中低壓變頻器的安裝與調試分析

 

1　引言

      隨著(zhù)變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中的日益普及，變頻器作為一種調速節能的產(chǎn)品，已日益受到工礦企業(yè)的重視，成為工業(yè)生產(chǎn)及生活中不可或缺的工具。在石油、化工、建材、電力、礦山、塑料、冶金、水利等關(guān)系國計民生的各行業(yè)，變頻器正發(fā)揮著(zhù)強大的作用。據統計，在當前及今后的幾年，變頻器將以10%～15%的銷(xiāo)售速度增長(cháng)，即每年大約為500～900萬(wàn)kw，各種功率等級、各種性能、各種用途的變頻器都將為用戶(hù)使用。所以如何讓用戶(hù)用好變頻器，真正發(fā)揮變頻器在調速方便、節能及提高生產(chǎn)工藝方面的優(yōu)勢，作為變頻器的生產(chǎn)廠(chǎng)家，是首先應考慮的問(wèn)題。

      本文以變頻器在用戶(hù)當中的使用為例，結合筆者在用戶(hù)安裝調試過(guò)程中所遇到的一些問(wèn)題，粗略的談一下變頻器的安裝與調試問(wèn)題，以供廣大的變頻器用戶(hù)在使用時(shí)參考。

 

2　變頻器的安裝及使用條件

      正象其他的電器設備或裝置一樣，變頻器作為一種電力電子設備，同樣有其嚴格的使用條件和應用場(chǎng)合，任何違反產(chǎn)品使用規范的安裝及使用，都將是非法的，不可避免的會(huì )帶來(lái)設備及人、財、物的損失。

 

2.1　變頻器的使用環(huán)境及注意事項

2.1.1　變頻器要求的工作環(huán)境

(1)工作環(huán)境溫度-10℃～+40℃，工作環(huán)境的變化應不大于±5℃/h。

(2)相對濕度：空氣的最大相對濕度不超過(guò)90%，每小時(shí)相對濕度的變化率不超過(guò)5%且不得出現凝露。

(3)運行地點(diǎn)無(wú)導電或爆炸塵埃，無(wú)腐蝕金屬或破壞絕緣的氣體或蒸汽。

(4)變頻器安裝地點(diǎn)所允許的振動(dòng)條件：

      振動(dòng)頻率10～150hz，振動(dòng)加速度不大于5m/s2，當變頻器由于安裝臺基振動(dòng)可能產(chǎn)生共振時(shí)，應對變頻器采取減振措施，以避開(kāi)共振頻率。

(5)交流輸入電源

電壓持續波動(dòng)不超過(guò)±20%。

頻率波動(dòng)不超過(guò)±2%，頻率變化每秒不超過(guò)±1%。

三相電壓的不平衡度：負序分量不超過(guò)正序分量的5%;

電源諧波成分：電壓相對諧波含量的均方根值不超過(guò)10%。

(6)海拔高度：不超過(guò)1000m。

2.1.2　注意事項

(1)非專(zhuān)業(yè)人員不可開(kāi)蓋開(kāi)柜門(mén)使用或檢測;

(2)變頻器出廠(chǎng)前已作過(guò)耐壓試驗，用戶(hù)不可也沒(méi)有必要再對變頻器進(jìn)行耐壓試驗;

(3)電動(dòng)機上不可并接改善功率因數用的大電容;

(4)外殼可靠接地;

(5)不可將三相輸入改成兩相輸入，否則會(huì )出現缺相保護;

(6)低頻運行時(shí)要考慮電動(dòng)機自帶風(fēng)扇效果，潤滑效果情況，高頻運行時(shí)要考慮軸承的承受能力。

      這些闡述了變頻器安裝的最基本的規則。要深刻理解和熟悉這些規則。

2.2　安裝前的準備工作

      要安裝好一臺變頻器，使它能正常的運行，達到技術(shù)及工藝要求，除了滿(mǎn)足上述基本規則外，還應注意以下幾點(diǎn)：

      (1)安裝前首先要熟悉和掌握生產(chǎn)工藝及技術(shù)要求，弄清楚其負載狀況，了解變頻器在系統中的作用和地位，是要求節能，還是改進(jìn)生產(chǎn)工藝，還是二者兼之。某些場(chǎng)合并沒(méi)有節能空間，而硬要求變頻器節能，這是不妥當的。

      (2)變頻器帶的負載從電氣方面而言首先是電機，因此安裝前首先要對現場(chǎng)的電機有比較清楚的理解，包括額定電壓、額定電流、電機極數、額定功率等，安裝的變頻器必須與之相匹配，有些特殊場(chǎng)合，如負荷較重、海拔超過(guò)1000m(即超過(guò)標準海拔高度)、煤礦提升機變頻器等，變頻器要比負載電機高出一個(gè)甚至兩個(gè)功率等級，一般不允許變頻器比負載電機功率等級低，以免變頻器超負荷運行而帶不動(dòng)或經(jīng)常過(guò)載保護，造成不必要的麻煩。

