻器運轉過程中，由于電網波動等原因，有時會出現瞬時停電現象。明電舍thyfrec-v400變頻器往往顯示故障指示并自動停止運行,此時需要按下現場該變頻器所對應的所有電機停止按鈕，然后重新起動變頻器，再依次啟動gp電機,這樣做往往費時較長。td2000變頻器具有瞬間停電再啟動功能。當電網瞬間停電后變頻器會自行啟動，控制電機運轉，減少故障處理時間。
2.2 現場/變頻器兩種方式控制電動機的啟動/停止
在明電舍thyfrec-v400變頻器中，變頻器的啟動/停止不受現場控制。變頻器啟動、運行到設定值后，打開變頻器對應的mcc控制柜空氣開關，然后依次啟動現場按鈕，使mcc柜內的接觸器吸合，從而啟動電機。而td2000變頻器具有遠端控制變頻器功能，它設定了3種不同的方式:
(1) 兩線控制模式1
(2) 兩線控制模式2
(3) 三線控制模式
我們采用三線式運轉模式，并且令k=0，這樣，只要變頻器帶電，
2.3 節能運行
td2000變頻器設定了節能運行功能，如圖3所示。電機在正常v/f設定后(一般負載為線①，平方轉矩負載為線②)，變頻器通過檢測負載電流發現負載處在輕載運行過程中時，會適當調整輸出電壓(如①號線變為③號線)，
使輸出功率降低，達到節能的目的。
① 一般負載時v/f曲線
② 平方轉矩負載時v/f曲線fb
③ 節能運行時v/f曲線
2.4 轉矩提升
在異步電動機變頻調速系統中，在低頻段，由于電阻、漏電抗的影響不容忽略，若仍保持v/f為常數，則磁通將減小，進而減小了電機的輸出轉矩，為此，在低頻段要對電壓進行適當補償以提升轉矩。但是，當電壓補償過大時，將會造成電動機鐵心的飽和，增加勵磁電流，從而引起電動機過載。td2000變頻器具有手動提升和自動提升功能。在調試變頻器時，電動機出現了啟動困難現象。我們分析問題在于電機的啟動轉矩不足。為補償定子阻抗壓降，提高電機低頻轉矩特性，在變頻器低頻工作區提高輸出電壓，進行轉矩提升補償,以便于帶較大負荷啟動，我們先后調整了轉矩提升電壓參數和控制選擇參數，并進行了反復試驗。調整以后，我們測定電機運轉平穩。如圖4所示。
2.5 運行控制方式多樣性
td2000變頻器具有三種運行控制方式:電氣控制室變頻器操作面板控制;由現場按鈕通過變頻器的控制端子進行控制;上位機串口控制(rs232接口)，用于實現電機啟動、停止、正轉、反轉、點動等功能。控制方式多、方便靈活。此外，td2000變頻器還有防反轉功能。
2.6 豐富的顯示功能
td2000變頻器提供四位數碼顯示、中文液晶顯示、外接儀表顯示。能夠顯示出設定頻率、輸出頻率、輸出電壓、輸出電流、電機轉速、負載線速度等參數，便于運行監控。
此外，td2000變頻器還能顯示比較近一次故障時的變頻器母線電壓、輸出電流、運行頻率以及近三次故障類型，為迅速及時的處理故障提供了依據。
2.7 功率器件
td2000變頻器用igbt作為功率器件，具有波形好，頻率高，噪聲低，體積小，壽命長的特點，在控制方法上，采用無反饋量控制技術控制永磁同步電動機，特別是在過負荷方面有較大改進，150％負荷為1分鐘，200%負荷為30秒，非常適合原絲齒輪泵。另外，該變頻器還具有自保護功能齊全等優點。
3 幾種主要參數的設定
3.1 加速時間的設定
卷繞用電動機為永磁同步電動機，啟動電流為正常運行電流的10倍左右。從減小電動機的啟動電流的角度來說，加速時間應設定的較長一些，但加速過程屬于過渡過程，時間過長會浪費時間，影響工作效率。所以，設定加速時間的基本原則是，在電動機的啟動電流不超過允許值的前提下，盡可能縮短加速時間。經計算和試驗，我們設定加速時間為30s。
3.2 減速時間的設定
在頻率下降過程中，電動機將處于再生制動狀態，使電動機的轉速迅速地隨頻率而下降。如果減速時間過短，電動機轉速的下降將跟不上同步轉速的下降，將使直流電路通過制動電阻或制動單元放電的速度有可能跟不上，從而導致直流電路的過電壓。設定減速時間的主要考慮因素是拖動系統的慣性。我們將減速時間設定為30s。(歡迎來電咨詢 鄭州變頻器 網址：www.gzmonita.cn 電話：0371- 56700815 手機：15515598858 )
4 應用時的注意事項
4.1 變頻器選型時只能選用td 2000系列。由于電動機為永磁同步電動機，td3000系列雖然性能更好，但是不支持同步電動機。
4.2 gp電機功率在30hz時只有0.87kw，然而啟動電流卻達到63a,啟動電流相當大，變頻器選型時不能按常規進行選型，容量要放大，要以電流為標準。
4.3設定轉矩提升值時，要逐步提高設定值，不要大幅度改變。一般比出廠值稍大。
4.4運行中變頻器跳閘顯示cpu故障
當變頻器顯示為cpu故障時，一定要樹立一個概念:cpu故障不等于cpu壞。
cpu故障產生的原因有以下幾個方面:
(1) 外來干擾造成誤動作
(2) 設定數據出現異常
(3) 由于溫度等原因造成誤動作
(4) 主控板cpu芯片損壞
出現cpu故障時，可以按照下列步驟進行故障排除:
(1) 按復位鍵進行復位。
(2) 如果仍顯示cpu故障，關斷變頻器，稍候再啟動變頻器。
(3) 如故障依舊，證明cpu板已壞，更換新板。更換新板后，應仔細對照檢查全部參數無誤后才能啟動變頻器。
調試完畢正常運行時，各種故障一般情況下復位后變頻器即可正常運行。
5 效益分析
(1) 原絲齒輪泵gp111、gp112的電源及其控制系統進行試驗改造后，這兩錠生產的原絲單價提高了1.6萬元/噸，在去除改造成本的情況下，全年可多產生經濟效益350.4萬元。尤其是這次改造的成功為下一步的大規模改造提供了可行性依據和技術基礎，為集團公司盈利能力的迅速提高展現了美好的前景。
(2) td2000變頻器的應用取得成功，改變了神馬實業紡絲電機全部采用紡絲專用變頻器的狀況，說明目前的通用變頻器完全可以取代原來大部分紡絲專用變頻器。
(3) td2000變頻器以小容量國產通用變頻器代替大容量進口紡絲專用變頻器，為以后的紡絲、卷繞改造提供了新的思路。其一臺變頻器帶動一臺gp電機的方式，為原絲小批量試驗性技術改造提供了更為靈活的條件。(歡迎來電咨詢 鄭州變頻器 網址：www.gzmonita.cn 電話：0371- 56700815 手機：15515598858 )
6 結束語
td2000變頻器替代日本明電舍thyfrec-v400紡絲專用變頻器投入使用一年來運行良好，其優良的性能在生產中得到了很好的發揮，降低了運行成本，提高了經濟效益。隨著新型變頻器向著功能更加強大，系統更加穩定，模塊化更強的方向發展，它的使用也將更加廣泛。