變頻調(diào)速技術(shù)及其在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的運(yùn)用

張磊

摘要：在變頻調(diào)速技術(shù)出現(xiàn)之前，工業(yè)電氣自動(dòng)化運(yùn)作模式就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，但早期運(yùn)作當(dāng)中，自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)作機(jī)制相對(duì)簡(jiǎn)單，即依照統(tǒng)一邏輯，對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行啟?？刂疲@種模式在實(shí)際工作，主要可以起到合理調(diào)配電氣設(shè)備運(yùn)作時(shí)間，降低設(shè)備故障率的作用，但單純的啟?？刂茩C(jī)制，會(huì)影響到工業(yè)單位的產(chǎn)能水平，由此可見早期自動(dòng)化控制存在缺陷。那么在現(xiàn)代技術(shù)背景下，有學(xué)者提出了變頻調(diào)速技術(shù)在自動(dòng)化控制當(dāng)中的應(yīng)用，在啟?？刂茩C(jī)制上進(jìn)行細(xì)化，盡可能保障“產(chǎn)能相對(duì)最大化”，同時(shí)兼顧降低故障率的能效。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速技術(shù);工業(yè)電氣;自動(dòng)化控制

中圖分類號(hào)：TM921.51?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

工業(yè)電氣可謂是促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心要素，不但能對(duì)有關(guān)企業(yè)生產(chǎn)效率加以提升，還可大幅縮減企業(yè)發(fā)展所需成本。就變頻調(diào)速技術(shù)而言，將其適用于工業(yè)電氣自動(dòng)化控制，不但可為企業(yè)安全生產(chǎn)予以保障，還能避免能源過度損耗及防范污染，減少人、物、財(cái)力等投入?？梢哉f，變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)工業(yè)電氣自動(dòng)化控制具備顯著效用?；诖耍疚奶接懥俗冾l調(diào)速技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用，這是具備顯著現(xiàn)實(shí)意義的。

1、變頻調(diào)速技術(shù)的概念

早在20世紀(jì)80年代的時(shí)候，變頻調(diào)速技術(shù)就已經(jīng)被發(fā)明，由于它的應(yīng)用能夠加快工業(yè)的生產(chǎn)效率，給工廠帶來更高的收益，所以火速風(fēng)靡工業(yè)界，受到工業(yè)界的歡迎和重視。隨著時(shí)間的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)也有了很大改良，性能和功能有了很大提高，應(yīng)用的范圍也越來越廣，不僅是在工業(yè)中應(yīng)用范圍越來越廣，在其他的很多行業(yè)中都有了應(yīng)用?，F(xiàn)在，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)有了不可撼動(dòng)的地位。變頻調(diào)速技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)時(shí)需要很多組成部件相互配合才能完成它的生產(chǎn)任務(wù)，保證生產(chǎn)過程穩(wěn)定進(jìn)行。變頻調(diào)速技術(shù)中有2個(gè)非常重要的部件，為了適應(yīng)自動(dòng)化設(shè)備的控制發(fā)揮著很大的作用。它們2個(gè)分別是自適應(yīng)電動(dòng)機(jī)模型單元和比較器，比較器有2種，轉(zhuǎn)矩比較器和磁通比較器這2種部件一個(gè)控制變頻調(diào)速技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中順利的發(fā)揮功能，另一個(gè)負(fù)責(zé)監(jiān)視，一旦在應(yīng)用中出現(xiàn)故障，就可以立刻做出相應(yīng)的解決措施，兩者相輔相成，幫助變頻調(diào)速技術(shù)在自動(dòng)化控制中順利應(yīng)用。

