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摘要：随着信息技术的不断发展，工业生产逐步进入电气自动化时代。工业电气化控制解放了人力，提高了生产效率。为响应当前“节能环保” 、发展绿色经济的需要，我国工业电气自动化控制引入了变频调速设备，那么变频调速在工业电气自动化控制中究竟是怎样运行的，它的使用有什么好处。这些都是本文所要探究的问题。
关键词：节能；变频调速；工业电气自动化控制
说到变频技术，大多数人都会联系到其在空调中的运用，事实上，由于变频器的价格逐渐降低，而且其在节能方面具备突出优点，因而在当前的工业发展中变频技术的应用已经十分广泛，本文所要探讨的，正是变频调速在工业电气自动化控制中的运行，究竟什么是变频调速技术；变频调速的工作原理又是什么，变频调速是怎样实现节能的；它在工业电气自动化控制系统的运行情况又如何？接下来，笔者将一一为您解开这些问题。
一、变频调速技术的基本情况
（一） ﹑变频调速的定义和应用范围
变频调速，英文名为variable frequency control，指的是通过改变电源频率的方法来对电动机转速进行调整的一种技术，它的运用可以使调速更加连续平滑。实践证明，交流电动机的最佳调速方案就是使用变频器和节能变频器，因此变频调速技术在同步电动机和鼠笼型异步电动机中使用比较普遍。当然，除了优良的调速性能外，变频器还具备节能的功能，因此大多数企业在进行技术改造或者进行产品的更新换代时都会采用变频器作为调速装置。在中国，变频科技被广泛用于纺织﹑化纤、石油、建材﹑冶金、化工、市政、造纸、饮食、烟草以及电力等多个行业。由于我国是能耗大国，所以相对于变频器的调速功能，我们关注更多的是它的节能优点。变频器是如何实现节能的呢？
（二） 、变频器的工作原理
在了解变频器节能的秘密前，我们先来看看三相异步电动机转速公式，三相异步电动机的转速公式为：n=60f（1-s）/p ，其中f指的是供电频率，p指的是电动机的极对数，而s则指的是转差率。从这个式子我们可以发现，只要改变供电频率、电动机的极对数和转差率这三者中的任何一个，都可以实现转速的改变。调速的方法有很多种，关系到能量消耗的转速方法是这两种：高效调速法和低效调速法，其中高效调速时转差率不发生变化，因此并不产生转差损耗。而变频调速恰好就是最典型的高效调速方法之一。一般情况下转差损耗会随调速范围的扩大而增加，如果调速范围较小，理论上而言能量损耗也不会太大。变频技术正是利用高效调速是调速范围小这一点来实现节能的。
当然，这只是理论上的结论，变頻技术要真正实现电气自动化系统的节能，还要参照其具体运行情况。下面就让我们看看变频调速技术在工业电气自动化控制系统中是如何运行的吧。
二、变频调速在工业电气自动化控制中的应用
当前变频技术在我国的多个领域内都有运用，笔者将列举其高温高压染色机系统﹑抽油机节能系统以及矿井提升机电控系统中的应用来揭示其节能环保和加速工业电气自动化的功能。
（一） 、变频调速在高温高压染色机控制系统内的应用
众所周知，印染业想来以高能耗闻名，传统的人工操作系统不仅效率低，而且对水、电资源的消耗非常大，为了转变这一控制模式，当前已经有一些印染厂将变频调速技术引入到控制系统中来，以PLC与变频器相结合的控制方式取代原有的人工操作来实现对系统优化节能设计。
具体说来，高温高压染色系统主要是通过在系统中加入变频器微机集中控制系统来实现节电功能的，即通在原有的系统中设置由数个变频器组成的集中控制来实现节能。
除了实现节能之外，PLC与变频器相结合的新系统还有助于提高控制系统的自动化。控制系统在运行时，首先PLC的A∕D模块采集对温度进行采集，然后将温度转换成频率，用F/V的方式来控制主泵的转速。系统通过温度采集模块对染机内温度变化数据进行实时采集，然后再将转化后的数据与设定值进行对比，控制器再根据比较情况调节变频器的输出运行，使布匹根据机缸温度的变化进行平稳运动，防止堵布现象的发生，确保生产的顺畅。
