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变频器在某型发动机叶片水流量试验中的应用 姚晓颖+姜雷+巴晓玉摘要：水流量试验需要在一定的压力条件下进行，才能保证叶片水流量试验数据的稳定、准确传统的方法是采用手动调压阀进行调压，本项目采用变频器实现自动调压，压力给定值在变频器中设定，反馈由压力变送器给定，利用变频器的PID调节功能，使压力稳定在所需的压力值上，满足系统技术要求文详细介绍了变频器应用于水流量试验压力调节中的控制方案、系统构成及工作原理，对功能及应用进行了详细的阐述关键词：变频器；水流量试验；压力调节；0引言不同的叶片水流量试验需要在一定的相应的试验压力下进行，因此，在试验中保持试验压力的恒定，是保证水流量试验数据真实、可靠的必要条件传统的水流量试验压力都是采用手动调节阀实现压力调节，需要现场操作人员随时关注压力表压力的变化，稍一疏忽，压力发生变化，调节不及时，就会影响试验数据的准确性，需要重新测量，从而影响试验的工作效率变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手在本项目中采用手动调节与自动调节相结合的方式，保留手动调节阀的功能；自动调节采用欧姆龙3G3MX2多功能变频器，压力目标值在变频器中设定，反馈由压力变送器给定，利用变频器的PID调节功能，通过对电机速度的调节实现对管路中水压的自动调节，无需人员干预使其稳定在所需的压力值上，保证试验数据的准确性，同时提高了水流量试验的工作效率。

1 试验压力变频调速控制系统PID控制算法的输入为给定压力值和管压的实测值，其输出为电压信号，该信号作为变频器的控制频率输入信号，控制变频器的输出频率， 进而控制交流电动机的转速，使整个系统压力维持恒具体的控制系统如图1所示变频器驱动电机拖动水泵旋转，将水箱中的水输送到水流量试验管路中，管路中水的压力为被控量，水流量试验中需要这个压力稳定在一定的压力值上安装在管路上的压力变送器将压力信号变换为4～20mA的电流信号作为反馈信号输入到变频器的PID调节单元，与压力给定值进行比较，PID调节单元依据比较的偏差值大小和方向进行PI调节，产生控制信号改变变频器的频率输出，从而改变电机的转速，使管路中的压力始终维持在给定值上系统在没有操作者干预的情况下根据控制系统的实际响应情况，自动实现压力调整，使系统压力保持恒定其中，试验压力的目标值，通过在变频器中设置相应的功能参数实现2 系统配置2.1 系统构成由于本项目能够进行三种型号规格的叶片水流量试验，因此项目采用2个变频器实现对其压力调节，其中高导、低导叶片水流量试验压力调节通过变频器G1实现；高涡叶片水流量试验压力调节通过变频器G2实现一般在一台变频器驱动一台电机的情况下，由于变频器内部具有十分完善的热保功能，没有必要接入热继电，因此省去了用于保护电机的热继电器，同时由断路器实现对变频器的保护，没有接入交流接触器，因此主电路仅有断路器、变频器和电机构成，结构简单，控制方便，同时也节约了成本。

变频器SC（L）、S1端子接继电器KA1触点，用于启动变频器G1；P2、PC端子接指示灯HL3，用于指示变频器工作状态；MA、MC端子接指示灯HL10，用于指示变频器工作异常状态，FI、SC端子接压力变送器，用于压力信号反馈G2变频器接线图同G1变频器系统原理图如图2所示按下启动按钮SB1，KA1继电器触点闭合，启动变频器G2，高涡泵启动，运行指示灯HL2点亮；按下停止按钮SB2，高涡泵停止，指示灯HL2熄灭；如发生变频器故障，过流或过载，报警指示灯HL11点亮，通过按RESET进行复位，查找故障原因排除报警按下按钮启动按钮SB3，KA2继电器触点闭合，启动变频器G1，高低导泵启动，运行指示灯HL3点亮；按下停止按钮SB4，高低导泵停止；如发生变频器故障，报警指示灯HL10点亮2.2变频器变频器选用欧姆龙3G3MX2通用小型多功能变频器，该变频器体型小，安装简便，功能丰富，操作简便具有高启动转矩功能，在无PG矢量控制中可达到0.5HZ/200%转矩，实现强力运行；具有安全功能，标准配备两路安全输入和EDM输出；不但能够进行较为精确的速度控制，还可以实现简易定位功能，拥有丰富的PID调节功能，具备过电流、过电压抑制功能。

