淺談變頻器在反應(yīng)釜攪拌機(jī)中的應(yīng)用

涂勇梅

摘要:攪拌機(jī)械在設(shè)計(jì)時(shí)均是按使用工況的要求考慮一定余量的,而攪拌機(jī)在實(shí)際使用過程中,則不一定要在最大轉(zhuǎn)速下工作,有很多時(shí)間都可以工作在非滿載狀態(tài);而且不同的攪拌速度,物料在不同階段反應(yīng)效率也不同,通過在攪拌機(jī)設(shè)備上加裝變頻調(diào)速節(jié)能裝置則可一勞永逸的解決了攪拌機(jī)在使用過程中存在的許多問題。

關(guān)鍵詞:變頻器 攪拌機(jī) 應(yīng)用

引言:近年來,隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及大規(guī)模集成電路的發(fā)展,生產(chǎn)工藝的改進(jìn)及功率半導(dǎo)體器件價(jià)格的降低,變頻調(diào)速越來越被工業(yè)上所采用。下面結(jié)合的工作實(shí)際談?wù)勛冾l器在反應(yīng)釜攪拌機(jī)中的應(yīng)用

一、變頻器組成原理

目前常用的變頻器都是交-直-交類型的電壓源型變頻器,主要由整流(交流變直流)、濾波、再次整流(直流變交流又稱逆變)、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成,通過這些單元由工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源,以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備。

其中整流電路直接采用不可控二極管整流器件,將交流電變換成直流電,直流中間電路對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波,使電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)和波形大大改善。逆變電路將直流電再逆變成交流電,采用為門極可關(guān)斷晶閘管,逆變部分的每個(gè)橋臂均由一個(gè)門極可關(guān)斷晶閘管和一個(gè)反向并聯(lián)的續(xù)流二極管所組成,續(xù)流二極管的作用是為負(fù)載的滯后電流提供一條反饋到直流電源的通道,采用正弦波脈寬調(diào)制方式。

二、變頻器的功能

1、通過調(diào)節(jié)頻率,改變電機(jī)轉(zhuǎn)速,達(dá)到節(jié)能效果。

2、對(duì)運(yùn)行中的電機(jī)進(jìn)行力矩調(diào)整,大幅度降低無用功。

3、可根據(jù)產(chǎn)品的工藝要求,對(duì)電機(jī)進(jìn)行閉環(huán)控制,使電機(jī)始終工作在高效節(jié)能狀態(tài)。

4、降低機(jī)械磨損,齒輪箱的損耗,降低油溫,從而延長齒輪和密封件的使用壽命。

5、變頻器自身有著超強(qiáng)的保護(hù)性能,當(dāng)出現(xiàn)過流、過壓、過載、欠壓等系列問題,變頻器都會(huì)瞬間進(jìn)行保護(hù),停止輸出,從而保護(hù)負(fù)載免遭損害。

6、變頻器啟動(dòng)電流平緩,可減小啟動(dòng)沖擊電流,避免了對(duì)電網(wǎng)的沖擊。

三、變頻器的外部接線圖

四、調(diào)速原理的應(yīng)用

由流體傳輸設(shè)備攪拌機(jī)的工作原理可知:攪拌機(jī)的流量與其轉(zhuǎn)速成正比;攪拌機(jī)的壓力與其轉(zhuǎn)速的平方成正比,而攪拌機(jī)的軸功率等于流量與壓力的乘積,故攪拌機(jī)的軸功率與其轉(zhuǎn)速的三次方成正比,由異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速公式:

n=60f/p&M((:n:同步速度f:電源頻率p:電機(jī)極對(duì)數(shù)C

可知改變電源頻率可改變攪拌機(jī)的速度,攪拌機(jī)消耗功率與電源頻率的三次方成正比,例如:將供電頻率由50Hz降為40Hz,則P40/P50=(40/50)3=0.512,即P40=0.512P50(P為電機(jī)軸功率)。