      (3)電機的電氣絕緣安裝前必須進(jìn)行檢測。絕緣不好的電機不能安裝變頻器。因為變頻器雖然設有短路保護，但瞬間的接地也可能造成某些變頻器的損壞。

      (4)安裝前應仔細閱讀變頻器的使用說(shuō)明書(shū)，結合現場(chǎng)工藝要設置哪幾個(gè)參數，參數的設置方法等，要熟練掌握。

      (5)對于某些場(chǎng)合，特別是要求自動(dòng)控制的而需要附屬配件的，如供水用的壓力表、傳感器、壓力變送器及一些配套設施，如pid調節儀、溫控儀、定時(shí)鐘等，有些還需要遠控裝置，也要熟練掌握。以期能快速的安裝、調試到位。

      (6)要嚴格按照變頻器的使用說(shuō)明書(shū)進(jìn)行配線(xiàn)，包括主線(xiàn)和控制線(xiàn)，某些情況只能高于說(shuō)明書(shū)要求的規格而不能低于。需要壓接接線(xiàn)鼻的地方，要嚴格按要求壓接，規格和工藝要符合標準。

      (7)在現代工業(yè)控制比較復雜的情況下，還要考慮電磁兼容性問(wèn)題，要考慮變頻器的干擾與抗干擾，必要時(shí)加裝電磁濾波裝置。有些場(chǎng)合電機距離變頻器可能較遠，要考慮加裝輸出電抗器及濾波器。

      (8)對于位能負載，如煤礦主井絞車(chē)、提升機、電梯類(lèi)，由于存在再生發(fā)電狀態(tài)，要考慮加裝制動(dòng)單元和配套的制動(dòng)電阻，防止變頻器過(guò)壓保護或損壞。

      以上這些問(wèn)題都是我們在安裝變頻器之前要了解和掌握的，不熟悉這些內容，就可能造成變頻器的安裝或調試不順利或根本不成功，造成設備損壞或不能正常使用，這是我們要切記的。

 

3　中壓變頻器的安裝與調試

      這里所說(shuō)的中壓變頻器，是指電壓等級從750v～2300v的變頻器，分為兩個(gè)電壓級別，1140v和2300v兩種類(lèi)型的變頻器。這種類(lèi)型的變頻器負載一般都是油田上用的潛油電泵，1140v的還有用于抽油機的。我們簡(jiǎn)要說(shuō)一下安裝調試方法。

3.1　安裝步驟

(1)接控制線(xiàn)

      確認原工頻工作時(shí)的工作狀態(tài)，首先要了解潛油電泵的工作過(guò)程。

      潛油電泵是一種深置于井下1000m—3000m的電泵，由于電纜線(xiàn)較長(cháng)，地面上的供電設備要能補償這部分電纜損耗，因此原工頻裝置要提供比電機額定電壓高出100—300v的供電電壓。

      電泵及電纜都是高溫、高壓的設備，在安裝前都要進(jìn)行絕緣測試。用2500v的兆歐表測試，絕緣電阻不應低于50mω。

      要檢測原來(lái)的工頻供電的電壓及工作電流，以便調試時(shí)參考。

      由于油田上潛油電泵下泵的深度不同，潛油電泵供電的電壓就有所不同。因此對應于同一電壓等級的變頻器而言，就有不同的電壓輸入，變頻器的控制電壓就有所不同。為了解決這一問(wèn)題，筆者在變頻器內部安裝了一個(gè)變壓器，對應于不同的電壓輸入，電壓輸出都是一樣的。對于這類(lèi)變頻器，其輸出都只有220v、110v、380v三組電壓。220v是給控制電路供電的，110v是給電機保護儀供電的，380v是給電壓表供電的。

      因此要根據原來(lái)的供電電壓選擇合適的控制電源接線(xiàn)端子，將原出廠(chǎng)時(shí)空出的兩根接線(xiàn)或接在電壓最高端(出廠(chǎng)時(shí)按最高電壓試驗)的兩根線(xiàn)接在原電壓等級的端子上，因有兩個(gè)變壓器，都要進(jìn)行改接。

(2)接主線(xiàn)

      按配線(xiàn)規格，將電源線(xiàn)接在變頻器的三相輸入(或標記r、s、t)端子上，電機線(xiàn)接在變頻器的三相輸出(或標記u、v、w)端子上，地線(xiàn)接在變頻器上標有“⊥”的端子上。并將相應的羅栓擰緊。

