第一篇：西門子中壓變頻器在石灰回轉(zhuǎn)窯中的應(yīng)用

1.引言

石灰是鋼鐵生產(chǎn)的重要原料，它主要應(yīng)用在燒結(jié)工藝，煉鋼工藝。在石灰回轉(zhuǎn)窯工藝當(dāng)中，保持窯內(nèi)穩(wěn)定的燃燒條件是非常必要的，它是由控制系統(tǒng)通過(guò)控制空氣和燃料進(jìn)入焙燒系統(tǒng)的速率，以及通過(guò)控制I.D.風(fēng)機(jī)（主排風(fēng)機(jī)）速度從而保持適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火器拉力來(lái)完成。變化應(yīng)保持為最小值，在另一變化發(fā)生前，系統(tǒng)應(yīng)有時(shí)間調(diào)整適應(yīng)變化。短時(shí)間內(nèi)太多的變化會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的循環(huán)，并且要使其再次平衡將會(huì)非常困難。

I.D.風(fēng)機(jī)（主排風(fēng)機(jī)）的調(diào)節(jié)方式，即窯頭負(fù)壓的調(diào)節(jié)方

式主要有兩種：

一、調(diào)節(jié)主排風(fēng)機(jī)入口擋板開(kāi)度使燃燒罩維持一定負(fù)壓。

二、調(diào)節(jié)主排風(fēng)機(jī)的速度使燃燒罩維持一定負(fù)壓;

采用第一種調(diào)節(jié)方式，風(fēng)機(jī)電機(jī)始終在工頻運(yùn)行，靠控制擋板開(kāi)度來(lái)控制窯頭負(fù)壓，在通常正常生產(chǎn)的情況下，擋板開(kāi)度只為25%～35%，不但耗能比較大，而且在調(diào)整擋板開(kāi)度時(shí)，窯內(nèi)壓力變化波動(dòng)較大，很難保證窯內(nèi)負(fù)壓。

采用第二種調(diào)節(jié)方式，有兩種方案可以選擇，液力偶合器調(diào)速和變頻器調(diào)速，下面就將這兩種方法簡(jiǎn)單介紹一下。

2.變頻器恒壓供風(fēng)的基本原理

變頻器恒壓供風(fēng)系統(tǒng)主要通過(guò)壓力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)主風(fēng)管的壓力，與設(shè)定的壓力進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)PID控制器調(diào)節(jié)后，在線自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器來(lái)控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使壓力始終穩(wěn)定在設(shè)定值上，達(dá)到壓力穩(wěn)定的目的。原理圖如下：

變頻器的調(diào)速原理，由交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式

n=60f1/P＊（1-S）（1）

（式中n—電機(jī)轉(zhuǎn)速;f1—定子供電頻率;S—轉(zhuǎn)差率;P—電機(jī)極對(duì)數(shù)）可知：如均勻地改變電機(jī)定子的供電頻率f1,就可平滑改變電機(jī)轉(zhuǎn)速.對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)的變頻傳動(dòng),為了避免電機(jī)過(guò)磁飽和,同時(shí)抑制啟動(dòng)電流,產(chǎn)生必需的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行安全運(yùn)轉(zhuǎn),在改變頻率的同時(shí),對(duì)定子電壓也應(yīng)作相應(yīng)調(diào)節(jié).逆變器主回路把三相50Hz交流電整流濾波為直流,再通過(guò)PWM脈寬調(diào)制器觸發(fā)大功率晶體管,把直流變?yōu)殡妷汉皖l率可調(diào)的三相交流電，由此可實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速。

變頻調(diào)速對(duì)于風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載來(lái)說(shuō)，節(jié)能效果尤為明顯。變速前后流量、壓力、功率、轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為：

（其中Q代表風(fēng)量;H代表風(fēng)壓;P代表軸功率;n代表轉(zhuǎn)速）

下面將擋板調(diào)速、變頻調(diào)速的風(fēng)量與風(fēng)壓性能曲線繪制到一塊，如下圖所示：

由以上公式及下圖可以看出：

風(fēng)機(jī)的正常工作點(diǎn)為A，當(dāng)風(fēng)量需要從Q1調(diào)到Q2時(shí)，采用擋板調(diào)節(jié)，特性曲線由R1改變?yōu)镽2，其工作點(diǎn)調(diào)至B點(diǎn)，其功率O Q2B H2’圍成的面積，其功率變化很小，其效率卻隨之降低。

當(dāng)采用變頻調(diào)速時(shí)，可以按需要升降電機(jī)轉(zhuǎn)速，改變?cè)O(shè)備的性能曲線，圖中從n1到n2，其工作點(diǎn)調(diào)制C點(diǎn)，使其參數(shù)滿足工藝要求，其功率為O Q2B H2所圍成的面積，同時(shí)其效率曲線也隨之平移，依然工作在高效區(qū)。由于功率隨轉(zhuǎn)速3次方變化，故節(jié)能效果顯著。

