在螺桿計(jì)量泵需要精細(xì)調(diào)節(jié)流量、設(shè)備安裝空間有限，并且現(xiàn)場(chǎng)存在爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境時(shí)，防爆伺服電機(jī)能夠兼顧防爆要求、結(jié)構(gòu)適配和閉環(huán)控制。本項(xiàng)目采用易普森EXP1105S防爆伺服電機(jī)配合EHSD20伺服驅(qū)動(dòng)器，替換原有三相異步電機(jī)，改善了電機(jī)占用空間較大、流量控制不夠精細(xì)的問(wèn)題。
一、項(xiàng)目背景：螺桿計(jì)量泵為什么需要更精準(zhǔn)的電機(jī)控制？
螺桿計(jì)量泵常用于需要連續(xù)、穩(wěn)定輸送介質(zhì)的工業(yè)設(shè)備。泵體每轉(zhuǎn)的理論排量相對(duì)固定，因此流量調(diào)節(jié)通常與電機(jī)轉(zhuǎn)速密切相關(guān)。
在不考慮內(nèi)部泄漏等影響時(shí)，可以簡(jiǎn)單理解為：
理論流量≈泵每轉(zhuǎn)排量×電機(jī)轉(zhuǎn)速
這意味著，電機(jī)轉(zhuǎn)速控制的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度和重復(fù)性，會(huì)直接影響計(jì)量泵的流量調(diào)節(jié)效果。對(duì)于需要頻繁調(diào)整流量或進(jìn)行配方控制的設(shè)備，電機(jī)不能只滿(mǎn)足“能夠轉(zhuǎn)動(dòng)”，還需要根據(jù)控制指令及時(shí)、穩(wěn)定地改變轉(zhuǎn)速。
二、原三相異步電機(jī)方案存在哪些問(wèn)題？
客戶(hù)原有螺桿計(jì)量泵采用三相異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)際使用中主要遇到兩個(gè)問(wèn)題。
1. 電機(jī)尺寸較大，占用設(shè)備空間
計(jì)量泵通常需要與泵頭、聯(lián)軸器、管路和閥組集中安裝。原電機(jī)體積較大，使設(shè)備內(nèi)部布局受到限制，也增加了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和后期維護(hù)的難度。
2. 流量控制精細(xì)度不足
原有方案在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和響應(yīng)方面難以滿(mǎn)足客戶(hù)對(duì)流量控制的要求。當(dāng)設(shè)備需要小幅調(diào)整轉(zhuǎn)速、快速切換工藝流量或保持穩(wěn)定輸出時(shí)，控制效果不夠理想。
需要說(shuō)明的是，這屬于本項(xiàng)目原有配置的實(shí)際問(wèn)題，并不代表所有三相異步電機(jī)方案都無(wú)法實(shí)現(xiàn)調(diào)速。具體效果還與變頻器、反饋方式、控制算法和泵體狀態(tài)有關(guān)。
三、易普森防爆伺服電機(jī)方案配置
針對(duì)安裝空間和流量控制需求，本項(xiàng)目將原三相異步電機(jī)更換為防爆伺服系統(tǒng)。
| 配置項(xiàng)目 | 項(xiàng)目采用方案 |
|---|---|
| 應(yīng)用設(shè)備 | 螺桿計(jì)量泵 |
| 伺服電機(jī) | 易普森EXP1105S防爆伺服電機(jī) |
| 伺服驅(qū)動(dòng)器 | 易普森EHSD20伺服驅(qū)動(dòng)器 |
| 主要改善方向 | 縮小安裝空間、提高流量調(diào)節(jié)精細(xì)度 |
EXP1105S防爆伺服電機(jī)負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)螺桿計(jì)量泵，EHSD20伺服驅(qū)動(dòng)器根據(jù)設(shè)備控制指令調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。具體供電、反饋、通訊、線(xiàn)纜和防爆標(biāo)志，應(yīng)以對(duì)應(yīng)型號(hào)技術(shù)資料及項(xiàng)目要求為準(zhǔn)。
四、防爆伺服電機(jī)為什么能改善流量控制？
防爆伺服電機(jī)改善螺桿計(jì)量泵流量控制的關(guān)鍵，在于閉環(huán)反饋和更精細(xì)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。
伺服系統(tǒng)能夠根據(jù)設(shè)定轉(zhuǎn)速與反饋轉(zhuǎn)速之間的偏差進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，使電機(jī)更準(zhǔn)確地跟隨控制指令。當(dāng)設(shè)備需要改變計(jì)量泵流量時(shí)，控制系統(tǒng)可以通過(guò)調(diào)整伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)更加細(xì)致的流量調(diào)節(jié)。
對(duì)于需要配方切換、連續(xù)加料或流量聯(lián)動(dòng)控制的設(shè)備，伺服系統(tǒng)還便于與PLC等上位控制系統(tǒng)配合，使泵的運(yùn)行狀態(tài)更容易納入整機(jī)自動(dòng)化控制。
不過(guò)，電機(jī)控制精度并不等于計(jì)量泵最終流量精度。實(shí)際流量還會(huì)受到以下因素影響：
- 螺桿泵每轉(zhuǎn)排量及加工精度；
- 輸送介質(zhì)的黏度和溫度；
- 進(jìn)出口壓力與管路阻力；
- 泵體磨損和內(nèi)部泄漏；
- 聯(lián)軸器、減速機(jī)構(gòu)及安裝同軸度；
- 流量計(jì)反饋與系統(tǒng)標(biāo)定方式。
