离心机行业应用

普传变频器离心机应用案例
卧式螺旋卸料沉降离心机（简称卧螺离心机）广泛应用于石油、化工、冶金、医药、食品、轻工等部门。

即可用于固体脱水和分级，也可用于液体的澄清，在离心机领域占有重要地位。

由于这种离心机具有单机处理能力大、操作方便、能连续自动操作、劳动强度低、占地面积少以及维护费用低等优点，所以自五十年代以来，螺旋离心机在污泥脱水中得到广泛应用，逐渐取代其他脱水机械成为大型城市污水处理厂污泥脱水的首选设备。

悬浮液通过在螺旋输送器中心的进料管进入高速旋转转鼓内，由于离心力的作用，较重或较大的颗粒被抛向旋转的转鼓内壁，通过螺旋小端的喷射孔喷出转鼓，而较轻的固体颗粒及液相通过转鼓大头的溢流孔溢出转鼓。

悬浮液由一台可实现无级调速的螺杆泵进料。

从发展趋势看，卧螺的传动已经从能耗严重的涡流制动发展到目前最主流的双电机双变频驱动。

典型的卧螺离心机中有两个传动轴：一个轴带动筒体转动、另一轴带动筒轴转动，两者的转速需要精确的配合。

变频矢量控制针对不同液体浓度自动适应负载变化，高效可靠的完成离心分离过程。

具体的分离控制功能则被集成在PLC离心机控制软件中。

从接线方式看，交流电网接到主变频器的进线端，两变频器的直流母线直接并联辅机传动变频器并不直接接驳进线380V，这样就可以方便而可靠地实现能量共享。

在正常运行情况下，辅机都是处在发电状态，主电机则是在电动状态，辅机发电导致母线电压泵升，然后通过母线互联，将泵升电压消耗在主机上，从而减少了从电网吸纳的电能，起到了节能的作用。

在本方案中，由于辅机传动电机需要的无功励磁电流和副电机偶尔作为电动机运行（例如启动阶段和加减速过渡过程）时的有功电流都要由主变频器提供，因此，选取主变频器的功率时应予以考虑进线整流桥的容量，必须保证通过电流为两电机电动电流之和。

本设计方案的特点是电路简单，不需要调试，动作可靠性极高。

本离心机控制的特点：（1）离心机速度的矢量控制方式保证了速度控制的正确性；（2）可以使用公共直流母线；（3）速度差控制，取消了编码器，而采用开环的无传感器矢量控制可以解决昂贵的带编码器的反馈控制方案；（4）筒轴传动的负载补偿。

综合看来，卧螺离心机的变频应用具有以下特点：
（1）节能：共母线双电机双变频器驱动在卧螺离心机上广泛应用，即主、副电机各用一台普通变频器驱动，其直流母线用适当的方式并接，较好的解决了这个问题,在能源日益紧缺的今天,有特别重要的意义。

现代离心机螺旋与转鼓之间的速差可以根据进料的变化自动调节，变频调速相对于涡流制动和液力耦合制动来说对电能的利用率高，在耗能方面比较节省。

　（2）动态响应快：差转速调节过程从PID调节器的数分钟减小为变频无传感器矢量控制的数秒钟，速差调节精确（甚至可以达到±0.05转/分），从而大大提高了卸料物中干物质含量（以处理污泥而言在2%左右）。

　（3）转矩控制功能：利用普传变频器PI7800的转矩控制可以非常容易实现速度与转矩切换，并处理突发事件造成的转鼓内物料的堆积，从而提高工作效率。

行业解决方案共直流母线
一、设计共直流母线方案的原因：
在同一个电力拖动系统中的一个或多个传动有时会发生从电机端发电得到
的能量反馈到传动的变频器中来，这种现象叫“再生能量”。

