化工行业电容器和电抗器怎么选取?特别是系统有变频器,如何保障电容器寿命长期稳定运行。

考虑变频器运行的经济性和安全性,变频器选型保留适当的余量是必要的。
要准确选型,必须要把握以下几个原则:
充分了解控制对象性能要求。一般来讲如对启动转矩、调速精度、调速范围要求较高的场合则需考虑选用矢量变频器,否则选用通用变频器即可
了解负载特性,如是通用场合,则需确定变频器是G型还是P型
了解所用电机主要铭牌参数:额定电压、额定电流
确定负载可能出现的大电流,以此电流作为待选变频器的额定电流。如果该电流小于适配电机额定电流,则按适配电机选择对应变频器,考虑成本因素
以下情况要考虑容量放大一档:
2、异常或故障停机会出现灾难性后果的现场
4、现场电网长期偏低而负载接近额定
5、绕线电机、同步电机或多极电机(6极以上)
充分了解各变频器支持的选配件是正确选配的基础。对于变频器的选配件选配,必须要把握以下几个原则:
以下情况要选用交流输入电抗器、直流电抗器
民用场合,如:宾馆中央空调、电机功率大于55KW以上
电网品质恶劣或容量偏小的场合
如不选用可能会造成干扰、三相电流偏差大,变频器频繁炸机
以下情况要选用交流输出电抗器
变频器到电机线路超过100米(一般原则)
以下情况一般要选用制动单元和制动电阻
大惯量(自由停车需要1min以上,恒速运行电流小于加速电流的设备)


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考虑变频器运行的经济性和安全性,变频器选型保留适当的余量是必要的。
要准确选型,必须要把握以下几个原则:
充分了解控制对象性能要求。一般来讲如对启动转矩、调速精度、调速范围要求较高的场合则需考虑选用矢量变频器,否则选用通用变频器即可
了解负载特性,如是通用场合,则需确定变频器是G型还是P型
了解所用电机主要铭牌参数:额定电压、额定电流
确定负载可能出现的大电流,以此电流作为待选变频器的额定电流。如果该电流小于适配电机额定电流,则按适配电机选择对应变频器,考虑成本因素
以下情况要考虑容量放大一档:
2、异常或故障停机会出现灾难性后果的现场
4、现场电网长期偏低而负载接近额定
5、绕线电机、同步电机或多极电机(6极以上)
对于变频器的选配件选配,必须要把握以下几个原则:
以下情况要选用交流输入电抗器、直流电抗器
民用场合,如:宾馆中央空调、电机功率大于55KW以上
电网品质恶劣或容量偏小的场合
如不选用可能会造成干扰、三相电流偏差大,变频器频繁炸机
以下情况要选用交流输出电抗器
变频器到电机线路超过100米(一般原则)
以下情况一般要选用制动单元和制动电阻
大惯量(自由停车需要1min以上,恒速运行电流小于加速电流的设备)
变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上。为了保证生产的可靠性,各种生产机械在设计配用动力驱动时,都留有一定的富余量。当电机不能在满负荷下运行时,除达到动力驱动要求外,多余的力矩增加了有功功率的消耗,造成电能的浪费。风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量,其输入功率大,且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中。当使用变频调速时,如果流量要求减小,通过降低泵或风机的转速即可满足要求。
电动机使用变频器的作用就是为了调速,并降低启动电流。为了产生可变的电压和频率,该设备首先要把电源的交流电变换为直流电(DC),这个过程叫整流。把直流电(DC)变换为交流电(AC)的装置,其科学术语为“inverter”(逆变器)。一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。变频器输出的波形是模拟正弦波,主要是用在三相异步电动机调速用,又叫变频调速器。对于主要用在仪器仪表的检测设备中的波形要求较高的可变频率逆变器,要对波形进行整理,可以输出标准的正弦波,叫变频电源。一般变频电源是变频器价格的15--20倍。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”,故该产品本身就被命名为“inverter”,即:变频器。