2、諧波危害及變頻調(diào)速技術(shù)分析

2.1諧波危害分析

諧波危害常發(fā)生在容量較小的電力系統(tǒng)當(dāng)中，但此類電力系統(tǒng)最為常見，所以我們要重視諧波危害現(xiàn)象。具體來說，在諧波條件下，會(huì)導(dǎo)致供電線路電能損失量大幅度增加，即供電線路在電能傳輸過程當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生肌膚效應(yīng)以及臨近效應(yīng)，此時(shí)如果諧波進(jìn)入線路，就會(huì)增加線路的電阻頻率，說明電能損失增加。此外，諧波危害與普通配電存在區(qū)別，即任何與工頻頻率不同的成分都屬于諧波，而普通配電的有效分量就代表了工頻頻率，因?yàn)閮烧咧g不兼容，所以一旦接觸就會(huì)形成危害。

2.2變頻調(diào)速技術(shù)分析

變頻調(diào)速技術(shù)是通過變頻器，對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)作頻率、速度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)，例如調(diào)節(jié)設(shè)備振動(dòng)頻率、轉(zhuǎn)速等。在此前提下，因?yàn)樵O(shè)備如果在長(zhǎng)期應(yīng)用當(dāng)中，一直保持高頻率與高轉(zhuǎn)速，那么就代表設(shè)備內(nèi)部的溫度在逐漸上升，當(dāng)溫度達(dá)到一定水平，就可能燒毀元件，出現(xiàn)相應(yīng)的故障現(xiàn)象，所以通過變頻調(diào)速技術(shù)，可以有效避免這一點(diǎn)，使電氣設(shè)備運(yùn)作更加合理，降低此類事故的發(fā)生，由此說明變頻調(diào)速技術(shù)在電氣設(shè)備控制中的作用?，F(xiàn)代變頻器主要采用脈沖來進(jìn)行控制，而為了確?？刂菩Ч?，要重視脈沖儲(chǔ)量的選擇，關(guān)于這一點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)控制電機(jī)的額定電流、實(shí)際運(yùn)行中的最大電流值來進(jìn)行選擇。此外，在諧波條件下，變頻器需要得到調(diào)整，由此可以適當(dāng)降低諧波，如果“癥狀”較輕可以直接消除，在具體方法上，該文建議先測(cè)得諧波具體表現(xiàn)，隨后檢查變頻器接地，如果發(fā)現(xiàn)問題則進(jìn)行調(diào)整，使系統(tǒng)有效地抑制外來干擾，或者適當(dāng)縮短線路長(zhǎng)度，由此避免線路交叉。綜上，可以起到一定的治理效果。

3、變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

3.1變頻調(diào)速技術(shù)為深度指示器設(shè)備提供失效保護(hù)預(yù)防措施

在工業(yè)電氣設(shè)備及整體生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，會(huì)采取多種包裝措施，預(yù)防各類工業(yè)電氣設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行故障等問題，提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。而在整體工業(yè)電氣生產(chǎn)系統(tǒng)中，深度保護(hù)器裝置的地位尤為重要。在深度指示器裝置出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，會(huì)造成大范圍的設(shè)備連鎖反應(yīng)，以及嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，變頻調(diào)速技術(shù)也主要被應(yīng)用于為深度指示器裝置提供失效保護(hù)預(yù)防措施。在裝置運(yùn)行過程中，會(huì)定期對(duì)裝置在一定時(shí)間階段內(nèi)所重復(fù)疊加的脈沖數(shù)信號(hào)進(jìn)行獨(dú)臂處理，在處理過程中深度指示器裝置與數(shù)據(jù)信號(hào)沒有出現(xiàn)變化、且裝置存在運(yùn)行狀態(tài)異常問題時(shí)，則表明裝置出現(xiàn)運(yùn)行故障，及時(shí)采取相應(yīng)故障預(yù)防措施、切斷裝置與其他工業(yè)電氣設(shè)備之間的聯(lián)系，并進(jìn)行裝置故障預(yù)警。