節(jié)能量P=（H2’-H2）＊ Q2

3.液力偶合器調(diào)速的優(yōu)缺點(diǎn)

液力偶合器是通過(guò)控制工作腔內(nèi)工作油液的動(dòng)量矩變化，來(lái)傳遞電動(dòng)機(jī)能量并改變輸出轉(zhuǎn)速的，電動(dòng)機(jī)通過(guò)液力偶合器的輸入軸拖動(dòng)其主動(dòng)工作輪，對(duì)工作油進(jìn)行加速，被加速的工作油再帶動(dòng)液力偶合器的從動(dòng)工作渦輪，把能量傳遞到輸出軸和負(fù)載，這樣，可以通過(guò)控制工作腔內(nèi)參與能量傳遞的工作油多少來(lái)控制輸出軸和力矩，達(dá)到控制負(fù)載的轉(zhuǎn)速的目的，因此，液力偶合器也可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載轉(zhuǎn)速無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。

如果采用液力偶合器調(diào)速，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸連接到液力偶合器，而負(fù)載連接到液力偶合器，電動(dòng)機(jī)仍然由電網(wǎng)供電，電動(dòng)機(jī)仍全速運(yùn)行。

經(jīng)過(guò)調(diào)研，采用液力偶合器調(diào)速具有以下優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：

●液力耦合器價(jià)格便宜。

●操作簡(jiǎn)單，維修方便。

缺點(diǎn)：

●調(diào)速效率低，節(jié)能效果差。

●功率因數(shù)低。

●直接改善起動(dòng)性能，起動(dòng)電流達(dá)到額定電流的5——7倍。

●液力偶合器依靠調(diào)節(jié)工作腔油量大小改變輸出轉(zhuǎn)速，因此響應(yīng)慢，可能跟不上控制的需要

●機(jī)械傳動(dòng)方式，運(yùn)行故障率高，且需定時(shí)加液力油。

●安裝時(shí)需加在電機(jī)與風(fēng)機(jī)中間，則要重作電機(jī)基礎(chǔ)，期間將造成生產(chǎn)停頓。

●當(dāng)在運(yùn)行中液力耦合器出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，只能停產(chǎn)修理。

綜合比較此兩種方案，變頻器調(diào)速不但能夠更加節(jié)約電能，運(yùn)行更加可靠，調(diào)節(jié)精度及電機(jī)功率因數(shù)更高，故障率更低，而且通過(guò)壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)，使窯內(nèi)負(fù)壓變化保持為最小值，保證窯內(nèi)壓力平衡。隨著變頻器的發(fā)展，在價(jià)格上也會(huì)更加具有優(yōu)勢(shì)。

4.實(shí)際應(yīng)用

某鋼廠共有三條回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線，配有3臺(tái)I.D.風(fēng)機(jī)（主排風(fēng)機(jī)），電機(jī)功率為1100KW，轉(zhuǎn)速為1493r/min。根據(jù)每個(gè)窯產(chǎn)量1000噸/天，電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行速度在額定轉(zhuǎn)速的60%～80%之間，如果采用變頻調(diào)速，不但能夠大大節(jié)約電能，而且在風(fēng)機(jī)擋板全開(kāi)的情況下能夠連續(xù)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使得窯內(nèi)負(fù)壓保持穩(wěn)定。

根據(jù)工藝要求及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)I.D.風(fēng)機(jī)（主排風(fēng)機(jī)）的控制采用變頻調(diào)速，選用西門子SIMOVERT MV中壓變頻器實(shí)現(xiàn)窯內(nèi)負(fù)壓的恒壓調(diào)速。具體的配置及原理圖如下：

控制原理：

變頻器的起停由現(xiàn)場(chǎng)操作箱或主控制人機(jī)界面HMI控制，在啟動(dòng)時(shí)首先將擋板開(kāi)至最大位置，然后啟動(dòng)變頻器，風(fēng)壓由現(xiàn)場(chǎng)壓力變送器測(cè)量后將實(shí)際的壓力信號(hào)傳送至西門子S7-400 PLC中，與設(shè)定的壓力值進(jìn)行比較，通過(guò)PID調(diào)節(jié)器輸出一個(gè)4～20mA的信號(hào)做為變頻器的給定信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)窯內(nèi)負(fù)壓的調(diào)整，保證窯內(nèi)壓力恒定。

在變頻器發(fā)生故障時(shí)，可以臨時(shí)通過(guò)的旁路高壓開(kāi)關(guān)柜啟動(dòng)電機(jī)。之后通過(guò)調(diào)節(jié)出口擋板的開(kāi)度大小來(lái)調(diào)節(jié)窯內(nèi)壓力。由于鼠龍式電動(dòng)機(jī)對(duì)電網(wǎng)的沖擊比較大，因此采用了星三角啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。