这种情况一般发生在电机被拖着走的时候（也就是被一个远远高于设定值的速度拖动的时候），或者是当传动电机发生制动以提供足够的张力的时候（如放卷系统中的传动电机）。

传统意义上的PWM变频器并没有设计使再生能量反馈到三相电源的功能，因此
所有变频器从电机吸收的能量都会保存在电解电容中，最终导致变频器中的母
线电压升高。

如果变频器配备制动单元和制动电阻，变频器就可以通过短时间
接通电阻，使电能以热方式消耗掉。

当然只要充分考虑到制动时最大的电流容量、负载周期和消耗到制动电阻上的额定功率就可以来设计合适的制动单元，
并以连续的方式消耗电能，最终能够保持母线电压的平衡。

这种制动单元的工
作方式其实就是消耗能量的一种。

可以设计既能保持母线电压恒定，且能利用
回馈能量的装置，共直流母线可以实现这个功能。

二、目的和基本原理：
如果有多个传动变频器通过直流母线互连的话（连接方式见下图一），一个或多个电机产生的再生能量就可以被其他电机以电动的方式消耗吸收了。

节能
效果显著。

这是一种非常有效的工作方式，即使有多个部位的电机一直处于连
续发电状态，也不用再去考虑其他的处理再生能量的方式。

在这种方式下，如
果还需要一个更快刹车或紧急停止的状态的话，那就需要再加上一个一定容量
的制动单元和制动电阻以便在非常时刻起作用。

当然变频器配置能量回馈装置
就可以充分地将直流母线上的多余能量直接反馈到电网中来。

说到共直流母线，得先了解变频器整流逆变各个部分怎么工作：下图一左半部分交直回路为不可控整流桥，采用电压源控制方式;中间直流环节用大容量电容构成直流电压源，当然直流母线两侧配置制动单元;右半部分为驱动控制逆变装置。

三、共直流母线存在的问题及难点:
在实际的生产活动中，多台变频器联机实现的生产装配线，有的电机是处
于电动状态，需要消耗变频器经整流桥提供的直流电源；有的电机处于发电状态，比如放卷系统中的传动电机，电梯下落减速过程等，那么回馈能量经逆变
器回到母线上。

那么把多台变频器直流母线并联，回馈到母线上的能量会用到
处在电动状态的电机上，实现能量的充分利用。

这个过程原理简单，但是实现
起来会遇到许多实际的问题和难点。

由下图一A、B、C变频器举例：
三台变频器共直流母线，且变频器功率大小不一样。

设
Wa=75kW、Wb=30kW、Wc=1.5kW,此时A处于电动状态，B、C处于发电状态，此
时B、C整流桥不用提供直流母线电源，且有回馈能量到A，A整流桥只需要提
供部分电动能量不用75kW的电动能量。

这样系统可以完好的运行下去，没什么影响。

但是当B由于生产需要突然由发电状态转换成电动状态时，此时不能保
证B电源由B整流桥提供，B母线可能会从A、C母线得到电源，设若都从A得
到电源，此时B处于电动状态了，不提供A回馈能量了，A母线不仅得不到B
提供的发电能量，还要提供B的电动能量，那么A的整流桥可能会超负荷运行，会导致严重的后果，甚至炸机。

设若此时A、B能量都从C变频器那里得到，这也是有可能的，那C机整流桥不可能承受的起这么大的负荷，炸机是肯定的。

如果仅仅是C机和A机共直流母线，那么由A机整流桥完全可以提供A、C电动所需消耗的能量，因为C机的额定功率远低于A机。

所以这里存在变频器整流
桥承受多大功耗的问题，但是一台变频器太大的整流桥安装生产有难度
四、解决系统方案：
1、直流母线，多台共直流母线变频器由一个大功率整流桥提供直流母线电源，整流桥功率等级为所有电动电机功率之和，这样就不存在整流桥超负荷运行炸机现象。

存在缺点是整流桥功率太大生产实现有点困难。

2、R、S、T三相电输入端加均衡电抗器共直流母线，那么多台电机处在电动状态的时候，不会由一台变频器提供直流母线能量，原因在于加在R、S、T三相电源输入口的均衡电抗器电阻有大小，通过的电流也有大小，各变频器实现各自供给直流母线能量，且在某些电机处在发电状态时，充分利用回馈能量。

难点是均衡电抗器配置成本。

3、变频器直流母线端配置能量回馈装置，就可以充分地将直流母线上的多余能量直接反馈到电网中来。

案例：普传变频器在江苏省张家港市捷达离心机有限公司应用的非常好。