2.3压力变送器压力变送器选用沈阳仪表科学院的HB26S，变送器采用专用电信号处理电路，实现标准信号输出，其输出信号为二线制，24VDC供电、4-20mA输出，量程范围为0-500KPa其整体结构采用不锈钢材质，提供航空插头接线方式，方便现场安装接线具有稳定性好，测量精度高、体积小、重量轻、耐腐性能好的优点3变频器功能设置3.1 PID功能设置试验压力调节采用PI调节方式，比例积分（PI）调节器是同时具有比例和积分运算两种作用的放大器，即具有比例调节器较好的动态响应特性，又具有积分调节器的静态无差调节功同时为防止超调，避免震荡，应适当减小比例增益增加积分环节，能有效消除偏差对于水流量试验压力调节对过渡过程时间要求不是很高，所以采用PI调节方式为了使变频器PID功能在运行中实现调节作用，需要设定以下功能参数：（1）PID使能设置使PID调节功能有效，需要将A071参数设定为”01”；（2）P、I、D增益参数设置A072比例增益设定为2，A073积分增益设定为1，A074微分增益设定为0，可依据实际调试的结果更改设定值，在调试中此PI参数满足调节需求，压力值稳定在调节范围之内3）目标值调节范围设置。

为了避免在调节过程中频率频繁波动，需要对A078参数进行设定，确定以目标值为基准的可变范圍，PID输出将被限制在目标值（A078）的范围内目标值即为试验压力值，范围值即为试验压力的误差范围3.2变频器通用功能设置为了保证变频器正常工作，在运行前需要预先设定必要的功能参数，包括上下限频率、加减速时间、升降速方式、运行模式等，下面对其参数设置进行详细的介绍1）上下限频率如果转速超过额定转速，电动机的输出功率将超过其额定容量，因此上限频率一般不宜超过额定频率（50HZ）；如果转速过低，长时间工作在低频状态，普通电机会严重发热，影响电机的使用寿命，因此，下限频率一般不宜低于额定频率的80%，故下限频率设定为40HZ所以设A061为50HZ，A062为40HZ；（2）加减速时间.由于在批量生产过程中，水泵可能会频繁启动，因此加减速时间不宜过长，但也不能为加快测量的效率而设置的过短，易导致“过流”或“过压”，因此设定第一加速时间F002为12S，第一减速时间F003为10s；（3）运行指令设定设定A002参数为“01”，变频器运行由控制电路端子台启动；（4）目标频率设定目标频率F001参数根据上下限频率、压力范围及试验压力值计算得出，高导叶片水流量试验压力目标频率为44HZ，低导叶片水流量试验压力目标频率为43HZ，高涡叶片水流量试验压力目标频率为42HZ；5结论本文采用欧姆龙3G3MX2变频器实现发动机叶片水流量试验器试验压力的自动调节，能够完全满足现场的技术要求。

在变频器中设定好相应的PID参数后，无须人工干预，能够将试验压力稳定在所需的试验压力值上，即节省了人力，同时也提高了水流量试验的工作效率本项目具有一定的通用性，可以应用于公司其它设备的压力、流量等自动控制参考文献：[1]王艳秋，崔连延.现代交流调速系统.沈阳：东北大学出版社，2000.03[2]林柏松，曹文光，刘志杰，洪荣晶等.换热站变频调速控制系统[J].自动化仪表，2009（7）： 49-51[3]张燕宾.变频器应用教程.北京，机械工业出版社.2009.04[4]陈伯时.电力拖动自动控制系统.北京，机械工业出版社.1999.05. -全文完-。