5.SIMOVERT MV中壓變頻器的特點(diǎn)：

SIMOVERT MV中壓變頻器是西門子公司最新推出的三電平、全數(shù)字、矢量控制的變頻器。現(xiàn)在在各種領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，它具有以下特點(diǎn)：

1）節(jié)省能源，特別適于風(fēng)機(jī)和水泵

2）低損耗，功率因數(shù)cosΦ>0.96

3）啟動(dòng)電流小，無(wú)沖擊，能夠?qū)崿F(xiàn)軟啟動(dòng)和制動(dòng)

4）使用電流限幅的過(guò)載保護(hù)

5）自帶有Profibus DP網(wǎng)，易于將傳動(dòng)裝置連接并集成到自動(dòng)化系統(tǒng)中

6）帶有專門的調(diào)試軟件Drive ES，調(diào)試簡(jiǎn)單方便

7）連接簡(jiǎn)單，通過(guò)1臺(tái)斷路器和1臺(tái)變頻變壓器即可與工業(yè)電網(wǎng)連接

8）采用12脈沖二極管整流，可以有效地消除諧波

9）設(shè)計(jì)采用三電平電路配置，其部件只承載直流母線電壓的一半

6.系統(tǒng)調(diào)試

1）主要調(diào)試設(shè)備及軟件

2）通電前的檢查：

· 電機(jī)絕緣測(cè)試

· 高壓電纜絕緣測(cè)試

· 變壓器檢查及測(cè)試

· 變頻柜檢查測(cè)試

3）變頻器送電

4）使用Drive ES軟件設(shè)置變頻器參數(shù)

5）靜態(tài)調(diào)試

6）空載試驗(yàn)

7）帶載實(shí)驗(yàn)

經(jīng)過(guò)調(diào)試，系統(tǒng)運(yùn)行良好，變頻器啟動(dòng)時(shí)間設(shè)為180秒，電流限幅值設(shè)為電機(jī)額定電流的100%，啟動(dòng)時(shí)電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。變頻器正常運(yùn)行時(shí)，電機(jī)在35Hz的頻率下運(yùn)行，通過(guò)對(duì)實(shí)際風(fēng)壓的測(cè)量由PLC不斷調(diào)節(jié)變頻器的轉(zhuǎn)速，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，真正實(shí)現(xiàn)了恒壓排風(fēng)。停車時(shí)間設(shè)為180秒，停車時(shí)未發(fā)生變頻器過(guò)電壓故障。

7.結(jié)論

1）由于采用了變頻調(diào)速，使得在正常生產(chǎn)時(shí)，電機(jī)的輸出功率大大降低，節(jié)能效果明顯。

2）系統(tǒng)具有軟啟動(dòng)功能，減小了在啟動(dòng)鼠龍式電動(dòng)機(jī)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)起了保護(hù)作用。

3）通過(guò)使用PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)壓，使得窯內(nèi)負(fù)壓變化很小，且壓力恒定，實(shí)現(xiàn)了恒壓排風(fēng)。

4）采用變頻調(diào)速，風(fēng)板保持全開(kāi)狀態(tài)，降低了磨損，且大力矩執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作次數(shù)減少，故障率降低。

第二篇：西門子MM430變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用

西門子MM430變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用

2009-10-15

來(lái)源：工控商務(wù)網(wǎng)

瀏覽：88 摘要：本文主要介紹西門子公司MICROMASTER430變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用，詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的原理、組成及調(diào)試方法。

一：引言

城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，高層建筑的不斷增長(zhǎng)，城市供水的公用管網(wǎng)的壓力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶的要求，對(duì)供水的二次加壓已被廣泛采用。其中變頻恒壓供水由于自動(dòng)化程度高，維護(hù)方便、具有節(jié)能功能，成為主要的二次加壓方式。按供水的特性，變頻恒壓供水主要有分為：恒壓變流量和變壓變流量?jī)纱箢?，在本文的中采用恒壓變流量的供水方式?/p>

二：系統(tǒng)組成及工作原理

系統(tǒng)為賓館的供水系統(tǒng)，分為冷水、熱水兩大供水系統(tǒng)，系統(tǒng)單線如圖1

Q1控制的變頻器為冷水供水系統(tǒng)，Q2控制的變頻器為熱水供水系統(tǒng)，系統(tǒng)為1拖1的恒壓供水，兩臺(tái)電機(jī)為互備，可選擇使用1#泵或2#泵運(yùn)行，KM3、KM8為手動(dòng)工頻運(yùn)行選擇，作為變頻的維修系統(tǒng)備用，KM2，KM3、KM7，KM8為機(jī)械互鎖的接觸器，保證選擇變頻運(yùn)行和工頻運(yùn)行的正確切換。