（二） 、变频技术在抽油机节能系统中的应用
近年来，高能耗与低产出的发展模式开始限制油田的进一步发展，尤其是在一些稠油、低渗透油田采注活动中，能耗问题更为严重，为了转变这一局面，部分油田开始改进设备，采用使用了变频技术的抽油机来达到降低能耗的目的。
在这种新型的抽油机节能系统中，整个系统将各项功能进行模板分区，使得各部分既相互独立又相互配合来实现系统的整体功能。
整个系统分为主电路和控制电路，其中主电路采用的是交一直一交电压型逆变电路来实现电能从电网到电机的传递；而控制电路与主电路配合，实现系统的控制、调参、显示、检测、故障保护等功能。正是这种独特的继电接触控制线路，使得设备可以在变频和工频模式之间灵活切换，避免因长期处于工频模式而导致能源浪费。
变频技术的主要功能其实还是在于调速，虽然当前我们更关注的是它的节能功效，但是也应该意识到它的调速功能对工业电气自动化控制的促进作用，下面笔者将论述其在矿井提升机电控系统中的运用来说明其对工业电气自动化系统的重要性。
（三） ﹑变频调速技术在矿井提升机电控系统中的具体应用
变频调速技术在该系统中的使用除了节能之外，更重要的是保护系统，这种保护作用主要体现在如下方面：
1.深度指示器的失效保护
因为提升机的多项保护都是建立在行程分析基础上的，如果深度指示器失效，那么数据将无法正常显示，这样便会导致多项保护无法展开，为提升机的运行埋下了安全隐患。因此，必须对深度指示器进行失效保护。
具体的操作方法如下：电机在起动后，系统将所有采样周期内旋转编码器所发送的脉冲数进行累加，并将采样前和采样后的数值进行对比，如果数值没有任何变化，则意味着深度指示器失效了。一旦发现比对数值没有变化，系统会首先查看提升容器是否已进入爬行区，若尚未进入，便发出声光报警信号作为提醒；如果已进入，则启动安全制动，同时进行声光报警。
2.等速段超速保护
如果等速段提升容器的运行速度过快，对系统进行紧急制动时就很可能产生极大的冲击力，对提升系统造成损害。因此在实践中要加强对等速段的保护。一般而言，如果速度检测机构检测到提升机速度超过了额定速度的15%时，便会自动断开安全回路，进行紧急制动状态。但是在实际的保护中也分为两个阶段：超速10%并超过了设定时间时，系统发声光报警信号以提醒司机进行制动；运行速度下降到正常等速段速度标准时，报警信号会自动解除。如果在报警后司机未采取相应的制动措施，而且此时的提升速度也没有降低，那么系统将自动进入安全制动状态，这样就可以避免因紧急制动对提升系统造成危害。
3.减速段的超速保护
在提升机运气的全过程中，减速段的正常与否十分重要，因为它直接关系着提升机最终能否安全停车，为了减少提升事故的发生，必须重视对减速段的超速保护。具体做法如下：在提升容器运行的过程中，PLC对其运行速度进行连续采样，并将其与内部给定的速度之间进行比较，如果采样速度超过了给定速度的10%时，PCC控制系统会自动报警并立即进入安全制动状态，确保提升机在减速段的运行速度符合要求。
以上便是节能环保背景下变频技术在工业电气自动化控制系统中的一些常见应用情况，从上文我们可知，工业自动化有利于变频技术的应用，而变频技术的应用也能推动工业自动化的进程，促进节能环保目标的实现。
总结：
总而言之，要实现工业自动化的节能，最好的办法就是在系统中采用变频调速技术，变频调速技术的合理使用，一定会使我国工业的现代化发展更符合时代主流，使得我国的工业产业能够更好地履行自己的社会责任，为节能环保贡献出自己的力量。
参考文献：
[1]赵想世.变频器在工业自动化控制系统应用中的注意事项及其基本选型，[J] 电气传动自动化，2011（33）
