变频调速系统电动机的选用原则

变频调速系统电动机的选用原则X

杨海英

(黑龙江中盟龙新化工有限公司,黑龙江安达　151400)

摘　要:介绍了变频调速系统选用电动机时应注意电流、速度控制、容许最高频率范围及防止冲击(浪涌)电压引起电动机绝缘性能恶化。

关键词:变频器调速原理;变频调速系统电动机;选用原则

中图分类号:T E28 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)09—0041—01

1　变频器的调速原理和用途

变频器是在保护电机原有性能的情况下,通过改变电机的供电频率和电压的方式,实现电机转速调节的电力电子设备。

变频器根据电机不同负载分别实现节能、提高生产效率和产品质量、实现自动化、增加设备使用寿命并使设备小型化等用途,广泛应用与钢铁、轻工、化学、纤维、汽车、水泥、矿业、石油等领域。变频器的电子元器件、芯片容易受到外界的一些电气干扰;同时,变频器自身的元器件在工作中也会产生连续的干扰频谱。因此变频器运行的过程中既要防止外界干扰,又要防止干扰外界。以保证变频器安全高效的工作。

2　变频器的适用范围

变频器通常用于三项感应电机调速和单项正反转的电机调速。

3　变频器的重要参数

输入电压与频率:输入电压频率越宽越好,一般都适应电源频率50Hz～60H z。

输出功率:直接代表了变频器的带负载能力。

变频范围:越宽调速范围越大,一般在0Hz～150Hz的范围内。

加速时间:从零到最高频率的时间。如:0Hz～100Hz,1s～10s。

减速时间:从最高频率到零的时间。如:100Hz ～0Hz,1s～10s。

4　变频调速系统选用电动机时选用原则

4.1　电流

对于同一负载,用通用变频器运转与用工频电源运转相比,电动机的额定电流约增加10%。增加的电流将会引起绕组和其他器件的温度上升,要求绕组和其他器件有较高的绝缘强度和耐热等级。4.2　速度控制

4.2.1　速度控制的上限。对已经有的交流调速系统进行改造时,采用变频器驱动调速,在驱动普通异步电动机超过额定频率运转的场合,一定要检查转子的动平衡和轴承耐磨性。

4.2.2　中间速度。风扇、风机等大惯性负载的固有振动频率通常都在这段可调速范围内,电动机所产生的脉动转矩的频率一旦与固有振动频率一致,则发生共振,严重的会引起轴断裂,而无法运转。

即使是一般的工业机械,在速度控制范围宽的场合,也有可能出现机械的固有振动频率与运转频率相同的情况。

为避免出现上述现象可采取如下对策:在变频器上加装频率跳变选用件,当机械系统工作在谐振频率时,频率跳变选用件使变频器的输出频率向上或者向下跳变,避开共振点运转。对于采用PAM调制方式控制的变频器,低频时可采用PWM 调制方式控制(电流型变频器)及多重化连接,以降低脉动转矩。采用具有弹性的联轴器。改变机构的共振频率,将其排除在运转范围之外。

另外,需要对旋转部分的离心力进行核算。例如,叶轮、轴、联轴器、电动机转子等,由于转速变化的幅度和频率使旋转部分受交变应力的作用,必须核算旋转部分的动平衡、疲劳强度、机械强度等,以确认是否安全。

4.2.3　速度控制的下限。普通异步电动机中使用滚动轴承,虽然对最低速度没有限制,但对大容量电动机及机械侧使用滚动轴承的场合,低速时由于润滑不良会导致油膜过热情况的出现,需要了解机械设备轴承的工作方式,确保最低的运转速度。

另外,在用变频器对泵的流量进行控制时,因有净扬程的要求,所以需要控制速度的下限值。同样,在用变频器对风速和风量进行控制(下转第页)

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　2012年第9期 内蒙古石油化工

X收稿日期3582

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深度的变化对抽油杆下行力的影响并不明显。

假设油井泵径、泵深、抽油杆钢级、油管内液体密度、原油动力粘度、冲程、冲次,全部一定;凡尔孔截面、凡尔流量系数积受到各种因素的影响而变小将导致抽油杆下行阻力增大,抽油杆下行力减小。