變頻恒壓供水的基本原理:以壓力傳感器和變頻器組成閉環(huán)系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)管網(wǎng)的壓力來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)高峰用戶的水壓恒定，和低峰時(shí)的變頻的休眠功能，得到恒壓供水和節(jié)能的目的。

系統(tǒng)的硬件組成如下：

熱水系統(tǒng)：電機(jī)參數(shù)： Pe=15kw Ue=380v Ie=26.8A Ne=1490rpm 變頻器型號(hào)： 6SE64430-2AD31-8DA0 Pe=18.5kw Ie=38A 壓力傳感器： GYG2000 反饋信號(hào)4-20mA 供電+24V 量程0-0.5Mpa 冷水系統(tǒng)：電機(jī)參數(shù)： Pe=22kw Ue=380v Ie=39.4A Ne=2940rpm 變頻器型號(hào)： 6SE64430-2AD33-7EA0 Pe=30.5kw Ie=62A 壓力傳感器： GYG2000 反饋信號(hào)4-20mA 供電+24V 量程0-0.5MPa 三：PID閉環(huán)控制功能的實(shí)現(xiàn)及調(diào)試方法

西門子MICROMASTER430變頻器的內(nèi)置PID功能，利用裝在水泵附近的主出水管上的壓力傳感器，感受到的壓力轉(zhuǎn)化為4-20mA電信號(hào)作為反饋信號(hào)。根據(jù)賓館的層高設(shè)定壓力值作為給定值，變頻器內(nèi)置調(diào)節(jié)器作為壓力調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器將來(lái)自壓力傳感器的壓力反饋信號(hào)與出口壓力給定值比較運(yùn)算，其結(jié)果作為頻率指令輸送給變頻器，調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速使出口壓保持一定。即當(dāng)用水量增加，水壓降低時(shí)，調(diào)節(jié)器使變頻器輸出頻率增加，電機(jī)拖動(dòng)水泵加速，水壓增大；反之，當(dāng)用水量減少，水壓上升，調(diào)節(jié)器使變頻器輸出頻率減少，電機(jī)拖動(dòng)水泵減速，水壓減小。

由于壓力傳感器是兩線傳感器在接線必須采用正確的接線方式，將變頻器的+24V控制電源連接到傳感器的+端，傳感器的-連接到PID的+輸入，同時(shí)還必須將PID的-端連接到變頻器控制電源的0V端。具體接線圖如圖2

圖2中把傳感器送回的電流信號(hào)送入到變頻器的模擬量輸入2作為反饋值，根據(jù)賓館的層高設(shè)定的壓力值為0.35MPa,對(duì)應(yīng)輸出頻率為35Hz，對(duì)應(yīng)反饋電流15.2mA.PID閉環(huán)控制功能的具體參數(shù)設(shè)置如圖3

參數(shù)的設(shè)定方法：PID主設(shè)定值P2253可選擇的源有以下幾種，模擬輸入、固定PID設(shè)定值、已激活的PID設(shè)定值，在本系統(tǒng)中采用固定給定值。PID反饋值P2264可選擇的源為模擬輸入1或模擬輸入2在系統(tǒng)中采用模擬輸入2，系統(tǒng)的PID參數(shù)設(shè)定如下： P0701=99 P2200=722.0 P2016=1 P2201=70% P2253=2224 設(shè)定主給定值固定值為35Hz。

P2264=755.1設(shè)定反饋值為模擬量輸入2。

上述參數(shù)設(shè)定好以后，設(shè)定P2200=1，使能PID功能，設(shè)定P2250=1進(jìn)行PID自整定，整定完成后，采用了整定后的積分和比例參數(shù)基本滿足了系統(tǒng)的工藝要求。

PID調(diào)試的注意事項(xiàng)：使能PID功能后系統(tǒng)的加減速時(shí)間為P2257、P2258的設(shè)定值，而不是原來(lái)的P1120、P1121。使能PID功能后 PID的限幅值的上升、下降時(shí)間P22936必須根據(jù)系統(tǒng)要求進(jìn)行設(shè)定,否則變頻器將報(bào)故障F0002。為提高系統(tǒng)的抗干擾能力,要求根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,對(duì)反饋值進(jìn)行濾波環(huán)節(jié)處理，在本系統(tǒng)中因?yàn)橹鹘o定設(shè)定值采用固定給定，所以對(duì)主給定設(shè)定值不必進(jìn)行濾波環(huán)節(jié)處理。

四：節(jié)能功能的實(shí)現(xiàn)