3.2　調試

      (1)將柜門(mén)上的隔離開(kāi)關(guān)拉下，并將柜門(mén)上的“變頻啟動(dòng)”按扭旋開(kāi)，使其呈斷開(kāi)狀態(tài)。提示送電后，用mf—47型或500型萬(wàn)用表的高壓擋“2500v”檔測量三相輸入電壓(一定注意安全)，應在規定的范圍內，并三相相互平衡，若不正確，應停電檢查供電電源。

      (2)電源正常后，合上隔離開(kāi)關(guān)閘刀，用萬(wàn)用表檢測控制電源的220v電壓(測量里面的接線(xiàn)插盒即可)是否在規定的范圍內，按其±20%的波動(dòng)，應在220v±20v范圍內，若超出此范圍，應拉下高壓隔離開(kāi)關(guān)的閘刀，調整控制變壓器的接頭，直至滿(mǎn)足要求為止。

      (3)用一個(gè)單相插頭取一根線(xiàn)接� 

控制端子排的“c”端子上，另一頭的兩相插在接線(xiàn)盒上(老機型一根線(xiàn)接在“c”上，另一根線(xiàn)接在“d”上)，合上隔離開(kāi)關(guān)閘刀，變頻器應能送上控制電，面板上顯示“43.21”過(guò)幾秒鐘“pro”燈亮(新機型)，或只有“pro”燈亮(老機型)，若不顯示可將插頭反過(guò)來(lái)重新插一下即可。 (4)面板顯示正常后，可檢查變頻器的控制功能是否正常。用萬(wàn)用表檢測延時(shí)可控硅兩端的電壓(即延時(shí)電阻上的電壓)，應在1.00v左右。將變頻器的“開(kāi)/停機”開(kāi)關(guān)打在“開(kāi)機”位置，變頻器應能開(kāi)機，調節“頻率調節”旋扭，變頻器頻率應從“2.00”升至“50.00”。用萬(wàn)用表測量變頻器的三相輸出端子(這時(shí)應從變頻器一側測量，因柜子并沒(méi)有接通主電，變頻器的主接觸器沒(méi)有吸合)，三相電壓應相互平衡，對中線(xiàn)也應相互平衡。電壓大致是2300v等級的三相電壓為15v左右，對中線(xiàn)為10v左右;1140v等級的三相電壓為9v左右，對中線(xiàn)為5v左右。若不平衡，應檢查柜子在運輸過(guò)程中有無(wú)掉線(xiàn)或其他問(wèn)題，直至電壓完全平衡為止。

      (5)運行參數的設定。這包括變頻器參數和電機保護儀參數的設定兩步。

      變頻器參數的設定。因變頻器出廠(chǎng)時(shí)一般是按2300v/125kw或1140v/75kw而設計的，因此應根據現場(chǎng)負載的要求重新設定，包括額定電流、過(guò)載保護電流，其他參數一般不需要修改。

      電機保護儀的參數設定。電機保護儀的參數包括欠載電流、過(guò)載電流、欠壓設定、過(guò)壓設定等。這里說(shuō)明一下。因潛油電泵是深置于油井下油層里的電泵，在運行中靠油的循環(huán)來(lái)散熱。一旦井供液不足，電機將脫離油層運轉，電機將干轉，這樣就很容易燒毀電泵。因此應設定欠載保護，當運行電流低于額定電流的80%時(shí)，就停止電機的運行，起到保護電機的作用。

      參數的設定方法可參照相應的說(shuō)明書(shū)進(jìn)行，主要有兩種，bk-3型和bk—j1型。

      bk—3型的方法是：在顯示器顯示“p”(剛送電或按四次“上檔”鍵)時(shí)，可對參數值進(jìn)行修改。根據需要的數值，按相應的數字鍵，再按“上檔”或“下檔”鍵，最后按相應的功能鍵，即可完成參數值的修改。

      bk—ji形的方法是：在就緒畫(huà)面(剛送電或按四次“上檔”鍵)狀態(tài)下，按一次“上檔”鍵，再按一次“整定值”鍵，屏幕顯示整定值操作畫(huà)面。畫(huà)面上有光標閃爍，在光標閃爍位置可輸入相應的數據。按“移動(dòng)”鍵，光標可上下移動(dòng)，屏幕右上角的箭頭(“↑”或“↓”)指出當前的移動(dòng)方向。按“上檔”、“方向”鍵可以改變箭頭的方向。輸入完畢后，應按四次“上擋”鍵保存修改結果。

      有些井可能本身供液不足，需要降低頻率運行，因此可根據具體情況，在泵運行起來(lái)后，再根據實(shí)際運行電流重新設定參數。

(6)帶載運行

      參數設定好后，就可將插盒上的插頭拔下，并將外接的“c”(或者“c”、“d”兩點(diǎn))點(diǎn)上的線(xiàn)拆掉，就可以帶載運行了。

      將柜門(mén)上的“變頻啟動(dòng)”按扭按下，待設定的延時(shí)時(shí)間到后，機內接觸器吸合，變頻器顯示“43.21”并且“pro”亮(新機型)或只有“pro”亮(老機型)，將變頻器上的“開(kāi)停機”開(kāi)關(guān)打在“開(kāi)機”位置，變頻器即可從最低頻率逐漸上升，調節“頻率調節”旋扭，使頻率先升至30hz，用卡流表測量三相輸出電流，應基本平衡，不平衡度不應超過(guò)20%。然后再升至用戶(hù)要求的頻率。再用卡流表測量輸入、輸出電流，三相都應基本平衡。