变频不是到处可以省电,有不少场合用变频并不一定能省电。 作为电子电路,变频器本身也要耗电(约额定功率的3-5%)。一台1.5匹的空调自身耗电算下来也有20-30W,相当于一盏长明灯. 变频器在工频下运行,具有节电功能,是事实。但是他的前提条件是:
、大功率并且为风机/泵类负载;
第二、装置本身具有节电功能(软件支持);
这是体现节电效果的三个条件。除此之外,无所谓节不节电,没有什么意义。如果不加前提条件的说变频器工频运行节能,就是夸大或是商业炒作。知道了原委,你会巧妙的利用他为你服务。一定要注意使用场合和使用条件才好正确应用,否则就是盲从、轻信而“受骗上当”。
无功功率不但增加线损和设备的发热,更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低,大量的无功电能消耗在线路当中,设备使用效率低下,浪费严重,使用变频调速装置后,由于变频器内部滤波电容的作用,从而减少了无功损耗,增加了电网的有功功率。
1:电机硬启动对电网造成严重的冲击,而且还会对电网容量要求过高,启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大,对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后,利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始,大值也不超过额定电流,减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求,延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。
2:从理论上讲,变频器可以用在所有带有电动机的机械设备中,电动机在启动时,电流会比额定高5-6倍的,不但会影响电机的使用寿命而且消耗较多的电量.系统在设计时在电机选型上会留有一定的余量,电机的速度是固定不变,但在实际使用过程中,有时要以较低或者较高的速度运行,因此进行变频改造是非常有必要的。变频器可实现电机软启动、补偿功率因素

美国仙童Fairchild调节阀维护和保养
调节阀正常运行后要进行维护和保养。调节阀作为自动化控制系统的一部分,其维护应与自动化仪表和其他设备同时进行。
调节阀的维护与一般仪表的维护类似,可分为被动性维护、预防性维护和预见性维护。被动性维护是当调节阀等设备出现故障时才进行维护的一种维护方法。由于设备发生故障才维护,因此常常造成生产过程停车,严重时甚至出现设备损坏或人员伤亡等。被动性维护是生产过程所不希望的维护,预防性维护是根据过去的运行经验,按时间进行维护的一种维护方法。例如,常用的定期维护就是预防性维护,它根据不同设备的运行情况制定相应的维护时间表,在设备还没有出现故障时就进行维护。由于故障没有发生就进行维护,因此,可大大降低故障发生概率。但这种维护方法并没有将当前使用的该调节阀实际情况进行分析,常常对还可以使用一定时间的调节阀进行拆装和检查,浪费了时间和资源。预见性维护从当前使用的调节阀数据分析出发,预见该调节阀的状态,从而使调节阀得到大限度的利用。
一、 调节阀日常维护工作内容
调节阀日常维护工作内容分为巡回检查和定期维护两部分,巡回检查工作内容如下。
1、向当班工艺操作人员了解调节阀的运行情况。
2、查看调节阀和有关附件的供给能源(气源、液压油或电源)
3、检查液压油系统运行情况。
4、检查调节阀的各静、动密封点有无泄漏。
5、检查调节阀连接管线和接头有无松动或腐蚀。
6、检查调节阀有无异常声音和较大振动,检查供给情况。
7、检查调节阀的动作是否灵活,在控制信号变化时是否及时变化
8、侦听阀芯、阀座有无异常振动或杂音。
9、发现问题及时联系处理。
10、做好巡回检查的记录,并归档。
定期维护工作内容如下:
1、定期对调节阀外部进行清洁工作。
2、定期对调节阀填料函和其他密封部件进行调整,必要时应更换密封部件,保持静、动密封点的密封性。
3、定期对需润滑的部件添加润滑油。
4、定期对气源或液压过滤系统进行排污和清洁工作。
