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步科SV101四象限变频器在磕头机上的应用

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摘要:步科SV101四象限变频器是KINCO旗下生产的一款绿色能量回馈,高性能矢量型变频器,支持VF控制,开环矢量控制,转矩控制,具有自动转矩提升,自动滑差补偿,标配485等功能,能够驱动异步电机以及同步电机,应用在磕头机,离心机,提升类负载及制动频繁和惯量大的场合。

关键词:四象限;变频器;节能;KINCO;能量回馈

Abstract: The Kinco SV101 four quadrant converter is the production of green energy feedback and high-performance vector type in Kinco. It supports VF, open-loop vector and torque control. It gets some functions, such as automatic torque increasing, automatic slip compensation, the standard 485, and so on. Can drive asynchronous motor and synchronous motor and apply in Kowtow machine, centrifugal machine, the occasions of improving class load and braking frequently.

Key words:Four quadrant;Converter;Energy conservation;Kinco;Energy feedback

1、工程概述

下载失败磕头机(图1:磕头机 来自网络)也就是游梁式抽油机,因其工作时上下往复运行,类似磕头动作,所以通常叫做磕头机。主要由了驴头-游梁-连杆-曲柄机构、减速箱、动力设备和辅助装备等四大部分组成。工作时,电动机的传动经变速箱、曲柄连杆机构变成驴头的上下运动,驴头经光杆、抽油杆带动井下抽油泵的柱塞作上下运动,从而不断地把井中的原油抽出井筒。
下载失败图2(来自网络)为磕头机的简单结构示意图,电动机负荷是按周期变化的,开始起动时,负荷很大,要求启动转矩很大。正常运行时负荷率很低,一般在20%左右,高时负荷率只有30%。电动机的负荷曲线有2个峰值,分别为抽油机上、下冲程的“死点”。 未进行平衡条件时,上、下冲程的负载极度不均衡,在上冲程时,需要提起抽油杆柱和液柱,电机需付出很大能量。在下冲程时,抽油杆柱对电机作功,使电机处于发电状态。通常在抽油机的曲柄上加上平衡块,消除上下冲程负载不平衡度。平衡块调节较好,其发电状态的时间和产生的能量就小,由于抽油载荷是每时每刻在变化,平衡配重,不可能随抽油负荷作完全一致的变化,绝大部分抽油机配重严重不平衡,从而造成过大的冲击电流,冲击电流最大可是5倍的工作电流,甚至达到额定电流的3倍。调整好平衡配重,可降低冲击电流是正常工作电流的1.5倍。
磕头机是典型的变转矩负载特性,在上升与下降过程中负载变化明显。变频器应用在磕头机上,直流部分泵升电压明显,所以磕头机上变频器的应用通常有:变频器加制动单元能耗方式;变频器加回馈单元驱动控制;四象限变频器驱动控制;下面就几种驱动控制方式进行对比;

2、工程控制分析

2.1 普通变频器+制动单元控制

此方式是在直流母线两端加装制动单元和制动电阻,当直流母线电压达到一定值时,通过电阻消耗掉;这种方式可较方便实现,以多耗电量为代价,不能把下降过程电动机发电能量回馈至电网,同时由于电阻消耗会产生大幅热量,影响整个控制柜的环境;这种方式下,磕头机所表现出的会整体功率因素偏低,对电网质量影响较大;
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2.2 变频器+能力回馈单元

此种方式是介于四象限和制动单元模式下的一种方式,能够起到能量回馈作用,但依然存在一些不足,接线复杂,谐波含量大,回馈效率不高,对电网的影响依然大;(国内目前很多变频器厂家所谓的四象限基本处于该模式)
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2.3 四象限变频器

除具有普通变频器应用的功能外,能够把磕头机下降过程中释放的多余能量全部回馈至电网,以达到真正绿色节能的目的;随着国家节能减排的要求,磕头机使用四象限变频器将会越来越多;
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3、Kinco四象限SV101变频器介绍

性能优势
●变频器输出力矩大;
●解决传统变频器调速存在对电网污染、效率低、节能效果差;
●采用四象限变频器,不需要外加任何耗能或是回馈装置,大大降低对系统平衡的要求;
●运行可靠,比传统方式更节能、环保;
●满载工作时,功率因数高;
与其他品牌对比,SV101四象限变频器除以上特点外, 输入端是单L模式,更大的简化接线及谐波成分,也能最大化简化整个柜体;如下图6与图7为行业两种模式的对比示意图。
下载失败下载失败

4、变频器参数设置与工程调试

下载失败下载失败上图是SV101-4T-0037G在现场的应用原理图,从原理图我们可以看到,在四象限变频器前端,我们只有一个输入专用电抗器。同时保留了原本的星三角启动控制;能轻松的实现工/变频切换运行,方便设备的维护保养;

KINCO SV101系列四象限变频器回馈侧出厂参数及硬件接线不需要进行任何设置更改,即可满足现场需求,客户至需要跟控制普通变频器一样进行接线和参数设置;
具体参数如下:
A0.012VF控制方式
A0.020频率给定源(数字面板给定)
A0.0345.0045HZ运行
A0.041X1端子控制
A0.06
加速时间
A0.07
减速时间
A6.0001正转
A6.0102反转
A6.1616R1继电器输出功能(故障输出)
b0.0037.0电机额定功率(用户根据现场电机铭牌设定)
b0.01380.0电机额定电压(用户根据现场电机铭牌设定)
b0.0273.0电机额定电流(用户根据现场电机铭牌设定)
b0.0350.0电机额定频率(用户根据现场电机铭牌设定)
b0.0404电机极数(用户根据现场电机铭牌设定)
b0.051440电机额定转速(用户根据现场电机铭牌设定)
b0.11
电机自学习

5、结语

从我公司SV101现场运行长期跟踪观察,现场接线简洁,异步电机的节能率在30%以上,远高于项目要求,项目投入回收时间大大缩短;对设备,电网的的干扰污染小,产品能够适应温差大,油污大的场合,现场表现故障率低;
随着国家对节能减排的加大投入,四象限变频器的节能效果显著,在磕头机的应用将是未来一个趋势,并得到普及。


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