[2]热米娜·帕尔哈提.变频调速在工业电气自动化控制中的运行探讨，[J]科技向导，2012（35）
[3]赵瑞刚，景治，范建中.变频调速技术的原理、应用及节能分析，[J]内蒙古科技与经济，2009（3）
关键词：节能；变频调速；工业电气自动化控制
说到变频技术，大多数人都会联系到其在空调中的运用，事实上，由于变频器的价格逐渐降低，而且其在节能方面具备突出优点，因而在当前的工业发展中变频技术的应用已经十分广泛，本文所要探讨的，正是变频调速在工业电气自动化控制中的运行，究竟什么是变频调速技术；变频调速的工作原理又是什么，变频调速是怎样实现节能的；它在工业电气自动化控制系统的运行情况又如何？接下来，笔者将一一为您解开这些问题。
一、变频调速技术的基本情况
（一） ﹑变频调速的定义和应用范围
变频调速，英文名为variable frequency control，指的是通过改变电源频率的方法来对电动机转速进行调整的一种技术，它的运用可以使调速更加连续平滑。实践证明，交流电动机的最佳调速方案就是使用变频器和节能变频器，因此变频调速技术在同步电动机和鼠笼型异步电动机中使用比较普遍。当然，除了优良的调速性能外，变频器还具备节能的功能，因此大多数企业在进行技术改造或者进行产品的更新换代时都会采用变频器作为调速装置。在中国，变频科技被广泛用于纺织﹑化纤、石油、建材﹑冶金、化工、市政、造纸、饮食、烟草以及电力等多个行业。由于我国是能耗大国，所以相对于变频器的调速功能，我们关注更多的是它的节能优点。变频器是如何实现节能的呢？
（二） 、变频器的工作原理
在了解变频器节能的秘密前，我们先来看看三相异步电动机转速公式，三相异步电动机的转速公式为：n=60f（1-s）/p ，其中f指的是供电频率，p指的是电动机的极对数，而s则指的是转差率。从这个式子我们可以发现，只要改变供电频率、电动机的极对数和转差率这三者中的任何一个，都可以实现转速的改变。调速的方法有很多种，关系到能量消耗的转速方法是这两种：高效调速法和低效调速法，其中高效调速时转差率不发生变化，因此并不产生转差损耗。而变频调速恰好就是最典型的高效调速方法之一。一般情况下转差损耗会随调速范围的扩大而增加，如果调速范围较小，理论上而言能量损耗也不会太大。变频技术正是利用高效调速是调速范围小这一点来实现节能的。
当然，这只是理论上的结论，变頻技术要真正实现电气自动化系统的节能，还要参照其具体运行情况。下面就让我们看看变频调速技术在工业电气自动化控制系统中是如何运行的吧。
二、变频调速在工业电气自动化控制中的应用
当前变频技术在我国的多个领域内都有运用，笔者将列举其高温高压染色机系统﹑抽油机节能系统以及矿井提升机电控系统中的应用来揭示其节能环保和加速工业电气自动化的功能。
（一） 、变频调速在高温高压染色机控制系统内的应用
众所周知，印染业想来以高能耗闻名，传统的人工操作系统不仅效率低，而且对水、电资源的消耗非常大，为了转变这一控制模式，当前已经有一些印染厂将变频调速技术引入到控制系统中来，以PLC与变频器相结合的控制方式取代原有的人工操作来实现对系统优化节能设计。
具体说来，高温高压染色系统主要是通过在系统中加入变频器微机集中控制系统来实现节电功能的，即通在原有的系统中设置由数个变频器组成的集中控制来实现节能。
除了实现节能之外，PLC与变频器相结合的新系统还有助于提高控制系统的自动化。控制系统在运行时，首先PLC的A∕D模块采集对温度进行采集，然后将温度转换成频率，用F/V的方式来控制主泵的转速。系统通过温度采集模块对染机内温度变化数据进行实时采集，然后再将转化后的数据与设定值进行对比，控制器再根据比较情况调节变频器的输出运行，使布匹根据机缸温度的变化进行平稳运动，防止堵布现象的发生，确保生产的顺畅。
（二） 、变频技术在抽油机节能系统中的应用