5、定期检查各连接点的连接情况,腐蚀情况,必要时应更换连接件。
二、 调节阀的定期校验
调节阀预见性维护工作尚未开展的单位,应对调节阀进行定期校验。定期校验工作是预防性维护工作。
根据不同工艺生产过程,调节阀的定期校验应有不同的校验周期。可结合制造商提供的资料确定各调节阀定期校验的周期。通常可在工艺生产过程进行大修的同时进行。一些调节阀应用在高压、高压降或腐蚀性较强的场合时,检验周期要缩短。
检验的内容主要是调节阀静态性能测试,必要时可增加相应的测试项目,例如调节阀流量特性的测试等。定期校验需要有关测试设备和仪器,还需要有更换的部件,因此,通常可委托制造厂商完成。
调节阀维修分应急维修、定期维修和预见性维修。应急维修是调节阀出现故障,不能满足工艺操作要求时的维修。定期维修通常包括日常维修和与工艺停车大修同时进行的维修。预见性维修是根据预见性维护的分析结果,有针对性地对有关调节阀部件的维修。应急维修是调节阀发生故障后的维修,定期维修和预见性维修是调节阀发生故障前的维修。通常,调节阀的日常维修由仪表维修人员进行,与大修同时进行的定期维修由制造技术人员进行。

一) 调节阀日常检查和保养工作包括下列内容:
1、消除应力。由于安装或组合不当造成各种应力。例如,高温介质产生热应力,安装时紧.固力不平衡造成应力等。应力的不平衡作用在调节阀上,使调节阀阀杆、导向件变形,不能正确与阀座对中造成泄漏,变差增大等。因此,在日常维修中应进行消除应力的维修工作。
2、清除铁锈和污物。经常检查调节阀连接管道内有无铁锈、焊渣、污物等,发现后应及时清除。因为这些污物会造成调节阀阀芯和阀座的磨损,影响调节阀的正常运行。通常,可在调节阀前加装过滤网等过滤装置,并定期清洗。
3、检查调节阀支撑。调节阀支撑使调节阀的各部件处于不受重力等影响的位置。如果支撑不当会造成调节阀阀杆与阀座不能对中,使变差增大,密封性能下降。因此,应检查调节阀支撑是否合适。
4、清除气源、液压油等供应能源的污物。气源、液压源是调节阀运行的能量来源。仪用压缩空气、液压油中所含的杂质会堵塞节流孔和管道,造成故障。因此,定期检查气源、液压油,定期对过滤装置进行排污十分重要。
5、齿轮传动装置的检查。对手轮机构、电动执行器和液动执行器的齿轮传动装置应定期检查,添加润滑剂,防止咬卡现象发生。应检查制动和限位装置是否灵活好用。
6、填料函检查。应检查填料的磨损情况和压紧力,定期更换填料函,保证填料能够在起到密封的同时,减少其摩擦力的影口向。对无油润滑的填料函不应添加润滑油。
7、安全运行的检查。对在爆炸性危险场所使用的调节阀和有关附件应检查其安全运行情况例如,密封盖是否拧紧,安全栅的运行情况,电源供应情况等,保证调节阀及有关附件能够安全运行。
8、运输和保管。调节阀在运输和保管期间,应用支架固定,防止松动;安装在调节阀上的有关附件,如阀门定位器、手轮机构等应牢固,应防止与调节阀连接的反馈杆等部件受到外力损伤;各连接接口应用塑料膜封套,防止外物侵入;调节阀的连接口可用配套法兰和盲板密封,也可采用黏性纸密封,防止外物侵入。运输时应 加装牢固的木箱,并采取防风沙、雨水和粉尘等恶劣运输环境条件的影响。运输和保管的环境条件应满足产品说明书要求。
二) 调节阀和附件日常维修的主要内容如下:
1、气动执行机构膜片的更换。气动薄膜执行机构的膜片在运行过程中受到伸缩,因此,容易疲劳损坏。更换时应采用同规格的橡胶膜片,固紧时应使膜片受力均匀,防止泄漏和压坏膜片。
2、 研磨。阀芯与阀座之间在运行一定时间后造成泄漏,汽缸的活塞与缸体之间也会造成内部泄漏,这时应进行研磨。可进行手工研磨、机械磨削、镀层处理和镶套等方法,研磨用的金刚砂粒度应合适,研磨力应均匀和合适。经研磨后,应进行抛光,并满足所需光洁度和精度要求,满足阀芯与阀座的对中要求等,在装后需进行密封性测试。
3、填料函更换。。填料函更换时应采用同类型的填料函,更换时应小心将填料勾出,正确拆除填料,防止对阀杆造成损伤。新填料函的安装应按照说明书要求,切口应错位,防止阀杆的螺纹对填料的刮伤,填料的压紧力应均匀和合适,防止造成应力和增大摩擦力。
4、传动部件的更换。调节阀和附件中的传动部件如果部分磨损可进行部件更换、修复等。在更换和修复后应保证传动灵活,传动间隙尽量小。
