ATV312變頻器在船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)中的應用

張忠磊

（中船澄西船舶修造有限公司，江蘇 江陰 214400）

物流行業(yè)的發(fā)展擴大了船舶的規(guī)模，使船舶柴油機產生的廢氣逐漸增多，船舶運輸導致的空氣污染受到了廣泛關注。船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)應運而生，在很大程度上控制了船舶排放的廢氣。但是在實際的控制系統(tǒng)運行中，船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)難以有效地控制內部參數(shù)，使得系統(tǒng)的脫硫效果不佳，難以降低船舶廢氣污染。

1 船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)分析

在“一帶一路”戰(zhàn)略及經濟全球化發(fā)展背景下，國際貿易取得了良好的發(fā)展，帶動了船舶運輸行業(yè)的發(fā)展，船舶制造規(guī)模和噸位不斷增加。在船舶運行的過程中，柴油機大都將石油產品作為燃料，會在船舶運行期間產生大量的廢氣污染，對生態(tài)環(huán)境造成破壞。國際海事組織就全球范圍內的注冊船舶進行了調研分析，分析結果表明，全球超過50%的船舶將二沖程柴油發(fā)動機作為動力系統(tǒng)，這類柴油發(fā)動機在運行期間會產生大量的硫氧化物。相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，船舶每年產生的SOx高達六百萬噸，約占全球總排放量的5%。在此發(fā)展背景下，運輸企業(yè)需要在船舶中應用廢氣脫硫技術，降低船舶運輸造成的廢氣污染。就目前的狀況而言，最常用的船舶廢氣脫硫技術為閉環(huán)廢氣脫硫技術。

在實際應用中，主要通過堿液實現(xiàn)硫氧化物的有效處理。因此，在應用閉環(huán)廢氣脫硫技術時，運輸企業(yè)需要應用船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)，根據(jù)船舶運行產生的廢氣量、脫硫洗滌水的流量、堿度以及海水溫度等參數(shù)，控制閉環(huán)廢棄脫硫過程中的堿液供應量，在保障廢氣脫硫效果的基礎上，盡量使用最少的堿液供應量，提升閉環(huán)廢氣脫硫技術的環(huán)保效益。由此可以看出，船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)的應用，關鍵在于堿液供應量的合理控制。在壓差保持不變的基礎上，堿液供應系統(tǒng)中的堿液供應量和堿液泵呈正相關關系，技術人員可以通過堿液泵轉速的精準控制，實現(xiàn)堿液供應量的控制，保障閉環(huán)廢氣脫硫的效果。就目前的技術水平而言，常用的控制器包括PLC控制器、PID調節(jié)器，PID調節(jié)器具備結構簡單、操作便捷、可靠性高等優(yōu)勢，在速度控制方面有較為廣泛的應用。與此同時，在工業(yè)設備的速度控制方面，變頻器也具備良好的控制效果，技術人員可以根據(jù)船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)的實際狀況，選擇相應參數(shù)及規(guī)格的變頻器，將其與PID調節(jié)系統(tǒng)進行配合，提升堿液泵的控制效果。結合我國船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀，本文主要選擇ATV312變頻器作為變頻器，與PID調節(jié)配合應用，對改進后的控制系統(tǒng)進行分析，明確ATV312變頻器的應用效果。

2 ATV312變頻器在船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)中的應用

2.1 ATV312變頻器的設置方案

為了明確ATV312變頻器在船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)中的具體應用，本文利用CodeSys軟件開發(fā)平臺，進行ATV312變頻器參數(shù)的合理分析及有效設置，確保ATV312變頻器能夠有效控制堿液供應量。其中，CodeSys平臺開發(fā)的軟件支持可重構功能，具備功能強大、易于學習以及先進可靠等優(yōu)勢，可以為軟件提供基于IEC61131-3國際標準的開發(fā)環(huán)境，在國內外的船舶企業(yè)中有廣泛的應用。如BECK-HOFF、Bachmann、浙大中控以及中船重工等企業(yè)。與此同時，CodeSys平臺屬于獨立于硬件的平臺，可以實現(xiàn)全集成化的軟件開發(fā)，非常適用于船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)的設計及改進。因此，本文主要通過CodeSys軟件開發(fā)平臺以及ATV312變頻器設計控制系統(tǒng)的配合應用，提升船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)的性能。基于軟件開發(fā)平臺及變頻器設計控制系統(tǒng)，選擇Modbus RTU模式通訊方式作為PLC與變頻器間的通信，保障ATV312變頻器PID調節(jié)功能的發(fā)揮，利用PID的調節(jié)功能進行堿液供應量的精準控制，促進船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)的作用發(fā)揮。

