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Altivar38变频器在水处理系统中的应用

来源:    作者:     发布时间:2015-04-21 17:01:29     点击数:

引言

  变频节能技术原理:一般模压电感电气拖动设备设计上考虑有短时过载运行的情况,在电动机的功率配置上往往要大于负载最大功率的l0%左右,甚至更大一些。

  1 问题的提出

  轧钢区水处理中心是新余钢铁有限责任公司二期技改的一部分,主要负责处理并供给中厚板厂和线材,一所需的浊环水和净环水。中厚板厂浊环水系统是24 h不间断运行供水,运行以来,由于经常换辊以及生产工艺要求的不同,造成用水量不稳定,导致冷水池水位时高时低,运行不稳定、不安全且常溢流造成资源浪费、环境污染。为此,须通过频繁操作回流阀及开、停泵来调整水池水位。经统计,2006年6~8月,电感生产厂家平均每天调整回流至少18次,启停泵至少3次。泵机频繁工频启动缩短了电动机的使用寿命,工频启动时的电流冲击,管网压力冲击,瞬停时的水锤效应造成设备故障率高,检修频繁,维修成本增高。电动机工频运行所消耗的电能很大一部分被用于系统打回流,做无用功,电耗增多。原系统为一开环系统,只起到机泵开车、停车作用,不能自动调节。操作人员电感器生产监控难度大,需时时监控,稍不注意就会影响水位调整。另外,水位波动大,液位计选型不当,电脑显示不能如实地反映现场情况,操作人员必须经常到现场查看,既不能及时准确地提供调整数据,使得调整滞后,又增加了工作量。

  2 系统改造方案的设计及确定

  2.1 选型

  现运行方式为除油泵房1号~4号泵供中厚板浊环冷水池用水,根据生产需要,决定增加1台变频装置实行变频改造,采用“一拖二”形式,即1套变频装置能够互换拖动2台水泵电动机,用于除油泵房3号和4号泵电动机,这样1台变频运行,另1台备用,机组检修不影响变频系统的工作。所选电动机型号均为Y2—3l5M一4(380 V 132 kW 240 A),变频装置选用施耐德Telemecanique公司的Altivar38节能型变频器,功率132 kW。它符合IEC、UL和CSA等标准,具有调速范围宽,加减速制动性能好自适应调整和节能以及电源过压、电动机缺相、电动机过热、变频器过热等保护功能。

  变频调速器(简称VVVF)给定有多种方式,在这里采用变频器面板PI给定和液位计检测的电流反馈,通过对内部参数的设置形成PID调节的闭环自动控制系统。

  2.2 控制回路

  2台水泵电动机的原控制回路均保留作为新控制系统的工频旁路,由变频柜上的工频/变频选择转换开关确定。2台水泵电机工变频之间以及相互变频之间都有电气连锁,避免误操作。电气控制回路线路见图1。

  

电气控制回路线路2.3 主回路

  由于原工频主回路采用了长沙奥托型号为QB4200的交流电动机软启动器,为了保证改造后不影响工频的顺利启动,必须将变频器电动机主回路输出接线端接自软起动器的输出端,见图2。

  

  2.4 操作方式

  本系统的操作可实现变频面板/主控室/现场三地控制,三者都可控制水泵电机的启动与停止。变频面板控制还可实现速度调节、参数设定及系统运行情况的LED显示,主要方便调试。主控室控制即为PLC远程控制,正常情况下的操作方式,方便操作人员控制。现场控制是在电机旁设有一个操作箱,主要方便工作人员就地观察水泵及电机检修后的重启,以及在事故情况下的停机。

  2.5 监控系统

  原工频已采用PLC控制,选用Siemens的S7—300型PLC及梯形图可视化编程语言的STEP7专用软件,处理来自电控柜及现场操作箱的接触器、软启动器,选择开关等电气元器件的大量开关量信号,现场各仪表变送器采集的电机电流、水池水位高度等4~20 mA的电流信号。然后计算判断对执行器件进行控制,上位机通过Pe Adaptm’(MPI)与PI C连接互通信息,对现场各设备进行监控。WinCC(视窗控制中心)是Siemens公司推出的上位机控制系统软件,采用WinCC6.0组态软件编写上位机的监控画面,建立监控画面的PLC内存数据与实时数据库的连接,从而使系统的管理和维护非电力电感器常方便。增加变频装置后,原PLC系统和监控画面基本不变,但在此基础上加以完善。增加了工频/变频转换选择的开关量输入,一则在对话框中显示工作方式状态,二则增加软接点在通过程序的稍加修改,以其输出来控制微型继电器,利用微型继电器的辅助电接点增加工变频的电感器生产电气互锁,确保可靠性。 1

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