      若在調節過(guò)程中出現頻率不上升的情況，即調整頻率調節旋扭時(shí)，頻率不上升，輸出電流持續增大，呈限速保護狀態(tài)，直至過(guò)流保護，這可能是低頻補償不足造成，可調節主控板上的補償電位器(老機型)或通過(guò)設定變頻器的參數“低頻補償”(新機型)予以解決。調整時(shí)注意只要輸出電流下來(lái)，頻率能升上去即可，也不可調整過(guò)大，以免過(guò)補償，在運行過(guò)程中電流過(guò)大而使電機及變頻器超電流而不正常運行。

      正常運行后，可根據運行電流對電機保護儀的參數重新調整一下，以達到可靠保護又能正常運行的狀態(tài)。

      對電機的正反轉要確認。根據經(jīng)驗，一般情況下，正轉比反轉電流大，井口的壓力指示高。反轉一般壓力表指針不起。有的井上油慢，要等一段時(shí)間才能確定。

      由于本變頻柜還設有工頻備用，以便在變頻出問(wèn)題時(shí)能臨時(shí)投入工頻，不耽誤生產(chǎn)的進(jìn)行，因此變頻正常后還應試一下工頻運行，其正反轉也應調試正常。正反轉調整時(shí)，變頻調輸出，工頻調輸入，即可使工變頻都正常運行。

      調整完后，用變頻運行，正常后，啟動(dòng)電機保護儀，保護儀顯示正常后，旋開(kāi)“變頻啟動(dòng)”旋扭(投入電機保護儀保護，不旋開(kāi)不起作用)，柜子上的各種儀表指示都正常，調試即完畢。

 

4　低壓變頻器的安裝調試

      低壓變頻器由于所帶的負載種類(lèi)繁多，類(lèi)型千差萬(wàn)別。因此安裝調試相應的也有較大的區別。

      低壓負載從使用變頻器的角度來(lái)說(shuō)大體可分為有慣量和無(wú)慣量?jì)煞N，有慣量負載最顯著(zhù)的特征就是在快速停機時(shí)存在發(fā)電狀態(tài)，如何處理這部分能量將是關(guān)乎變頻器是否正常運行的關(guān)鍵。

4.1　安裝

      變頻器初次安裝或長(cháng)期放置后使用，應先對其進(jìn)行全面的檢查。方法如下：

      (1)外觀(guān)檢查，檢查有無(wú)碰傷損壞，金屬部分有無(wú)銹蝕，有無(wú)結霜凝露。若有結霜凝露，則應烘干4小時(shí)(60℃)，或在室溫下通風(fēng)放置24小時(shí)。

      (2)對于小功率變頻器，輕輕翻動(dòng)機箱，注意機箱內有無(wú)異常聲音，若有異常聲音，則應打開(kāi)機箱，尋找并排除其中的異物。

      (3)功率比較大的變頻器，則應打開(kāi)外殼，檢查一下在運輸或儲存過(guò)程中有無(wú)掉下的線(xiàn)頭或顛簸松動(dòng)的螺栓，若有應重新焊接或緊固。

 

這里要注意幾點(diǎn)：

      變頻器的安裝應符合前面要求的工作環(huán)境。

      變頻器有壁掛式的，有柜式的，一定要安裝穩固，保證工作過(guò)程中的安全性。為了通風(fēng)散熱的需要，變頻器一定要垂直安裝。如圖6、7所示。

      對于柜式結構，為了工作人員便于操作和散熱的要求，周邊要留有足夠的空間：前面間距不小于1.5m，后面和側面不小于1m。

      對于壁掛式的，變頻器周?chē)矐粲凶銐虻纳峥臻g，變頻器的上部距離房間頂部至少1m，下部距地面也至少要1m的距離，才能使變頻器通風(fēng)順暢，保證可靠的運行。

      有的房間密封比較嚴，要配合用戶(hù)安裝排風(fēng)扇或空調。有些場(chǎng)合環(huán)境比較臟、潮濕，要注意采取隔離措施，防塵、防潮。

      當一臺控制柜內裝有兩臺或兩臺以上變頻器時(shí)，應盡量并排安裝(橫向排列)。如必須采用縱向排列時(shí)，則應在兩臺變頻器間加一塊擱板，以避免下面變頻器出來(lái)的熱風(fēng)進(jìn)入到上面的變頻器內。