5、气动放大器的清洗。因仪用压缩空气内的污物造成气动放大器的节流孔堵塞时应对节流孔进行清洗,可采用合适的钢丝进行疏通和清洗。回装时,放大器膜片应受力均匀,防止造成堵塞或泄漏。可通过调节钢珠的压紧力调整放大器增益,防止共振。

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在供电系统在运行中,存有大量冲击性负荷与间歇性负荷,加之供电系统各种短路故障的发生都很容易造成电网电压出现短时、快速地变化,这种电压波动对采用矢量闭环控制的影响很大,甚至导致其跳停,影响生产。结合实际,首先对电压波动对变频器的影响进行阐述,然后提出变频器过电压与变频器欠电压各自解决措施。
1、电压波动对变频器的影响电压波动是指电压均方根值的一系列变动或连续的改变。主要有带冲击负载的启动与运行、反复短时工作负载、大型电动机启动、供电系统短路以及供电线路遭遇雷击电等原因引起。
1.1过电压对变频器的影响通用变频器的基本组成电路是整流电路和逆变电路两部分,整流电路是将工频交流电整流成直流电。逆变电路再将直流电逆变成频率和电压可调的交流电。变频调速装置一般是均采用交一直一交电压模式。变频器过电压一般是指中间直流回路过电压,其危害主要有以下三点:一是电网电压升高会增加电机铁芯磁通,很容易造成磁路饱和,加大励磁电流,导致电机温升过大,损伤电机;二是电网电压升高会使中间直流回路电压升高后,变频器输出电压的脉冲幅度过大,对电机绝缘寿命有很大的影响;三是对中间直流回路滤波器寿命影响很大,甚至会引起爆裂。
1.2欠电压对变频器的影响变频器具有GTO、IGBT以及IGCT等众多功率性的器件,这些功率性器件通常有一定的过载能力,当电网欠电压幅度较小,持续时间较短时,对功率器件正常运行影响不大,当电网电压降幅过大,持续时间长时,变频器的无法起振,控制电源的输出停止或输出功率下降。很容易造成变频器控制系统发生紊乱,功率器件不能进行关断,给变频器造成损害。
2、解决变频器抗电压波动能力的措施
2.1过电压故障解决措施解决电网过电压对变频器的影响,主要思路是对变频器中间直流回路多余能量进行有效及时处理,同时要预防或者降低多余能量馈送到变频器的中间直流回路,让电网产生的过电压处于一定的允许值内。
1)装设浪涌吸收装置或者串联电抗器作为吸收装置
电网的冲击过电压、雷电导致过电压以及补偿电容在合闸或断开时是造成变频器输入端过电压的主要原因。对于此类隐患,可以在变频器装设浪涌吸收装置或者串联电抗器预防。浪涌吸收装置就是在连接逆变器和电动机的U、V、W相的各动力线间、以及这些动力线和地之间,分别连接半导体浪涌吸收元件。这些半导体浪涌吸收元件在两端子间达到规定的电压以上就流过电流并箝位电压的特性。串联电抗器能够降低电容器组的涌流倍数和涌流频率,提高短路阻抗,减小短路容量,降低短路电流,减小操作电容器组引起的过电压幅值,避免电网过电压保护等作用,是抑制过电压有效方法。
2)调整变频器已设定的参数
如果工艺流程中对负载减速时间不限定,在设置变频器减速时间参数时,以不引起中间回路过电压为限为条件设定,不能太短,避免出现负载动能释放太快情况,尤其是变频器所控制负载惯性较大的设备,减速参数要适当增加;如果生产工艺流程对负载减速时间有一定的要求,为预防变频器在限定时间内出现过电压跳停,要设定变频器失速自整定功能,也可设定变频器的频率值,通过减缓频率降低所控制设备的转速。
泄放电阻就是在储能元件两端并联的电阻,给储能元件提供一个消耗能量的通路,使电路安全。这个电阻叫泄放电阻。可以是,如电感(线包)并联的二极管。当前功率较小变频器一般在制造时内部中间直流回路都设计了控制单元与泄放电阻,而大功率的变频器为给其中间直流回路能够很好的释放多余的能量提供通道,应该根据工艺需要增加泄放电阻,从而预防过电压。
逆变电路基本作用是在控制电路的控制下,将中间的直流电路输出的直流电源转换为频率和电压都任意可调的交流电源,在变频器的输入侧增加逆变电路,可以使变频器中间直流回路多余的能量回馈给电网。但造价较高,技术要求复杂。
5)在中间直流回路上加合适电容
