西門子ＭＩＣＲＯＭＡＳＴＥＲ４４０變頻器在工業(yè)給水上的應(yīng)用

佟子平等

摘要：自從通用變頻器問世以來，變頻調(diào)速技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在工業(yè)上由于其技術(shù)的可行性以及簡(jiǎn)單的維護(hù)和高效節(jié)能，所以在變頻節(jié)能上面有極大的發(fā)展空間。

關(guān)鍵詞：西門子；MM440；工業(yè)給水

興隆中密度生產(chǎn)所需的工業(yè)用水依靠動(dòng)力車間兩臺(tái)55KW的水泵供給，一臺(tái)24小時(shí)不間斷供給，一臺(tái)停機(jī)備用。當(dāng)企業(yè)正常生產(chǎn)時(shí)，動(dòng)力車間輸出工業(yè)水的壓力足夠滿足企業(yè)生產(chǎn)的需要。但當(dāng)停產(chǎn)時(shí)，這時(shí)所需工業(yè)水的用量大幅下降，而此時(shí)水泵依然輸出原有的壓力，不僅使管道內(nèi)超壓造成資源的不必要浪費(fèi)，而且對(duì)泵體也造成損害。針對(duì)這種情況，向公司提請(qǐng)建議：改造原有的電氣設(shè)計(jì)電路，在水泵上端安裝一臺(tái)變頻器，在管網(wǎng)的末端安裝一差壓變送器，根據(jù)差壓變送器反饋的水壓信號(hào)實(shí)時(shí)改變變頻器的輸出頻率，使管網(wǎng)的壓力始終保持一定。根據(jù)水泵的相似原理可知：當(dāng)速度變化時(shí)，流量與轉(zhuǎn)速成正比，當(dāng)一臺(tái)泵在轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，泵的主要性能參數(shù)將按比例定律變化，從而依靠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法來調(diào)節(jié)流量使電機(jī)取用的功率將大為減少。這樣當(dāng)工業(yè)水用量減少時(shí)，變頻器帶動(dòng)的水泵的轉(zhuǎn)數(shù)降低，不僅使泵體得到保護(hù)，而且由于電機(jī)的頻率降低、電流變小，所耗電量也減少，達(dá)到了節(jié)能的目的。

經(jīng)過選型決定采用西門子MICROMASTER440系列55KW變頻器，因?yàn)槲鏖T子MM440系列變頻器具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、完整的電氣保護(hù)：過壓、欠壓、過流、缺相保護(hù)、過熱保護(hù)等；

2、能耗的優(yōu)化：在達(dá)到給定值后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)優(yōu)化電機(jī)能耗；

控制儀表采用昌暉SWP－ND90 PID控制儀，它可同時(shí)顯示輸入、測(cè)量信號(hào)及閥位反饋信號(hào)，可自動(dòng)跟隨外部給定值進(jìn)行控制輸出。壓力變送器采用美國(guó)BANNA產(chǎn)品，所使用的供電電壓為24V DCZ線制的4－20mA輸出。這樣經(jīng)過整體配置就形成控制儀表－變頻器－水泵－壓力變送器這樣結(jié)構(gòu)的閉環(huán)控制。

一、儀表參數(shù)的設(shè)置

根據(jù)壓力設(shè)定，管網(wǎng)恒壓的PID運(yùn)算都需在昌暉儀表上進(jìn)行，所以儀表的參數(shù)設(shè)定非常重要，否則會(huì)造成壓力不穩(wěn)。根據(jù)需要設(shè)定儀表的P值為12.5，I設(shè)為40S。而由于微分的作用是反映誤差信號(hào)的變化率，能產(chǎn)生超前的控制作用，對(duì)系統(tǒng)控制具有預(yù)見性。對(duì)于管網(wǎng)恒壓的控制不太適合所以無需設(shè)置。管道的壓力設(shè)定為3.5公斤，外部模擬量信號(hào)輸入類型設(shè)為4－20mA。

二、變頻器參數(shù)的設(shè)置

設(shè)置MM440變頻器參數(shù)如下表：

首先根據(jù)電機(jī)銘牌設(shè)置變頻器P0304、P0305、P0307、P0310、P0311參數(shù)，使變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化。變頻器的加速時(shí)間設(shè)為10S，在10秒內(nèi)從OHz啟動(dòng)到管網(wǎng)達(dá)到設(shè)置壓力值時(shí)所需的頻率，以減少瞬間啟動(dòng)電機(jī)造成大電流對(duì)變頻器的沖擊。模擬量輸入為接收昌暉儀表輸出的0-20mA，而輸出的信號(hào)是根據(jù)儀表設(shè)定的壓力值與管網(wǎng)上安裝的壓力變送器反饋的信號(hào)自動(dòng)進(jìn)行PID運(yùn)算。這樣當(dāng)管網(wǎng)上的壓力高于儀表設(shè)定的值時(shí)變頻器自動(dòng)降頻，而當(dāng)管網(wǎng)上的壓力低于儀表設(shè)定的壓力值時(shí)變頻器又自動(dòng)提高頻率，從而使管網(wǎng)的壓力與設(shè)定值基本一致，達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)管道所需的壓力要求。

三、繪制電氣原理圖

電氣原理圖如下表：

電氣說明：在電氣柜上安裝一選擇開關(guān)與急停按鈕，當(dāng)水泵不需工作時(shí)使KMl回路斷開，變頻器斷電。另外由變頻器內(nèi)部繼電器觸點(diǎn)控制K2，當(dāng)變頻器發(fā)生過流、內(nèi)部故障時(shí)在柜門上發(fā)出聲、光報(bào)警。另外由于變頻器會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生高次諧波，所以在變頻器的進(jìn)線端安裝一電抗器，以抑制電網(wǎng)電壓波形畸變對(duì)變頻器的損害，另外通過對(duì)諧波的濾波作用可以改善功率因數(shù)，從而減少諧波電流對(duì)電網(wǎng)的污染。

四、結(jié)束語

近幾年來隨著變頻器的普及，變頻節(jié)能技術(shù)在國(guó)內(nèi)也得到了廣泛的應(yīng)用。通過改變電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，從而實(shí)現(xiàn)氣體、水的壓力與流量的恒定等，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的。通過對(duì)動(dòng)力車間工業(yè)水變頻節(jié)能的改造不僅使單臺(tái)

泵每年節(jié)能30％左右，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)的控制，而且大大降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了機(jī)械部分的沖擊，延長(zhǎng)了水泵的使用壽命，當(dāng)初所投入的資金三年內(nèi)全部收回，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。