2.2 ATV312變頻器的參數(shù)設置

在實際的船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)運行中，管理人員需要通過手動操作控制減壓供應泵的開啟和停止，確保堿液供應泵的轉向符合系統(tǒng)運行要求，避免堿液供應泵的管路出現(xiàn)泄漏問題，實現(xiàn)其安全穩(wěn)定運行。在此基礎上，技術人員需要采用合理的參數(shù)設置，實現(xiàn)船舶廢氣脫硫系統(tǒng)的遠程控制及本體控制。因此，技術人員需要在保留ATV312變頻器出廠參數(shù)的基礎上，結合船舶廢氣脫硫的實際要求，進行ATV312變頻器本體參數(shù)的以及PLC控制器參數(shù)的合理設置。

Modbus RTU通訊模式在傳輸速度方面具有一定的局限性，CodeSys軟件開發(fā)平臺在進行Modbus RTU通訊設備的初始化參數(shù)設置中，僅能夠進行20個參數(shù)的設置。但是為了實現(xiàn)船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)的遠控和本控要求，技術人員需要對系統(tǒng)內的多個參數(shù)進行設置，其數(shù)量超過20個。為了解決這一問題，技術人員需要在參數(shù)中選擇不會在ATV312變頻器運行期間出現(xiàn)變化的參數(shù)，通過ATV312變頻器本體的參數(shù)設置，實現(xiàn)這類參數(shù)的有效控制。本節(jié)主要介紹ATV312變頻器本體中需要注意的參數(shù)代碼：

（1）控制菜單drC中的FCS，根據(jù)INI進行設置，技術人員在按住INI后，操作界面顯示為no后，重復該操作，通過兩次處理完成恢復出廠設置的操作；（2）控制菜單CtL中的LAC，根據(jù)L3進行設置，技術人員持續(xù)按住L3三秒，在界面出現(xiàn)閃爍后完成操作；（3）tCC，根據(jù)2C進行設置，技術人員持續(xù)按住2C三秒，在界面出現(xiàn)閃爍后完成操作；（4）Cd1，通過MDc進行設置，將控制通道1選擇為Modbus控制方式；（5）Cd2，通過tEr進行設置，將控制通道2選擇為本地控制方式；（6）CCS，通過LI3進行設置，利用LI3的連接和中斷，完成控制通道1和控制通道2間的切換；（7）Tbr，波特率的數(shù)值設定為19.2；（8）CrL3及CrH3，CrL3為AI3的下限值，數(shù)值設定為4mA、CrH3為AI3的上限值，數(shù)值設定為20mA。

與此同時，技術人員需要在CodeSys軟件開發(fā)平臺對ATV312變頻器進行從站通道參數(shù)的設置，具體包括以下內容：PIF中PI調節(jié)器的反饋，將其設置為AI3；PS4及PS2的預置速度，兩者與PID沖突；PI調節(jié)器的積分爭議及比例增益，單位均為0.01；電機額定頻率設定為10倍；電機額定轉速設定為1RPM；4-20ma信號故障停車模式等。在上述從站通道參數(shù)的設置基礎上，CodeSys軟件開發(fā)平臺可以全面有效監(jiān)控ATV312變頻器的電壓、電流等運行參數(shù)，實現(xiàn)ATV312變頻器故障的實時監(jiān)測。

2.3 ATV312變頻器的有效應用

在ATV312變頻器的參數(shù)設置完成后，技術人員可以通過帶有CodeSys工具的操作面板將CodeSys和ATV312變頻器進行有效連接，完成船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)的完善。本文選擇北爾電子X2 control 10操作面板作為連接工具，利用RS-485接口實現(xiàn)CodeSys和ATV312變頻器的連接，在兩者連接完成后，工作人員可以通過觸摸的方式，選擇X2 control 10操作面板的按鈕，完成ATV312變頻器的遠程開啟和遠程停止操作。在X2 control 10操作面板中，工作人員不僅能夠將遠程控制，還可以實時監(jiān)測ATV312變頻器的電壓、電流以及頻率等參數(shù)，并將實時運行參數(shù)和標準參數(shù)范圍進行對比，從而發(fā)現(xiàn)ATV312變頻器存在的故障，為工作人員提供故障報警，有助于ATV312變頻器的安全穩(wěn)定運行。與此同時，在船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)檢測到ATV312變頻器的PID給定值出現(xiàn)變化時，能夠自動更改ATV312變頻器的輸出頻率，使堿液供應量出現(xiàn)變化，提升船舶廢氣脫硫效果，降低船舶航行產生的廢氣污染。

3 結語

綜上所述，船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)的運行狀況與廢氣脫硫效果聯(lián)系密切，技術人員需要改進傳統(tǒng)的船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)，提升脫硫效果。通過本文的分析可知，技術人員可以采用CodeSys工具和ATV312變頻器的配合應用的方式，實現(xiàn)堿液供應量的有效控制，提升船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)的控制水平，促進船舶行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。