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变频器在提升泵调速系统中的应用


2003-3-1    点击次数:2545

 

    目前清洁的水源,已成为人类生活和生存的大问题,解决水质污染,提高污水处理能力,节约占地,提高工作效率,已成为当务之急。以扬子石化水处理厂为例,提升泵房共有3台水泵,二热一备(120B/130B)由这两台泵将积水池的污水抽到厌氧池。由于积水池容积小,水位既不能太高又 不能过低,而且入水随季节变化及生产情况的变化,时大时小,液位随之波动,因此采用变频调速 ,既节能降耗,又能很好的满足工艺要求。

 

1 工艺对电气控制系统的要求

 

  提升泵作为水处理过程的污水进入厌氧环节的关键设备必须具有高可靠性和先进性,以确保生产的连续稳定运行。因此电控系统应具备以下功能:

 

  (1)120B/130B可随意在变频和工频状态切换,以及时满足生产需求。

 

  (2)120B/130B能够及时启动或停止,以便准确控制积水池的水位。

 

  (3)变频情况下,既可按液位自动闭环工作,亦可由值班人员在值班室手动分段变频工作。

 

  (4)操作及联锁均经过PLC完成,为日后联网控制及状态信息采集打下基础。

 

  (5)安全检修方式,在检修过程中设备处于安全状态。

 

  (6)准确的显示水泵的变频/工频工作状态以及电压、电流、转速、频率等电气数据。

 

  (7)低液位保护,当水池处于低液位时,120B/130B自动停车。

 

2 系统构成

 

  本系统操作及连锁PLC以日本三菱公司FR30MR主机和模拟量扩展单元构成,变频器是以富士公司P9S-4JE系列变频器为主构成变频调速控制系统。系统组成框图如图1所示。

 

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2.1 工频方式
  120B和130B既可工频工作又可变频工作,因此这二台一工频一变频,其工频或变频工作由值班员选择。

 

  (1)120B工频方式
  闭全QA1开关,120B停机指示灯亮。
  选择120B至工频工作状态。
  启动120B,这时120B工频启动;120B停机指示灯熄灭,工频指示灯亮。
  按下120B停机按钮,120B立即停车;120B工频指示灯熄灭,停车批示灯亮。

 

  (2)130B工频方式
  闭合QA2开关,130B停机指示灯亮。
  选择130B至工频工作状态。
  启动130B,这时130B工频启动;130B停机批示灯熄灭,工频指示灯亮。
  按下130B停机按钮,130B立即停机;130B工频指示灯熄灭,停车指示灯亮。

 

  2.2 变频工作

 

  (1)120B变频工作
  选择120B至变频工作方式,同时选择130B至工频方式或检修方式。
  操作K3开关,选择120B手动或自动变频方式。
  按下120B启动按扭,KM0、KA1、KA3吸合。当120B手动变频工作时,120B先启动至800r/min,同时120B变频指示灯亮。
  操作调频按钮,则变频器的输出频率改变,每按一次按钮其频率输出按固定的顺序改变:
  800r/min-1000r/min-1200r/min-1500r/min-800r/min,如此循环变换。
  若变频器处于自动变频工作方式,则按液位闭环控制,由PLC完成PI调节。
  120B/130B电机转速显示,以数显为主,其显示范围0~1480r/min,在生产运行过程中,应随时注意观察工作电流和频率。

 

  (2)130B变频方式
  选择130B至变频工作方式,同时选择130B至工频或检修方式。
  2~6与120B相同,但继电器和接角器动作顺序相反。

 

  2.3 PLC I/O配置
  在控制系统中,我们以按钮,开关,传感器等作为输入信号,而以被控对象或状态指示灯作为输出。本系统I/O分配如下表。

 

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3 系统功能及说明

 

  系统PLC控制,因此方式灵活,通过PLC延时切换控制使得120B/130B得以安全切换,避免因拉弧而损坏变频器。循环纺码变频使得值班人员能及时应对各种情况,在液位计故障情况下采取手动变频工作,完全避免能源的浪费及液位波动,为连续稳定的生产运行提供可靠的保证。

 

  3.1 系统程序框图
  根据生产工艺对电气系统的要求,系统所完成的功能以及各种保护措施,制定出系统程序框图,见图2。

 

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3.2 程序清单(见下表)
  结合程序框图及现场实际情况,编制完整PLC应用程序。由于篇幅有限,文中不可能将完整的程序清单一一列出,本文只将简单实用的循环编码及变频部分的程序给出,以供参考。见变频编码程序清单。

 

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4 结束语

 

  在水处理行业中。存在大量类似的设备,如风机及其它泵类。使用变频调速装置并利用PLC来控制,不但可以提高控制精度,使系统更加可靠,而且控制程序可随工艺流程改变,便于与计算机接口实现分散网络监控大大提高水处理过程自动化水平。目前可编程控制器已得到广泛的应用,因此具有一定电气知识的人员只要经过简短的培训,即可胜任操作和维护工作。该系统自1996年投入运行以来,运行良好,安全可靠,既节能降耗又减少维护量。

 

                                                                                    摘:

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