根据变频器的容量以及其中间直流回路的电流电压的估算,可以在其中间直流回路上增加合适的电容,此电容能够稳定回路电压,提升回路承受过电压的能力,也可在设计阶段选用较大容量的变频器来有效防治过电压的影响。
当前,常用变频器电源侧均是采不可控整流桥,其特点是电源电压较高,中间直流回路产生的电压也跟着升高。譬如电源电压为380V时,变频器的直流回路电压达到537V,如果变频器离变压器的位置较劲,其输入电压一般为400V以上,导致中间直流回路承受过电压会更高。因此,在条件容许下,可利用变压器的分接开关,通过低压档的放置降低电源电压来提升变频器过电压能力。
7)多台变频器共用直流母线
可根据实际需要进行设计将多台变频器的直流母线回路并联在一起(变频器本身设计有外接的直流母线输出端子),这样任何一台变频器从直流母线上取用的电流通常情况下都是大于同时间从外部馈入的多余电流,可以保持共用直流母线的电压,因此,至少两台同时运行的变频器具有共用直流母线能够平衡变频器的直流母线电压,使设备启动、停止时对电网的冲击也低,同时在电机停机成了发电机,能量回馈到直流母线。
8)通过控制系统功能优势解决变频器过电压问题
变频器的减速和负载的突降一般受在工艺流程中的受控制系统控制。因此,可以在变频器的减速和负载的突降前,通过支配的工艺流程控制系统对变频器进行控制,降低过多的能量馈入变频器的中间直流回路。譬如把变频器输入侧的不可控整流桥换成半可控或全控整流桥规律性减速过电压,在工艺流程减速前,可以把中间直流电压控制符合要求低值范围内,同时增加了中间直流回路承受馈入能量的能力,预防过电压。如果生产工艺流程使变频器规律性负载突降,在负载突降前,可以通过FOXBORO的集散系统的控制功能的控制系统,适当提升将变频器的频率,减少变频器中间直流回路被负载侧过多的能量馈入。
2.2欠电压故障解决措施1)设置变频器自动再起动功能
功率大的设备在起动时造成的电压短时跌落,很容易使变频器因欠压而保护跳停,因此,设置变频器自动再起动功能有效预防欠电压对变频器的影响。其设计就是变频器在失电后,滤波电容器放电,逆变器控制电源失电时能够自动复位。也有部分变频器有“工频切换选用件”,可以通过这种选用件设置因瞬停等原因脱离变频器的电机在复电时继续运转,即作为瞬停再启动装置使用,这样变频器的逆变器控制电源在突然失电后,可以进行自动复位。当前,实现瞬时停电再起动主要有以下几种措施:一是等变频器所控制的设备完全停止后,再进行自行启动;二是利用外加机械制动或者直流制动使变频器所控制的设备迅速停止运行,减少自由旋转时间;三是在通用变频器中采用停电后检测由剩磁产生的感应电动势的频率,通过光耦和比较器将正弦波变成方波,通过检测方波的频率得到电机的运行频率,变频器按照此频率值和相应的电压可再起动变频器所控制的设备。
2)装设UPS(不间断电源)供电
当正常交流供电中断时,将蓄电池输出的直流变换成交流持续供电的电源设备,它具有滤波、稳压以及不间断供电的功能,变频器装设后,可以充分利用其“失压”或零切换时间的功能特点,预防变频器因欠压而跳停的缺点。即电源一旦失压或瞬间停电,UPS立即将机内电池的电能,通过逆变转换的方法向变频器继续供应合适的电源,使变频器维持正常工作并保护变频器的软、硬件不受损坏,保障变频器控制设备的平稳运行。
3)调低低电压保护值,延长控制设备的加速时间
当前很多变频器在供电电源降到其额定值的90%左右时,变频器即可发生跳停,因此,为提升变频器抗电压的功能,可以根据其说明书适当调低变频器低电压保护值,同时,变频器控制的设备加速时间短,加速度很高,电源电压会被很快拉低,导致变频器欠电压而跳停,因此,可根据生产工艺需求,适当延长变频器所控制设备的加速时间,降低电网出现降压对变频器的影响,如果使用了PID技术控制器,注意降低系统响应,减P加I,延长滤波时间。
总之,变频器在调试与使用过程中会遇到各类不同故障,其中由于电网电压波动对其影响最大,因此,在装置变频器时,应该根据工艺流程性质,结合变频器本身参数以及控制系统状况,采取相应的措施来预防过电压或者欠电压对其的危害,才能预防电压波动变频器内部电路损坏,保障变频器安全稳定工作。

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