假设油井泵径、泵深、抽油杆钢级、油管内液体密度、原油动力粘度、全部一定;冲程、冲次的增加导致抽油杆下行阻力增加,抽油杆下行力减小。同时冲次的增加导致抽油杆下行过程中与油管产生的偏磨作用更加严重,使抽油杆下行时与油管的摩擦力F =增大,进一步增大了抽油杆柱下行阻力。3.4　造成抽油杆滞后的主要影响因素

2011年1月份至9月份现场共发现抽油杆滞后井54口,其中U 38mm 泵6口,U 44mm 泵11口,U 57mm 泵19口,U 70mm 泵15口,U 83mm 泵2口,U 95mm 泵1口。其中有U 57mm 泵井4口,U 70mm 泵井1口在解泵过程中发现抽油泵上游动凡尔罩内出现打堆现象,导致凡尔孔截面积、凡尔流量系数减小出现抽油杆滞后现象。

表6

泵径(Umm )384457708395井数(口)611191521与同泵径井数比(%)

1.09

1.65

1.38

1.06

0.39

0.51

通过对抽油杆下行力的分析以及根据实际生产情况的结合,我们可以得出影响抽油杆下行力的主要因素有以下四点:抽油机井泵径;抽油机的使用冲程;抽油机的使用冲次;凡尔孔截面积、凡

尔流量系数。

图1　不同泵径抽油杆滞后井占同泵径井数比例

4　对造成抽油杆滞后原因的几点认识

随着泵径增大抽油杆下行力增大,产生抽油

杆滞后现象的可能性降低。使用冲程的增加使抽油杆下行阻力增加,产生抽油杆滞后的可能性增加。使用冲次的增加使抽油杆下行阻力增加,产生抽油杆滞后的可能性增加。凡尔孔截面积、凡尔流量系数降低使抽油杆下行阻力增加,产生抽油杆滞后的可能性增加。

5　对抽油杆滞后的两点治理建议

在满足生产的条件下尽可能放大泵径降低冲

程、冲次生产。从工艺上、生产条件上保障凡尔孔截面积、凡尔流量系数的稳定,避免凡尔孔截面积、凡尔流量系数的下降造成抽油杆滞后。

[参考文献]

[1]　任国亮,张世安,任素云,等.杜俊稠油斜直井

抽油杆柱滞后原因分析及解决途径[J ].特种油气藏,2004,11(4).

[2]　王鸿勋,张琪,等.采油工艺原理[M ].北京:石

油工业出版社,1989.

(上接第41页)时,也需根据喘振界限风量确定最低转速。如此,考虑到电动机自身由于低速时冷却能力下降而确定的最低转速,与机械系统所允许的下限速度一起,决定电动机转速的下限。4.3　容许最高频率范围

通过变频器中有的可以输出工频以上的频率,这就意味着电动机将在高于额定转速的条件下运行。但普通异步电动机是以在工频下运转为前提而制造的,因此,为了保证电动机及负载的运行安全,在工频以上频率使用时,必须确认电动机的最高允许频率。通常,电动机最高允许频率受下列因素的限制电动机的最高转速,不能超过轴承的极限转速。风扇、瑞环等的机械强度和疲劳强度。转子

的机械强度。其他特殊零件的强度。

4.4　防止冲击(浪涌)电压引起电动机绝缘性能恶化

用变频器驱动异步电动机时,变频器换向会产生冲击电压,开关元件瞬间开闭也会产生冲击电压,必须采取措施以防止电动机绝缘性能恶化。

综上所述,我们在变频调速系统电动机的选用原则一定要切实重视上面所叙述的四点,只有这样才能做到更好。

[参考文献]

[]　余功军,钟彦儒电力电子技术,,()[]　张敬菽中国电机工程学报,,(3)82

内蒙古石油化工 2012年第9期　

:1.19974.2.2004.