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具有整體變頻器的執(zhí)行機構(gòu)具有較高的初始成本但總體成本減少

來源：上海自動化儀表有限公司作者：發(fā)表時間：2018-10-22 08:46:49【小中大】

上海自動化儀表股份有限公司電動執(zhí)行機構(gòu)對于操作各種閥門至關(guān)重要，并且在許多工業(yè)應(yīng)用中使用。大多數(shù)這些執(zhí)行機構(gòu)提供單一輸出速度，這可能是或可能不是滿足特定應(yīng)用需求的最理想的解決方案。另一種選擇是帶有集成變頻驅(qū)動器的電動執(zhí)行機構(gòu)，它允許各種速度相關(guān)的解決方案。

基本設(shè)計

有許多不同的方法來運行具有可變輸出速度的電動機。變頻器（VFD）需要電機的三相電壓。該電壓必須在頻率（速度）和幅度（電壓電平確定轉(zhuǎn)矩）方面都可以改變。然而，工廠提供的主電源電壓在頻率和幅度方面是恒定的，可以是1相或3相。該電壓轉(zhuǎn)換分兩步進行 - 整流/平滑和反轉(zhuǎn)。

在第一步驟期間，使用整流二極管將輸入的電站電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓。通過電容器進一步平滑該電壓，電容器用作能量的緩沖器。在反轉(zhuǎn)階段，快速“電子”開關(guān)將精確定義的節(jié)奏中的直流電壓連接到三個電機端子。通過非?？焖俚厍袚Q并非?？焖俚剡x擇適當(dāng)?shù)碾妷海}沖寬度調(diào)制），建立了致動器內(nèi)部的三相電壓系統(tǒng)。

為什么使用VFD？

使用VFD的原因有很多，首先是它們可以緩慢而持續(xù)地啟動。

在某些應(yīng)用中，上海自動化儀表有限公司閥門有時必須克服較大的壓差。當(dāng)這些特定的閥門在整個行程中快速操作時，可能在管道內(nèi)產(chǎn)生湍流和渦流。最終，這會導(dǎo)致較大的應(yīng)力，并對閥門，管道和連接部件造成危害。除了這些大的應(yīng)力之外，其他可能不希望的或有害的副作用包括可能的空化和水錘，它們可能遍布整個管道系統(tǒng)。通過控制閥的操作速度可以防止這些不希望的和不必要的影響。通過首先緩慢打開閥門，可以進行壓力補償。一旦閥門到達預(yù)定位置，

VFD也被使用，因為它們可以幫助緊密關(guān)閉而不會過度扭矩。將閥門全速移動到閥座中可滿足“緊密關(guān)閉”要求。然而，這可能以閥門和致動器的高動態(tài)扭矩為代價。一旦致動器馬達以電子方式關(guān)閉，動能繼續(xù)向閥門施加扭矩，直到致動器和閥門最終停止。為了防止這種動能扭矩，可以使用電動機的制動器。但是，這會在致動器上產(chǎn)生額外的成本和維護。帶有VFD的執(zhí)行機構(gòu)可以控制輸出速度，因此在到達終點位置之前減速。通過這樣做，動能顯著降低，這可能會延長閥門和致動器的預(yù)期壽命。

上海自動化儀表股份有限公司VFD還可以在整個行程或方向上改變速度。取決于應(yīng)用，可能存在與在整個閥行程中的不同位置處改變閥和致動器的操作速度相關(guān)聯(lián)的優(yōu)點。例如，可能希望將工藝流量變量（例如壓力，溫度或流速）保持在固定水平，這有時被稱為線性化閥特性。對于固定速度執(zhí)行機構(gòu)，這可以通過打開和關(guān)閉執(zhí)行機構(gòu)或脈沖信號來實現(xiàn)。不幸的是，這可能導(dǎo)致許多啟動電流尖峰，這可能導(dǎo)致熱量增加并最終導(dǎo)致執(zhí)行機構(gòu)電機過早失效。

VFD也可以編程，使關(guān)閉方向的速度可以與打開方向的速度不同（圖1）。這可能是期望的，例如，緩慢降低潷析器。這種操作將用于污水處理廠，以避免活化污泥池中的漩渦，然后更快地操作以升高填充的傾析臂并允許快速填充盆以用于下一過程操作。

圖：可以選擇和編程不同的打開/關(guān)閉方向速度

使用變頻器的另一個好處是，當(dāng)接近設(shè)定點時，輸出速度會變慢（圖2）。通過這樣做，將減少設(shè)定點的過沖和搜索，這相當(dāng)于減少了系統(tǒng)組件的負(fù)載。

圖：低速移動到設(shè)定點（打開和關(guān)閉）

VFD還為正常和緊急操作提供不同的速度。

工廠工程師必須設(shè)計正常運行和緊急情況的系統(tǒng)。這兩種情況通常有兩種完全不同的閥門和執(zhí)行機構(gòu)操作方案。在正常情況下，可能希望致動器精確且緩慢地調(diào)節(jié)閥以最大化預(yù)定的操作參數(shù)。然而，在緊急情況下可能不希望這種緩慢的操作。VFD允許通過預(yù)定義的智能編程輕松完成兩個操作。當(dāng)執(zhí)行機構(gòu)接收到緊急輸入信號（或控制信號丟失）時，可以為單個或兩個行進方向預(yù)編程不同的速度（圖3）。還可以預(yù)定義特定速度與致動器的位置曲線，以防止閥門關(guān)閉或打開太快。

圖：用于緊急情況與打開/關(guān)閉操作的參數(shù)速度。

VFD可與各種可用電源一起使用。有時，執(zhí)行機構(gòu)需要具備在電源故障期間運行的能力。在傳統(tǒng)的三相致動器的情況下，具有三相備用電源通常不具有成本效益。類似地，傳統(tǒng)的單相交流電動機配備有啟動電容，啟動電流大。因此，需要一個昂貴的大型單相備用電源。通過設(shè)計，VFD具有非常小的啟動電流。因此，它可以將單相備用電源轉(zhuǎn)換為可變的三相電壓，從而通過小型，經(jīng)濟高效的備用電源來操作執(zhí)行機構(gòu)電機。

結(jié)論

雖然所有應(yīng)用可能都不需要它們，但VFD提供單速執(zhí)行機構(gòu)可能無法提供的解決方案。與傳統(tǒng)的單速執(zhí)行機構(gòu)相比，具有整體式變頻器的執(zhí)行機構(gòu)可能具有略高的初始成本，但考慮到與該技術(shù)相關(guān)的益處，較高的成本可能最終成為長期的總體成本節(jié)省。最終，了解特定的應(yīng)用程序要求將有助于確定這些驅(qū)動器是否適合該應(yīng)用程序的挑戰(zhàn)。

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