4.1.1　主電路的接線(xiàn)

4.1.1.1　基本接線(xiàn)

      主線(xiàn)的安裝比較簡(jiǎn)單。將電源線(xiàn)接在變頻器的輸入(或標記有r、s、t的)端子上，將電機線(xiàn)接在變頻器的輸出(或標記有u、v、w的)端子上，并將變頻器的接地端子通過(guò)地線(xiàn)可靠接地。

注意：

      (1)變頻器的輸入端和輸出端絕對不允許接錯。萬(wàn)一將電源進(jìn)線(xiàn)錯誤的接到了輸出端上，則不論哪個(gè)逆變管導通，都將引起兩相間的短路而將逆變管迅速燒壞。如圖10所示。

      (2)前面的斷路器一般是需要安裝的，主要是分斷電路用。當變頻器出現故障時(shí)，尤其是整流電路或主電路損壞時(shí)，大電流能及時(shí)使斷路器跳閘，與網(wǎng)電的其他電路脫開(kāi)，避免影響其他電路。

      (3)線(xiàn)頭壓接要可靠。一般使用容量相當的接線(xiàn)鼻壓接。一定要壓緊，避免大電流長(cháng)期運行出現過(guò)熱而燒毀接線(xiàn)或端子。

4.1.1.2　線(xiàn)徑的選擇

      一般按電動(dòng)機的接線(xiàn)要求的線(xiàn)徑選擇，特殊場(chǎng)合要選大一規格的，尤其是電機距離變頻器較遠的，本著(zhù)宜大不宜小的原則選配。

4.1.1.3　接地

      每臺變頻器都有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的接地端子“e”或“⊥”，用戶(hù)應將此端子與大地可靠連接。

      當變頻器和其他設備，或有多臺變頻器一起接地時(shí)，每臺設備都必須分別和地線(xiàn)相接，不允許將一臺設備的接地端與另一臺設備的接地端相接后再接地。如圖11所示。

4.1.2　控制電路的接線(xiàn)

      變頻器主接線(xiàn)完成后，變頻器可以運行。但一般情況下，由于控制及監測的方便，都需要將變頻器的操作及顯示部分引到方便的地方。有的是現場(chǎng)環(huán)境較差，變頻器不宜安裝，而安裝于環(huán)境較好的配電室內，而將控制部分引到現場(chǎng)。有的如提升機變頻器，控制部分需要與原系統對接，也需要將控制線(xiàn)引出。

控制線(xiàn)分模擬量和數字量。

4.1.2.1　模擬量

      主要包括：輸入側的給定信號線(xiàn)和反饋信號線(xiàn);輸出側的頻率信號線(xiàn)和電流信號線(xiàn)。

      模擬量信號線(xiàn)的抗干擾能力差，必須使用屏蔽線(xiàn)。屏蔽層的靠近變頻器的一端，應接控制電路的公共端，但不要接到變頻器的地端(e)或大地，屏蔽層的另一端應該懸空，如圖12所示。

布線(xiàn)的原則應當遵守：

(1)盡量遠離主電路100mm以上。

(2)盡量不和主電路交叉。必須交叉時(shí)，應采取垂直交叉的方式。

4.1.2.2　開(kāi)關(guān)量。

      如啟停、點(diǎn)動(dòng)、多檔轉速控制等的控制線(xiàn)，都是開(kāi)關(guān)量控制線(xiàn)。

      一般說(shuō)來(lái)，模擬量控制線(xiàn)的接線(xiàn)原則也都適用于開(kāi)關(guān)量控制線(xiàn)。但開(kāi)關(guān)量的抗干擾能力強，故在距離不很遠時(shí)，允許使用非屏蔽線(xiàn)，但同一信號的兩根線(xiàn)必須互相絞在一起。

4.2　調試

      變頻器的調試并沒(méi)有固定的模式，大體上可分為“先空載，繼輕載，再重載”幾個(gè)步驟。

4.2.1　空載檢查及參數預置

      風(fēng)光變頻器可以在不接通主電源，而只接控制電源的情況下，檢查變頻器。而其他類(lèi)變頻器則沒(méi)有這個(gè)方便。

      小功率變頻器可以把主接線(xiàn)端子排上的短路片去掉，給三相輸入送380v的電源，大功率變頻器一般都有控制電壓輸入端子，可從這兒用一兩芯電纜接人380v單相電源檢查變頻器(注意：接之前應將兩端子上與三相輸入相連的兩根線(xiàn)去掉)，參照說(shuō)明書(shū)，熟悉各個(gè)鍵盤(pán)的使用及參數的設置方法。

