摘要：分离机械的驱动电机*般分为单电机驱动和多电机驱动两种，本文将主要介绍ACS550变频器在作为单电机驱动的典型案例三足式离*机的应用和作为多电机取得驱动的典型案例卧螺离*机的应用。
关键字：变频器；分离机械
分离机械的驱动电机*般分为单电机驱动和多电机驱动两种，本文将主要介绍ACS550变频器在作为单电机驱动的典型案例三足式离*机的应用和作为多电机取得驱动的典型案例卧螺离*机的应用。
1、前言
分离机械是将液体与固体颗粒混合物进行分离的设备，主要分为离*机、分离机、压滤机、滤油器、过滤器等设备。分离机械*般是工艺流程中的后处理设备，所以直接关系到*终产品的质量。从整体上看，我*分离机械技术水平与*外先进水平相比存在较大差距。主要表现在：分离机械品种、规格少，不能*满足*内生产需要，特别是分离物料粘度大、精度细的机械，效率高、生产能力大、自动化程度高的分离机械绝大多数依赖进口；分离机理和应用技术研究落后，新产品开发速度慢；制造工艺落后，生产效率低，产品可靠性、稳定性较差，技术水平和自动化水平较低；配套设备和材料不能满足分离机械产品生产的需要，尤其是产品的质量、可靠性很不稳定。
从分离机械的发展来看，数字交流变频器将替代原来的电磁调速、直流调速、液力偶合调速、多速电机，而逐步成为分离机械的主要驱动装置。本文将介绍的是ABB公司的新品ACS550变频器在分离机械的设计和应用。
ACS550是ABB公司*新推出的智能性变频器，该系列变频器用于0.75KW～355KW低压交流传动。它能精确地控制速度和转矩，能匹配现有的标准鼠笼异步电动机。ACS550具有三种控制方式，即标量V/F控制、*传感器矢量控制、转矩控制，所以该款变频器不仅能够适合于*简单的电机运转，同时也可以应用在复杂的工作场合。其可靠的过载能力设计，也可以同时满足普通负载和重载工作。
分离机械的驱动电机*般分为单电机驱动和多电机驱动两种，本文将主要介绍ACS550变频器在作为单电机驱动的典型案例三足式离*机的应用和作为多电机取得驱动的典型案例卧螺离*机的应用。
2、变频器在三足式离*机中的应用
三足式离*机是*种结构简单、对物料的适应性很强、应用面*广的立式离*机。分沉降型和过滤型两大类。应用*多的是过滤型三足式离*机。它即能适于分离粒径仅为数微米的细颗粒，也能用于成件物品的脱液。通过调整各操作工序的延续时间，可用于分离过滤难易程度不同的各种悬浮液，通过调节滤饼的洗涤时间，可以满足不同的洗涤要求。这种机型主要适用于中小型的生产规模，但由于有上述很多长处，所以广泛应用于制药、化工、轻工、纺织、食品、机械制造等工业部门。
在本应用中，变频器驱动的是离*机的转鼓，启动平稳，分离因数可调；彻底克服了传统直流碳刷式离*机噪音大、故障率高、使用寿命短、转速不稳定等缺点，是重力沉降分离设备更新换代产品。交流变频离*机在减震系统和变频电机等几项重要指标上具有鲜明的特色和*创性。常见的三足式离*机的单机驱动功率在3KW与55KW之间，ACS550*可以胜任。
ACS550变频器的原理，在其外围线路中，主要分三个部分：
（1）直流母线UDC+、UDC－端接制动单+、―端，然后根据不同的选择（如回馈制动接电网三相、能耗制动则接制动电阻），Tk为制动单元的内部继电器，当本单元出现故障时，Tk动作，通过变频器的端子DI4定义，瞬间封锁U/V/W输出。
（2）控制回路输入、输出端子中，采用宏9902＝5的定义
DI1：手动/自动起动/ 停车( 手动): 得电起动
DI2：正转/ 反转( 手动): 得电转向为反转
DI3：EXT1/EXT2 选择: 得电选择自动控制
DI4：运行允许: *旦断开变频器将停车
DI5：正转/ 反转( 自动): 得电转向为反转
DI6：起动/ 停车 ( 自动): 得电起动
AI1：外部速度给定1: 0…10 V ( 手动控制，电位器、参考电压10 VDC )
AI2：外部速度给定2: 0…20 mA ( 自动控制，参考信号: 0…20 mA )
AI1：外部速度给定1: 0…10 V ( 手动控制，参考电压10 VDC )
AI2：外部速度给定2: 0…20 mA ( 自动控制，参考信号: 0…20 mA )
RO2C/2B：继电输出2， 可编程（默认动作：运行）
RO3C/3B：继电输出3， 可编程（默认动作：故障）
AO1：直流数显仪（频率或转速指示）