在PID控制過(guò)程中，當(dāng)反饋信號(hào)大于主設(shè)定頻率時(shí)，系統(tǒng)偏差（ΔP）為負(fù)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的頻率逐漸降低，但仍在不停運(yùn)轉(zhuǎn)，在系統(tǒng)偏差不斷調(diào)節(jié)的同時(shí)，系統(tǒng)不斷消耗電能。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能，西門子對(duì)MM430變頻器設(shè)計(jì)了節(jié)能控制功能。出發(fā)點(diǎn)如下：當(dāng)電機(jī)的頻率降低到某一比較頻率（P2390）時(shí)，激活節(jié)能定時(shí)器（P2391），當(dāng)定時(shí)時(shí)間到期時(shí)，按斜坡下降時(shí)間停車，即輸出功率為零，在無(wú)輸出的情況下，系統(tǒng)偏差會(huì)迅速?gòu)呢?fù)到正變化，當(dāng)偏差超過(guò)某一設(shè)定值（P2392）時(shí)，再起動(dòng)電機(jī)，當(dāng)電機(jī)頻率按斜坡上升時(shí)間升到某一值時(shí)（此值稍大于P2390設(shè)定頻率），投入PID，使系統(tǒng)恢復(fù)正?？刂啤?/p>

參數(shù)的設(shè)定方法： P2390要低于PID主設(shè)定值所對(duì)應(yīng)頻率一定幅度，以保證系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)正常的PID控制，如果P2390太小，節(jié)能又不易投入，在本系統(tǒng)中設(shè)定2390=20Hz，P2391定時(shí)器時(shí)間的設(shè)定要依據(jù)系統(tǒng)的響應(yīng)速度，如果系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間快，則P2391應(yīng)設(shè)定較小的值。在本系統(tǒng)中，P2391= 900秒，P2292=0.5。設(shè)定參數(shù)的注意事項(xiàng)：系統(tǒng)的節(jié)能功能投入后，PID功能則解除，所以系統(tǒng)的加減速時(shí)間P1120、P1121必須根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定，最高、最低頻率必須設(shè)定。

五：結(jié)束語(yǔ)

系統(tǒng)調(diào)試完畢后已投入運(yùn)行，從運(yùn)行效果看，系統(tǒng)的運(yùn)行水壓穩(wěn)定，響應(yīng)速度快，得到了設(shè)計(jì)要求，節(jié)能效果比較明顯。

MM430能夠?qū)崿F(xiàn)壓力,流量等的PID閉環(huán).PID閉環(huán)的三個(gè)要素: 1.給定 2.反饋 3.PID控制器 正確設(shè)置與這三個(gè)要素的相關(guān)參數(shù)就可實(shí)現(xiàn)PID閉環(huán).相關(guān)參數(shù)如下: 1.P2200 PID 控制器使能 2.P2253 PID 給定值 3.P2264 PID 反饋值 4.P2280 PID 比例增益系數(shù) 5.P2285 PID 積分時(shí)間

PID 比例增益系數(shù)和PID 積分時(shí)間應(yīng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行調(diào)整,不同的應(yīng) 用,P2800.P2285 所設(shè)置的數(shù)值都不一樣.實(shí)際應(yīng)用中PID 給定值和PID 反饋值可由多種通道輸入,以下例子給予說(shuō)明.例子1: 模擬輸入1 為PID 給定 模擬輸入2 為PID 反饋 調(diào)試步驟如下: 1.參照手冊(cè)3-12,3-13 頁(yè)進(jìn)行快速調(diào)試: 2.P2200 = 1 PID 調(diào)節(jié)器使能

3.P2253 = 755:0 模擬輸入1 為PID 給定 4.P2264 = 755:1 模擬輸入2 為PID 反饋 5.P2280 = 8 PID 比例增益系數(shù)(僅供參考)P2285 = 80 PID 積分時(shí)間(僅供參考)

變頻器在工業(yè)鍋爐給水系統(tǒng)上的應(yīng)用(1)

收藏本文章 引言工業(yè)蒸汽鍋爐的過(guò)程控制系統(tǒng)包括汽包水位控制系統(tǒng)和燃燒過(guò)程控制系統(tǒng)，兩系統(tǒng)在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中互相耦合，所以控制起來(lái)非常困難。在此，我們暫不考慮系統(tǒng)間的耦合，只是對(duì)蒸汽鍋爐的給水系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造。某企業(yè)有2臺(tái)20t燃煤蒸汽鍋爐，如圖1所示。這2臺(tái)鍋爐通過(guò)1個(gè)給水母管分別給各自汽包供水，用汽量小的季節(jié)，2臺(tái)鍋爐只運(yùn)行1臺(tái)，當(dāng)用汽量較大時(shí)，則必須2臺(tái)鍋爐同時(shí)運(yùn)行。由于給水泵額定功率為37kw，一般情況下，1臺(tái)鍋爐運(yùn)行時(shí)，只開(kāi)1臺(tái)給水泵裕量仍較大，而2臺(tái)鍋爐同時(shí)運(yùn)行且用汽量較大時(shí)，只開(kāi)1臺(tái)給水泵無(wú)法滿足需要，而開(kāi)2臺(tái)給水泵后，相對(duì)單臺(tái)鍋爐運(yùn)行時(shí)，裕量更大。由于2臺(tái)鍋爐分別由2套dcs系統(tǒng)控制各自的電動(dòng)閥門調(diào)節(jié)各自汽包的給水量，運(yùn)行中，閥門開(kāi)度較小造成給水母管壓力較大，不僅浪費(fèi)了大量的電能，較高的水壓還對(duì)管道、水泵葉輪和閥門造成損害 變頻改造方案基于系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀，本著既能節(jié)能降耗，又能控制簡(jiǎn)便、安全且投資較少的原則，我們?cè)O(shè)計(jì)了1套1臺(tái)變頻器拖動(dòng)3臺(tái)電機(jī)的方案。具體如圖2所示。