3.2變頻調(diào)速技術(shù)在適應(yīng)設(shè)備電機(jī)模型單元方向中的應(yīng)用

變頻調(diào)速技術(shù)在適應(yīng)設(shè)備電機(jī)模型單元方向中的主要應(yīng)用原理為：對(duì)工業(yè)電氣設(shè)備的電流輸入頻率開展持續(xù)性、實(shí)時(shí)性監(jiān)測(cè)，并在監(jiān)測(cè)結(jié)果基礎(chǔ)上，對(duì)工業(yè)電氣設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)進(jìn)行分析、確定。此外在工業(yè)電氣設(shè)備轉(zhuǎn)矩控制層面上，對(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，也為其提供了準(zhǔn)確的信息參考，進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制。而這也是實(shí)現(xiàn)工業(yè)電氣設(shè)備閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)的主要途徑之一。

3.3礦井指示器保護(hù)

眾所周知，煤礦井下的環(huán)境極為繁雜，需依靠多重保護(hù)機(jī)制保護(hù)工作中的電氣提升設(shè)備，為電氣設(shè)備良好運(yùn)行予以支撐。此間，電子設(shè)備深度指示器極為重要，就煤礦井下作業(yè)期間，如果指示器難以體現(xiàn)效用，便會(huì)對(duì)整體電氣設(shè)備系統(tǒng)產(chǎn)生不良干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。而目前，可將變頻調(diào)速技術(shù)予以利用，經(jīng)由調(diào)節(jié)變頻設(shè)備，對(duì)深度指示器有效檢查，且啟動(dòng)工作電機(jī)，對(duì)周期內(nèi)編碼脈沖實(shí)時(shí)疊加處理，將編碼器和器脈沖加以比較，將其為依據(jù)對(duì)設(shè)備可否良好運(yùn)轉(zhuǎn)予以判定。若對(duì)比前后數(shù)據(jù)沒有較大出入，說明深度指示器具有缺陷，應(yīng)立刻檢修變頻設(shè)備，確保檢修率契合標(biāo)準(zhǔn)。工業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)中很多工藝復(fù)雜繁瑣，現(xiàn)場(chǎng)需要大量工人合作才能完成一定的生產(chǎn)任務(wù)，這樣容易造成加工現(xiàn)場(chǎng)混亂的場(chǎng)面。這樣如果僅僅依靠現(xiàn)場(chǎng)的工作人員對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行控制，恐怕會(huì)因?yàn)楦鞣N復(fù)雜的因素做出錯(cuò)誤的判斷，而變頻調(diào)速技術(shù)就不會(huì)有這方面的問題。

3.4減速區(qū)段低速控制保護(hù)

變頻調(diào)速技術(shù)適用于工業(yè)電氣自動(dòng)化控制時(shí)，減速區(qū)間控制至關(guān)重要，可改善設(shè)備穩(wěn)定控制效果。如果系統(tǒng)減速到設(shè)備臨界點(diǎn)，便應(yīng)及時(shí)選擇相應(yīng)控制保護(hù)舉措。同步選擇變頻、PLC設(shè)備，把兩者有效結(jié)合，監(jiān)控速度，落實(shí)取樣工作。并對(duì)數(shù)據(jù)值、安全設(shè)定值等有效核對(duì)，以此保證減速區(qū)段系統(tǒng)沒有問題。如果速度與這一范圍不符，可面向系統(tǒng)中心作出安全警告，從而實(shí)時(shí)控制設(shè)備運(yùn)行，以此保證系統(tǒng)減速控制調(diào)節(jié)效用得以體現(xiàn)。

結(jié)束語

概括而言，變頻調(diào)速技術(shù)借助其自身獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)特征在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中獲取了極為寬泛的運(yùn)用，不但可改善工業(yè)電氣自動(dòng)化控制效率與質(zhì)量，還能確保生產(chǎn)效益最大化。此次研究先對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)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(dòng)化控制中的應(yīng)用價(jià)值，并對(duì)其實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行了探討，望以此為工業(yè)電氣自動(dòng)化控制水平的提升予以參考。

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（作者身份證號(hào)碼：130183198401130159）