五、效益分析

1、節(jié)電效果:根據(jù)攪拌機(jī)的電機(jī)在變頻調(diào)速方式下運(yùn)行時(shí)的功率與其轉(zhuǎn)速的特性,即其運(yùn)行功率與其轉(zhuǎn)速(頻率)的三次方成正比,

例:反應(yīng)釜攪拌機(jī)電機(jī)容量:1?15KW,轉(zhuǎn)速240r/min,全天使用10小時(shí)分三個(gè)階段。

前期T1為4小時(shí),速率120r/min;P1=(120/240)3P50=0.12P50

中期T2為3小時(shí),速率150r/min;P2=(150/240)3P50=0.24P50

后期T3為3小時(shí),速率200r/min;P3=(200/240)3P50=0.57P50

全天用電量W=P1×T1+P2×T2+P3×T3=(0.12×4+0.24×3+0.57×3)P50=2.91P50

未用變頻器全天用電量W=8P50

故,全天節(jié)電量5.09P50

2、提高系統(tǒng)效率:采用變頻器驅(qū)動(dòng)之后,反應(yīng)釜攪拌機(jī)電機(jī)與減速器之間是直接硬聯(lián)接,中間減少了液力偶合器這個(gè)環(huán)節(jié)。而液力偶合器本身的傳遞效率不高,并且液力偶合器主要是通過液體來傳動(dòng),而液體的傳動(dòng)效率比直接硬聯(lián)接的傳動(dòng)效率要低許多,因而采用變頻器驅(qū)動(dòng)后,系統(tǒng)總的傳遞效率要比液力偶合器驅(qū)動(dòng)的效率要高5%～10%。

3、降低維修率,提高了電網(wǎng)的安全運(yùn)行:如果為了到達(dá)工藝要求采用機(jī)械方式調(diào)速,增大攪拌機(jī)的損耗,同時(shí)會(huì)使攪拌機(jī)工作在波動(dòng)狀態(tài)。采用變頻器驅(qū)動(dòng)之后,避免了工頻啟動(dòng)對(duì)齒輪箱的沖擊,減少了齒輪箱的損耗;由于軟啟動(dòng)方式啟動(dòng)時(shí),電流平緩,可減小啟動(dòng)沖擊電流,避免了對(duì)電網(wǎng)的沖擊。

4、提高產(chǎn)品質(zhì)量,生產(chǎn)效率:以本廠生產(chǎn)中酯化反應(yīng)為例,其工作原理是將原材料經(jīng)真空抽入反應(yīng)釜后,在高速旋轉(zhuǎn)的攪拌槳帶動(dòng)下,根據(jù)工藝要求,在不同的反應(yīng)階段加溫,各化學(xué)物質(zhì)之間在不同的溫度下進(jìn)行復(fù)雜的化學(xué)和物理反應(yīng),后期通過真空把溶劑從物料中回收出來,最終得到酯類化合物。該設(shè)備的電機(jī)為15KW,在未使用變頻器之前,采用高變比減速機(jī),中間利用液力偶合器,啟動(dòng)采用工頻直接啟動(dòng),且在工藝反應(yīng)的全過程都只有同一速度,速率只有63r/min;在使用變頻器后,配上合適的減速機(jī),再針對(duì)不同的物料和工藝階段,可以在線無級(jí)調(diào)速,逐漸提高攪拌速率,后期可達(dá)到200r/min,如此改善了生產(chǎn)工藝條件,使化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)條件達(dá)到最佳狀態(tài),縮短反應(yīng)周期,由原來的一個(gè)周期13小時(shí)縮短到10小時(shí);且大大提高了物料的反應(yīng)效果和溶劑的回收率,回收率由原來的87%提高到98%。

在一定范圍內(nèi)滿足生產(chǎn)工藝要求的前提下,利用變頻技術(shù)改變攪拌機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速來取代傳統(tǒng)工頻電路的控制,既可使化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)條件達(dá)到最佳狀態(tài),又能取得明顯的節(jié)能效果。

參考文獻(xiàn):

珠峰變頻器說明書