圖1 給水原理圖

在本方案中，充分利用了鍋爐層有的dcs控制系統(tǒng)，同時(shí)增加了變頻器、可編程序控制器(plc)和控制信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置。(1)硬件控制系統(tǒng)a)西門子mm430變頻器mm430變頻器是西門子公司最新研制生產(chǎn)的一種適用于各種變速驅(qū)動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)合的高性能變頻器(調(diào)試簡(jiǎn)單、配置靈活)，它具有最新的igbt技術(shù)和高質(zhì)量控制系統(tǒng)，完善的保護(hù)功能和較強(qiáng)的過(guò)載能力以及較寬的工作環(huán)境溫度，安裝接線方便，兩路可編程的隔離數(shù)字輸入、輸出接口以及模擬輸入、輸出接口等優(yōu)點(diǎn)，使其配置靈活多樣，控制簡(jiǎn)單方便，易于操作維護(hù)。

圖2 控制原理圖

b)西門子s7-200型plc西門子s7-200型plc可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，可直接安裝于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)而穩(wěn)定可靠的工作。適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活。(2)當(dāng)1臺(tái)鍋爐運(yùn)行時(shí)由于只開(kāi)1臺(tái)給水泵，就足夠鍋爐汽包所需用水量，故此時(shí)，系統(tǒng)只對(duì)運(yùn)行鍋爐的汽包水位進(jìn)行恒液位控制即可。將切換開(kāi)關(guān)置于相應(yīng)位置，通過(guò)鍋爐原有dcs控制系統(tǒng)中的手動(dòng)操作器將控制該鍋爐汽包進(jìn)水量的電動(dòng)閥完全打開(kāi)后，再通過(guò)控制信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置切斷該控制信號(hào)，使原有控制回路斷開(kāi)，電動(dòng)閥保持全開(kāi)狀態(tài)，同時(shí)，將該鍋爐汽包液位信號(hào)切入plc，讓plc將該鍋爐汽包液位信號(hào)進(jìn)行pid運(yùn)算處理后，再由控制信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，將plc輸出的4~20ma模擬信號(hào)傳遞給變頻器，從而控制變頻器的輸出轉(zhuǎn)速。在本控制過(guò)程中，關(guān)鍵的問(wèn)題是過(guò)程參數(shù)pid(p:比例系數(shù)i:積分系數(shù)、d:微分系數(shù))的整定。由于工業(yè)鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，用汽量的多小和蒸汽壓力的大小，決定了給水流量的大小和給水壓力的大小。為了保證系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定運(yùn)行，不出現(xiàn)大的波動(dòng)，對(duì)生產(chǎn)造成影響，在調(diào)試過(guò)程中，應(yīng)多次反復(fù)調(diào)整pid參數(shù)，直至出現(xiàn)最佳控制過(guò)程。(3)當(dāng)兩臺(tái)鍋爐同進(jìn)運(yùn)行時(shí)由于2臺(tái)鍋爐分別由兩套dcs系統(tǒng)控制，在運(yùn)行過(guò)程，雖然蒸汽并網(wǎng)后壓力相同，但由于燃燒過(guò)程中存在不確定性，兩臺(tái)鍋爐汽包各自的液位就必然存在差異。因此，單臺(tái)鍋爐運(yùn)行中所用的恒液位控制方案在此就不再適合。通過(guò)給水原理圖(圖1)我們不難發(fā)現(xiàn)，要對(duì)2臺(tái)鍋爐汽包的液位分別控制，最理想的方案是將1個(gè)給水母管向2臺(tái)鍋爐給水的現(xiàn)狀徹底改變，將給水系統(tǒng)分開(kāi)，使每個(gè)鍋爐都有自己獨(dú)立的給水系統(tǒng)，再在此基礎(chǔ)上加裝變頻控制，由1臺(tái)變頻器單獨(dú)控制1臺(tái)鍋爐的給水。但此方案不僅改動(dòng)較大，投資較高，且要停產(chǎn)改造，顯然是行不通的。為了能在不改變?cè)邢到y(tǒng)現(xiàn)狀的前提下，更好的利用變頻裝置，節(jié)能降耗，減小系統(tǒng)運(yùn)行，維護(hù)費(fèi)用，提高原有系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，我們針對(duì)該企業(yè)2臺(tái)鍋爐的運(yùn)行特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套專用于2臺(tái)(或2臺(tái)以上)鍋爐同時(shí)運(yùn)行時(shí)的控制方案，即:蒸汽壓力和母管給水壓力的恒壓差控制方案。