      熟悉完后，變頻器開(kāi)機，頻率升至50hz，用萬(wàn)用表(最好用指針式)測量三相輸出，電壓應該完全平衡。

      檢查完后，停電，小功率的將拆下的短路片上回原處(注意上之前主回路上短路片的兩個(gè)端子要放電)。大功率的應將控制端子的兩根外接線(xiàn)去掉，并將原來(lái)的接線(xiàn)恢復。

      變頻器的三相輸出先不接電機線(xiàn)，給變頻器的三相輸入通入380v的電源，觀(guān)察變頻器空載運行情況。其他類(lèi)變頻器也可按這個(gè)步驟進(jìn)行。

       (1)熟悉鍵盤(pán)，即了解鍵盤(pán)上各鍵的功能，進(jìn)行試操作，并觀(guān)察顯示的變化情況。

       (2)按說(shuō)明書(shū)要求進(jìn)行“啟動(dòng)”、“停止”等基本操作，觀(guān)察變頻器的工作情況是否正常，同時(shí)進(jìn)一步熟悉鍵盤(pán)的操作。

       (3)進(jìn)行參數予置。按照說(shuō)明書(shū)介紹的方法對主要參數進(jìn)行予置。就幾個(gè)較易觀(guān)察的項目如升速和降速時(shí)間、點(diǎn)動(dòng)頻率、多檔轉速時(shí)的各檔頻率等檢查變頻器的執行情況是否與予置的相符合。

       (4)將外接輸入控制線(xiàn)接好，逐項檢查各外接控制功能的執行情況。

       (5)用萬(wàn)用表(最好是指針式)檢查三相輸出電壓是否完全平衡。

4.2.2　帶載運行

      經(jīng)以上測試，證明變頻器是正常的，即可以帶負載運行了。變頻器的負載運行包括輕載試運行和重載運行，即正常運行。若有條件，還可以先帶空電機試運轉，但一般情況都是直接帶載運行。

      試運行前一般都應檢測一下電機的絕緣。對于低壓380—660v的電機，用1500v的兆歐表測試，絕緣電阻一般不能低于50兆歐。水泵類(lèi)負載絕緣可能低一些，但也不能低于2兆歐。

      還要了解一下負載的運行情況，以作到心中有數。低壓負載種類(lèi)繁多，如風(fēng)機、水泵、攪拌機、拉絲機、塑料機械、提升機、空壓機、皮帶輸送機、化纖機、機床機械等許多許多。不同的負載其工作狀態(tài)也有很大的不同，因此要根據不同的情況區別對待。有些特殊的機械，必須采用某類(lèi)專(zhuān)用變頻器。如提升機，屬于位能負載，具有再生電能的處理問(wèn)題，必須采用提升機專(zhuān)用變頻器。還有化纖及機床類(lèi)，有的也要采用專(zhuān)用變頻器。這類(lèi)變頻器都在硬件，特別是軟件上針對特殊負載作了特殊的處理，從而保證了變頻器的可靠運行。離心類(lèi)負載，如離心風(fēng)機、離心機等，運行慣性比較大，其升速和降速時(shí)間較長(cháng)，若設置短了，變頻器升速時(shí)會(huì )過(guò)電流，降速時(shí)會(huì )過(guò)電壓，甚至可能會(huì )損壞。因此在不要求快速停機的情況下，可將時(shí)間適當放長(cháng)，一般與設備的自由停機時(shí)間相當(根據經(jīng)驗，一般在300s)。若要求快速停機，則應加制動(dòng)回路。

 

明確了以上問(wèn)題，就可以帶載運行了。將變頻器的輸出接上電動(dòng)機線(xiàn)。送電。

      (1)點(diǎn)動(dòng)或在低頻下試運轉。觀(guān)察電機的正反轉方向。若是反轉，可利用變頻器的正反轉端子調整，或停電后調整變頻器的輸出接線(xiàn)進(jìn)行調整。

      有的機械可能不允許反轉，這時(shí)就應當先將電機與機械的聯(lián)軸器拆開(kāi)，先電機空轉，調整好轉向后再將聯(lián)軸器聯(lián)結好。

      對潛水泵之類(lèi)的負載，在井上看不到轉向，可依據經(jīng)驗，正轉時(shí)電流小，壓力表指示增大，上水量大。反轉時(shí)壓力表指示低，上水量小，電流大。即依據經(jīng)驗判別。

      (2)起轉試驗。使工作頻率從0hz開(kāi)始漫漫增大，觀(guān)察拖動(dòng)系統能否起轉。在多大頻率下起轉，如起轉比較困難，應設法加大啟動(dòng)轉矩。具體方法有：加大啟動(dòng)頻率，加大u/f比，以及采用矢量控制等。

      有些負載，如潛水泵等電機引線(xiàn)較長(cháng)的，可能存在長(cháng)線(xiàn)效應，即由于變頻器輸出的諧波成分較大，到電機端電壓可能增大，因此調節時(shí)要注意觀(guān)察電機電流的變化，當發(fā)現電機電流有持續增大的情況時(shí)，應及時(shí)停機，這時(shí)應考慮加裝輸出電抗器。