近年来，高能耗与低产出的发展模式开始限制油田的进一步发展，尤其是在一些稠油、低渗透油田采注活动中，能耗问题更为严重，为了转变这一局面，部分油田开始改进设备，采用使用了变频技术的抽油机来达到降低能耗的目的。
在这种新型的抽油机节能系统中，整个系统将各项功能进行模板分区，使得各部分既相互独立又相互配合来实现系统的整体功能。
整个系统分为主电路和控制电路，其中主电路采用的是交一直一交电压型逆变电路来实现电能从电网到电机的传递；而控制电路与主电路配合，实现系统的控制、调参、显示、检测、故障保护等功能。正是这种独特的继电接触控制线路，使得设备可以在变频和工频模式之间灵活切换，避免因长期处于工频模式而导致能源浪费。
变频技术的主要功能其实还是在于调速，虽然当前我们更关注的是它的节能功效，但是也应该意识到它的调速功能对工业电气自动化控制的促进作用，下面笔者将论述其在矿井提升机电控系统中的运用来说明其对工业电气自动化系统的重要性。
（三） ﹑变频调速技术在矿井提升机电控系统中的具体应用
变频调速技术在该系统中的使用除了节能之外，更重要的是保护系统，这种保护作用主要体现在如下方面：
1.深度指示器的失效保护
因为提升机的多项保护都是建立在行程分析基础上的，如果深度指示器失效，那么数据将无法正常显示，这样便会导致多项保护无法展开，为提升机的运行埋下了安全隐患。因此，必须对深度指示器进行失效保护。
具体的操作方法如下：电机在起动后，系统将所有采样周期内旋转编码器所发送的脉冲数进行累加，并将采样前和采样后的数值进行对比，如果数值没有任何变化，则意味着深度指示器失效了。一旦发现比对数值没有变化，系统会首先查看提升容器是否已进入爬行区，若尚未进入，便发出声光报警信号作为提醒；如果已进入，则启动安全制动，同时进行声光报警。
2.等速段超速保护
如果等速段提升容器的运行速度过快，对系统进行紧急制动时就很可能产生极大的冲击力，对提升系统造成损害。因此在实践中要加强对等速段的保护。一般而言，如果速度检测机构检测到提升机速度超过了额定速度的15%时，便会自动断开安全回路，进行紧急制动状态。但是在实际的保护中也分为两个阶段：超速10%并超过了设定时间时，系统发声光报警信号以提醒司机进行制动；运行速度下降到正常等速段速度标准时，报警信号会自动解除。如果在报警后司机未采取相应的制动措施，而且此时的提升速度也没有降低，那么系统将自动进入安全制动状态，这样就可以避免因紧急制动对提升系统造成危害。
3.减速段的超速保护
在提升机运气的全过程中，减速段的正常与否十分重要，因为它直接关系着提升机最终能否安全停车，为了减少提升事故的发生，必须重视对减速段的超速保护。具体做法如下：在提升容器运行的过程中，PLC对其运行速度进行连续采样，并将其与内部给定的速度之间进行比较，如果采样速度超过了给定速度的10%时，PCC控制系统会自动报警并立即进入安全制动状态，确保提升机在减速段的运行速度符合要求。
以上便是节能环保背景下变频技术在工业电气自动化控制系统中的一些常见应用情况，从上文我们可知，工业自动化有利于变频技术的应用，而变频技术的应用也能推动工业自动化的进程，促进节能环保目标的实现。
总结：
总而言之，要实现工业自动化的节能，最好的办法就是在系统中采用变频调速技术，变频调速技术的合理使用，一定会使我国工业的现代化发展更符合时代主流，使得我国的工业产业能够更好地履行自己的社会责任，为节能环保贡献出自己的力量。
参考文献：
[1]赵想世.变频器在工业自动化控制系统应用中的注意事项及其基本选型，[J] 电气传动自动化，2011（33）
[2]热米娜·帕尔哈提.变频调速在工业电气自动化控制中的运行探讨，[J]科技向导，2012（35）
[3]赵瑞刚，景治，范建中.变频调速技术的原理、应用及节能分析，[J]内蒙古科技与经济，2009（3）