當(dāng)2臺(tái)鍋爐同時(shí)運(yùn)行時(shí)，由于外供蒸汽并管，故蒸汽壓力相同，又由于2鍋爐由同一母管給水，故給水壓力也相同。但由于蒸汽用量的變化不定和鍋爐燃燒情況的不同，蒸汽壓力是時(shí)刻變化的。這樣，為了能保證給鍋爐汽包供上水，就必須要求給水的壓力始終高于蒸汽壓力，由圖2我們看到，由plc采集蒸汽壓力和母管給水壓力，通過(guò)處理、比較后，得到二者的差值，再將此差值通過(guò)pid運(yùn)算處理，輸出4~20ma的模擬信號(hào)給控制信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置。再由該裝置將信號(hào)傳輸給變頻器，從而控制變頻器的運(yùn)行速度。這樣雖然可以保證給水母管壓力始終高于鍋爐蒸汽壓力(壓力差的大小可以通過(guò)plc在一定范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié))，但鍋爐各自汽包的液位卻無(wú)法再通過(guò)調(diào)節(jié)變頻器的轉(zhuǎn)速去控制。在此，我們充分利用了原有給水控制裝置，即汽包各自的進(jìn)水電動(dòng)閥門。仍由鍋爐原有dcs控制系統(tǒng)采集各自汽包的液位，蒸汽壓力，給水壓力和給水流量等信號(hào)，去相應(yīng)的調(diào)整進(jìn)水電動(dòng)閥的開(kāi)度，從而控制各汽泡液位和進(jìn)水流量。此方案由于存在閥門的調(diào)節(jié)，所以理論上不能最大限度的節(jié)能降耗，但實(shí)際應(yīng)用中，由于減小了給水母管與蒸汽壓力之間的壓力差，使電動(dòng)閥門的開(kāi)度由原來(lái)的平均10%左右開(kāi)大到75%左右，系統(tǒng)回水閥門關(guān)閉，仍大大節(jié)約了能源。且本方案充分考慮了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，一旦變頻器故障，系統(tǒng)可立即自動(dòng)由變頻運(yùn)行狀態(tài)切換至原有工頻運(yùn)行狀態(tài)，完全恢復(fù)改造前的運(yùn)行狀態(tài)，保證鍋爐正常運(yùn)行。變頻故障解除后，仍可方便的手動(dòng)切換為變頻狀態(tài)，使變頻器方便的投入運(yùn)行，且不影響鍋爐的運(yùn)行。plcplc是本系統(tǒng)的核心控制器件，它不僅辨識(shí)、處理各種運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行系統(tǒng)間的邏輯運(yùn)算和聯(lián)鎖保護(hù)，還對(duì)輸入的多個(gè)模擬信號(hào)進(jìn)行處理、運(yùn)算后，輸出標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)控制變頻器的運(yùn)行速度。主程序結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，其中，對(duì)液位信號(hào)進(jìn)行pid運(yùn)算的子程序，原理圖和程序框圖如圖

3、圖4所示。

圖3 pid原理圖 注意事項(xiàng)(1)由于變頻器產(chǎn)生高次諧波，會(huì)對(duì)通訊產(chǎn)生干擾，同時(shí)由于plc采集模擬信號(hào)，要進(jìn)行a/d和d/a轉(zhuǎn)換處理，在此過(guò)程中，容易受到變頻器高次諧波的影響而失真。因此，必須將變頻器零地分接且加裝液波裝置，對(duì)plc用隔離變壓器供電，最好將plc安裝于距離變頻器較遠(yuǎn)的位置

第三篇：變頻器在水泥行業(yè)改造中的應(yīng)用

一、機(jī)立窯供風(fēng)系統(tǒng)系統(tǒng)變頻改造裝置

該水泥有限公司像其它的老水泥企業(yè)一樣，機(jī)立窯供風(fēng)系統(tǒng)是通過(guò)調(diào)節(jié)擋風(fēng)板的開(kāi)啟角度的落后的機(jī)械調(diào)節(jié)方法來(lái)滿足燒結(jié)時(shí)不同的用風(fēng)量，這種操作方 式的缺點(diǎn)是明顯的：

1、電能浪費(fèi)嚴(yán)重;

2、調(diào)節(jié)精度差;

3、啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)沖擊大;

4、電機(jī)及風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高，負(fù)荷強(qiáng)度重;