      (3)起動(dòng)試驗。將給定信號加至最大，觀(guān)察：

       起動(dòng)電流的變化;

      整個(gè)拖動(dòng)系統在升速系統中，運行是否平穩。

      如因起動(dòng)電流過(guò)大而跳閘，則應適當延長(cháng)升速時(shí)間。如在某一速度段起動(dòng)電流偏大，則設法通過(guò)改變起動(dòng)方式(s形、半s形等)來(lái)解決。

      (4)停機試驗。將運行頻率調至最高工作頻率，按停止鍵，觀(guān)察拖動(dòng)系統的停機過(guò)程。

      停機過(guò)程中是否出現因過(guò)電壓或過(guò)電流而跳閘，如有。則應適當延長(cháng)降速時(shí)間。

      當輸出頻率為0hz時(shí)，拖動(dòng)系統是否有爬行現象，如有，則應適當加入直流制動(dòng)。

      (5)拖動(dòng)系統的負載試驗

      負載試驗的主要內容有：

      如fmax》fn，則應進(jìn)行最高頻率時(shí)的帶載能力試驗。也就是在正常負載下能否帶得動(dòng)。

       在負載的最低工作頻率下，應考察電機的發(fā)熱情況。使拖動(dòng)系統工作在負載所要求的最低轉速下，施加該轉速下的最大負載，按負載所要求的連續運行時(shí)間進(jìn)行低速運行試驗，觀(guān)察電機的發(fā)熱情況。

      過(guò)載試驗可按負載可能出現的過(guò)載情況及持續時(shí)間進(jìn)行試驗，觀(guān)察拖動(dòng)系統能否繼續工作。

      調整完后，變頻器正式負載運行，一般應觀(guān)察兩小時(shí)以上，保證可靠工作。

      以上這些是變頻器調試的最基本的步驟。在變頻器調試過(guò)程中，還可能遇到各種各樣的情況。如變頻器的干擾和抗干擾，功因數的補償，閉環(huán)的運行等，都要通過(guò)具體的實(shí)踐來(lái)逐步掌握。

       4.2.3　閉環(huán)運行

      這里再談?wù)勯]環(huán)運行。它是變頻器的最主要的一個(gè)功能。許多場(chǎng)合只有通過(guò)閉環(huán)運行才能體現出自動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)。

      (1)閉環(huán)系統的原理

      閉環(huán)運行就是選取拖動(dòng)系統的某一個(gè)物理量(如溫度、壓力、張力、液位等)，在某一點(diǎn)(該點(diǎn)對整個(gè)系統的運行應具有關(guān)鍵作用或帶有普遍性)用相應的傳感器或變送器(如熱電偶、遠傳式壓力表、溫度變送器、壓力變送器、張力傳感器等)檢測后送到pid調節儀上，與系統的期望值(可在pid上設定)進(jìn)行比例、積分、微分的運算處理，然后送到變頻器的頻率輸入端子，來(lái)調節變頻器的頻率，進(jìn)而調節電機的轉速，使整個(gè)拖動(dòng)系統處于自動(dòng)調節、穩定運行的狀態(tài)。

      系統的檢測值稱(chēng)為反饋信號，期望值稱(chēng)為給定信號，或目標信號，系統的調節過(guò)程就是這兩個(gè)信號反復地比較、運算，使其盡量接近的過(guò)程。這里以恒壓供水為例介紹一下。

      水泵電機由變頻器vvvf供電。sp是壓力傳感器，檢測管道上的壓力，也可以用壓力變送器，遠傳式壓力表等，由變頻器供給其電源+24v或+5v。它檢測到管道壓力后變換成4—20ma電流或0—5v的電壓信號反送給變頻器。

      將變頻器設定為pid有效后，變頻器有兩個(gè)模擬信號輸入端子：

      目標信號輸入端。即給定端vrf。是一個(gè)與壓力的控制目標相對應的值。有變頻器上的電位器進(jìn)行設定。也可以由鍵盤(pán)直接給定。當采用專(zhuān)用的pid控制儀時(shí)，由專(zhuān)用的sv設定窗口設定。它除了和所要求的壓力的控制目標有關(guān)外，還與壓力變送器sp的量程有關(guān)，設定時(shí)要與相關(guān)的量程相當。

      反饋信號輸入端。即輔助給定端vpf。它接受從壓力傳感器sp反饋回來(lái)的信號。

      (2)控制的過(guò)程

      設：xt為目標信號，其大小與所要求的管道壓力相對應。xf為壓力變送器的反饋信號。則變頻器輸出頻率fx的大小有合成信號(xt—xf)決定。

      如管道壓力p超過(guò)了目標值，則xf》xt→(xt—xf)《0→變頻器的輸出頻率fx↓→電動(dòng)機轉速nx↓→管道壓力p↓→直至與所要求的目標壓力相符(xt≈xf)為止。