因此，對(duì)于精度要求較高的計(jì)量系統(tǒng)，還應(yīng)結(jié)合流量檢測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定形成完整閉環(huán)。
五、更換防爆伺服電機(jī)后帶來(lái)了哪些應(yīng)用價(jià)值？
1. 設(shè)備結(jié)構(gòu)更加緊湊
易普森EXP1105S防爆伺服電機(jī)改善了原電機(jī)占用空間較大的問(wèn)題，為泵體、管路和其他控制部件預(yù)留了更多安裝空間。
2. 流量調(diào)節(jié)更加精細(xì)
伺服系統(tǒng)通過(guò)閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制，提高了電機(jī)對(duì)控制指令的跟隨能力，為螺桿計(jì)量泵實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的流量調(diào)節(jié)提供了基礎(chǔ)。
3. 更容易接入自動(dòng)化控制系統(tǒng)
伺服驅(qū)動(dòng)器可以根據(jù)設(shè)備控制邏輯執(zhí)行啟停、調(diào)速和運(yùn)行狀態(tài)控制，適合需要多段流量、配方切換或聯(lián)動(dòng)運(yùn)行的自動(dòng)化設(shè)備。
4. 滿(mǎn)足危險(xiǎn)工況下的電機(jī)選型需求
當(dāng)計(jì)量泵安裝區(qū)域存在可燃?xì)怏w、蒸氣或粉塵時(shí)，電機(jī)需要根據(jù)危險(xiǎn)介質(zhì)和區(qū)域要求選擇相匹配的防爆產(chǎn)品。防爆伺服電機(jī)將伺服控制與危險(xiǎn)環(huán)境適配結(jié)合起來(lái)，但具體防爆標(biāo)志和認(rèn)證范圍必須以產(chǎn)品證書(shū)為準(zhǔn)。
六、螺桿計(jì)量泵選擇防爆伺服電機(jī)需要確認(rèn)什么？
選型前建議向供應(yīng)商提供以下信息：
- 現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)介質(zhì)屬于氣體、蒸氣還是粉塵；
- 危險(xiǎn)區(qū)域、防爆標(biāo)志及溫度組別要求；
- 螺桿計(jì)量泵的額定轉(zhuǎn)速、最大轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)負(fù)載；
- 所需流量范圍及調(diào)節(jié)精度；
- 電源電壓和控制方式；
- 編碼器、制動(dòng)器及通訊接口要求；
- 電機(jī)法蘭、軸徑和可用安裝空間；
- 動(dòng)力線(xiàn)、編碼器線(xiàn)長(zhǎng)度及走線(xiàn)方式；
- 環(huán)境溫度、防護(hù)和連續(xù)運(yùn)行時(shí)間。
需要特別注意，防爆電機(jī)的認(rèn)證不能自動(dòng)代表驅(qū)動(dòng)器、聯(lián)軸器或整套設(shè)備均具有相同防爆能力。EHSD20伺服驅(qū)動(dòng)器的安裝位置和防護(hù)方式，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品資料及整機(jī)電氣設(shè)計(jì)單獨(dú)確認(rèn)。
常見(jiàn)問(wèn)題
螺桿計(jì)量泵一定要使用防爆伺服電機(jī)嗎？
不一定。只有現(xiàn)場(chǎng)存在相應(yīng)爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境，同時(shí)設(shè)備對(duì)流量調(diào)節(jié)、響應(yīng)或安裝空間有較高要求時(shí)，才適合考慮防爆伺服電機(jī)。普通安全環(huán)境應(yīng)根據(jù)實(shí)際控制需求選擇電機(jī)。
防爆伺服電機(jī)能直接提高計(jì)量精度嗎？
防爆伺服電機(jī)能夠提高轉(zhuǎn)速控制的穩(wěn)定性和指令跟隨能力，但最終計(jì)量精度還取決于泵體排量、介質(zhì)特性、壓力變化、磨損情況以及流量反饋和標(biāo)定方式。
三相異步電機(jī)可以用于螺桿計(jì)量泵嗎？
可以。三相異步電機(jī)適合許多恒速或一般調(diào)速場(chǎng)合。如果設(shè)備要求更緊湊的結(jié)構(gòu)、更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)或更細(xì)致的轉(zhuǎn)速控制，則可以評(píng)估伺服方案。
驅(qū)動(dòng)器也必須安裝在危險(xiǎn)區(qū)域嗎？
不一定。驅(qū)動(dòng)器是否能夠安裝在危險(xiǎn)區(qū)域，需要根據(jù)其產(chǎn)品認(rèn)證、現(xiàn)場(chǎng)分區(qū)和電氣設(shè)計(jì)確定。不能因?yàn)殡姍C(jī)具有防爆認(rèn)證，就默認(rèn)配套驅(qū)動(dòng)器也能夠直接安裝在危險(xiǎn)區(qū)域。
在本項(xiàng)目中，易普森EXP1105S防爆伺服電機(jī)配合EHSD20伺服驅(qū)動(dòng)器，針對(duì)原三相異步電機(jī)尺寸偏大、流量控制不夠精細(xì)的問(wèn)題進(jìn)行了適配，為螺桿計(jì)量泵提供了更加緊湊、可控的驅(qū)動(dòng)方案。
易普森EXPSION專(zhuān)注于危險(xiǎn)工況下的伺服驅(qū)動(dòng)應(yīng)用，可根據(jù)危險(xiǎn)介質(zhì)、防爆標(biāo)志、負(fù)載、轉(zhuǎn)速、反饋、通訊和安裝空間提供選型支持。具體型號(hào)、防爆標(biāo)志及認(rèn)證范圍應(yīng)以對(duì)應(yīng)產(chǎn)品證書(shū)和技術(shù)資料為準(zhǔn)。