离*机使用变频器时，制动方式应优先考虑向电网回馈能量的再生制动，电能回馈制动是将制动的能量反馈回电网再利用，从节能的角度来看，是*种*好的方式，而且没有热量产生，非常适合安装在易燃场合（因为能耗制动会有大量热量产生）。在不宜采用这种再生制动装置的地方，如有电网谐波要求（因为*般的能量回馈制动单元谐波系数不尽理想），应安装足够容量的制动电阻器，并采取散热措施；当然在非易燃场合，从节省*次性安装成本考虑，也大都采用能耗制动。
*般的能耗制动单元都具有如下的基本功能：
（1）参数设定
动作电压设定：通过拨码开关可以设定动作电压设定值660V或710V（进线为380V*）。
制动使用率：通过拨码开关可以设定制动单元的工作使用率，*般的能耗制动单元默认值为10％，但由于系统对制动要求的不同，可以设置不同的制动率，*大到100％。
（2）状态结点
模块异常：当直流回路发生短路、过载或IGBT模块损坏时制动单元报警，故障继电器Tk动作。
散热器过热：制动单元散热器过热报警，故障继电器Tk动作。
制动单元运行正常时，Tk闭合，变频器处于使能状态可以正常工作；遇故障动作时，Tk打开，通过对变频器输入端子DI4的定义,，即可瞬间封锁U/V/W输出，起到保护作用。
对于直接回馈制动，目前已经有了成熟的产品，但造价普遍高出能耗制动的几倍。在实现变频器的直流回路与进线电网电源间的双向能量传递，*种*有效的办法就是采用有源逆变技术：即将再生电能逆变为与电网同频率同相位的交流电回送电网，从而实现制动，它采用了电流追踪型PWM整流器，这样就容易实现功率的双向流动，且具有很快的动态响应速度。同时，这样的拓扑结构使得我们能够*控制交流侧和直流侧之间的*功和有功的交换。当然不同的产品有不同的控制方式，我们必须同时注意到功率因数、谐波分量、输出相位等。
3、ABB变频器在卧螺离*机上的应用
卧式螺旋卸料沉降离*机（简称卧螺离*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*，也可用于液体的澄清，在离*机*域占有重要地位。由于这种离*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*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*选设备。悬浮液通过在螺旋输送器中*的进料管进入高速旋转转鼓内，由于离*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*台可实现**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*主流的双电机双变频驱动。如�*荆湫偷奈月堇�*机中有两个传动轴：*个轴带动筒体转动、另*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*分离过程。具体的分离控制功能则被集成在PLC离*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*功励磁电流和副电机�*魑缍诵校ɡ缙舳锥魏图蛹跛俟晒蹋┦钡挠泄Φ缌鞫*芍鞅淦灯魈峁虼耍∪≈鞅淦灯鞯墓β适庇τ枰钥悸墙哒髑诺娜萘浚匦氡Ｖねü缌魑降缁缍缌髦汀１旧杓品桨傅奶氐闶堑缏芳虻ィ恍枰魇裕骺煽啃�*高。本离*机控制的特点：（1）离*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*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*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*机上广泛应用，即主、副电机各用*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*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*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ACS550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。采用ACS550的离*机其有效扭矩更大，*小持续扭矩为5,000Nm，瞬间负载扭矩可达27,000Nm。
4、结束语
本文从常用的两种分离机械设备的变频使用情况出发，阐述了ACS550变频器的具体应用原理。根据我*分离机械的发展趋势看，变频调速的离*机将会有更广阔的市场。