      反之，如管道壓力p低于目標值，則xf《xt→(xt—xf)》0→變頻器的輸出頻率fx↑→電動(dòng)機轉速nx↑→管道壓力p↑→直至與所要求的目標壓力相符(xt≈xf)為止。

      上述過(guò)程存在著(zhù)一個(gè)矛盾：一方面，我們要求管道的實(shí)際壓力(其大小與xf成正比)應無(wú)限接近于目標壓力(其大小與xt成正比)，就是說(shuō)，要求(xt—xf)→0;另一方面，變頻器的輸出頻率fx又是由xt和xf相減的結果來(lái)決定的，可以想象，如果把(xt—xf)直接作為給定信號xg的話(huà)，系統將是無(wú)法工作的。

如何解決上述問(wèn)題，這就引出了pid的用法。

(1)比例(p)環(huán)節解決上述問(wèn)題的方法是：將(xt—xf)進(jìn)行放大后再作為頻率給定信號，即：

xg=kp(xt-xf)

式中kp——比例增益(即放大倍數)。

上述關(guān)系如14圖所示。由于xg是(xt--xf)成比例地放大的結果，故稱(chēng)此環(huán)節為比例環(huán)節。顯然，kp越大，則：

(xt-xf)=xg/kp

     越小，xf越接近于xt。這里，xf只能是無(wú)限接近于xt，卻不能等于xt。就是說(shuō)，xf和xt之間總會(huì )有一個(gè)差值，通常稱(chēng)為靜差，用ε表示，靜差值應該越小越好。

      比例增益環(huán)節的引入，又出現了新的矛盾：為了減小靜差，應盡量增大比例增益，但由于系統有慣性，因此，kp太大了，又容易引起被控量(壓力)忽大忽小，形成振蕩。如圖15所示。

(2)積分(i)環(huán)節引入積分環(huán)節的目的是

      使給定信號xg的變化與乘積kp(xt-xf)對時(shí)間的積分成正比。就是說(shuō)，盡管kp(xt-xf)一下子增大(或減小)了很多，但xg只能在“積分時(shí)間”內逐漸的增大(或減小)，從而減緩了xg的變化速度，防止了振蕩。積分時(shí)間越長(cháng)，xg的變化越慢。

只要偏差不消除，(xt-xf≠0)，積分就不停止，從而能有效的消除靜差。

但積分時(shí)間太長(cháng)，又會(huì )發(fā)生在被控量(壓力)急劇變化時(shí)，被控量(壓力)難以迅速恢復的情況。

(3)微分(d)環(huán)節微分環(huán)節的作用是：可根據偏差的變化趨勢，提前給出較大的調節動(dòng)作，從而縮短調節時(shí)間，克服了因積分時(shí)間太長(cháng)而使恢復滯后的缺點(diǎn)。如圖15所示。

      變頻器一般在內部都設定了簡(jiǎn)單的pi調節器。這對于較簡(jiǎn)單的閉環(huán)控制，如供水、簡(jiǎn)單的風(fēng)壓控制，可以滿(mǎn)足要求。但對于較復雜的控制場(chǎng)合，如空壓機、空調、離心風(fēng)機閉環(huán)，溫度，液位等，一般都要加專(zhuān)用的pid調節儀才能得到較好的控制。pid調試時(shí)，要參照對應的說(shuō)明書(shū)，仔細的調整各個(gè)參數，以期達到最佳的運行效果，使系統能自動(dòng)的、穩定的運行。

 

5　結束語(yǔ)

      本文在自己多年從事變頻器安裝調試的基礎上，粗略的談了下變頻器最基本的安裝調試方法，以及在安裝調試過(guò)程中一些簡(jiǎn)單問(wèn)題的處理方法。目的是總結自己的經(jīng)驗，并與業(yè)界同仁相互交流，共同探討變頻器的使用方法，以期更好的發(fā)揮變頻器的強大作用，更好的服務(wù)于廣大的工礦企業(yè)用戶(hù)。同時(shí)也為變頻器的使用者提供一份不太成熟的手冊似的工具。當然，隨著(zhù)控制系統的復雜，越來(lái)越多的先進(jìn)的控制方法正不斷應用于工控系統，如plc、dcs控制、工控機等，因篇幅有限，這里不能一一陳述，還望讀者海涵。因本人能力有限，文章中的缺點(diǎn)和錯誤也在所難免，望廣大的同行不吝指教?，F在隨著(zhù)我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，節能降耗已成為殛待解決的問(wèn)題，相信我們所從事的行業(yè)必將成為國家節能降耗的最直接的手段，為國民經(jīng)濟的發(fā)展付出自己的努力。