5、起動(dòng)時(shí)機(jī)械沖擊大，設(shè)備使用 壽命低;

6、噪聲大，粉塵污染嚴(yán)重等。

改造后的變頻供風(fēng)系統(tǒng)是在保留原供風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一套變頻回路與原回路并聯(lián)，形成雙回路可轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，并將變頻器的調(diào)速裝置安裝在窯上，通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)（風(fēng)機(jī)）的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)燒結(jié)時(shí)的用風(fēng)量。其特點(diǎn)：

1、節(jié)電效果好（由于電機(jī)消耗的功率跟電機(jī)轉(zhuǎn)速的三次方成正比，改造后電機(jī)大部分時(shí)間運(yùn)行在 35-40Hz左右既可滿足用風(fēng)量，節(jié)電率大于百分之二十）;

2、具有軟起功能，降低負(fù)荷強(qiáng)度，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，啟動(dòng)電流小，相當(dāng)于增加電網(wǎng)容量;

3、調(diào)節(jié)風(fēng)量精度準(zhǔn)確、方便;

4、無(wú)需旁通放風(fēng)，減少水泥粉塵污染等。改造后的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表一。

二、成球供水系統(tǒng)

生料成球工序是影響水泥熟料燒結(jié)質(zhì)量的關(guān)鍵工序之一，其中水、料比例直接影響成球好壞。應(yīng)用變頻器后能通過(guò)跟蹤生料供給量對(duì)成球預(yù)加水泵的轉(zhuǎn)速 進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，從而實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的閉環(huán)控制，料水配合穩(wěn)定，成球效果良好，大大提高水泥燒結(jié)質(zhì)量。此系統(tǒng)改造主要為提高自動(dòng)化程度和制造工藝水平考慮，由 于功率較小省電效果還在其次。

三、生料均化給料系統(tǒng)

此系統(tǒng)用變頻改造后，將所有送料口處的送料電機(jī)用變頻器進(jìn)行同步無(wú)機(jī)調(diào)速，等比例送料，提高均化效果，此點(diǎn)也是從制造工藝角度考慮。

四、水泥選粉系統(tǒng)

水泥選粉系統(tǒng)的工作原理是根據(jù)所生產(chǎn)的水泥的標(biāo)號(hào)的不同，調(diào)節(jié)選粉機(jī)和選粉風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而選出不同細(xì)度的水泥制品。老式選粉機(jī)要調(diào)整風(fēng)機(jī)軸上 的扇葉的數(shù)量和角度，經(jīng)過(guò)對(duì)比試驗(yàn)達(dá)到所要求的選粉細(xì)度;新式選粉系統(tǒng)分選粉機(jī)和選粉風(fēng)機(jī)兩部分，選粉機(jī)由滑差電機(jī)調(diào)速，選粉風(fēng)機(jī)靠調(diào)節(jié)擋風(fēng)板角度調(diào)節(jié)用 風(fēng)量。這兩種系統(tǒng)都存在操作工藝復(fù)雜、調(diào)節(jié)精度差、浪費(fèi)電能嚴(yán)重的缺點(diǎn)，特別是滑差點(diǎn)機(jī)不但費(fèi)電，由于水泥制造環(huán)境粉塵嚴(yán)重，因此滑差頭骨脹率特別高，維 修困難。變頻改造后，不管是老式系統(tǒng)還是新式系統(tǒng)，只要將電機(jī)調(diào)節(jié)到一個(gè)特定的轉(zhuǎn)速就能選出所需要的細(xì)度的顆粒，在節(jié)約電能的同時(shí)還做到了連續(xù)化、自動(dòng)化 生產(chǎn)，既提高了勞動(dòng)效率，又降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，綜合效益明顯。

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第四篇：變頻器及PLC控制技術(shù)在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用

變頻器及PLC控制技術(shù)在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用

1引言

供水系統(tǒng)在各行各業(yè)的生產(chǎn)和生活中都起著至關(guān)重要的作用。如何保證供水系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定地運(yùn)行是很多行業(yè)都很關(guān)注的問(wèn)題。把先進(jìn)的PLC控制技術(shù)和變頻技術(shù)等自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用到供水領(lǐng)域，成為對(duì)供水系統(tǒng)的要求。

在供水系統(tǒng)中，如果用戶用水量需要變化時(shí)，利用改變閥門開(kāi)度變化傳統(tǒng)的調(diào)整方法，會(huì)造成供水壓力不足或過(guò)大情況，容易造成資源浪費(fèi)和產(chǎn)生安全隱患。因此，在一些用水量變化大、水壓控制高且流量完全由用戶確定的供水系統(tǒng)采用變頻調(diào)速技術(shù)則顯得尤為重要。

圖1變頻恒壓供水系統(tǒng)原理圖

2變頻恒壓供水工作原理

變頻恒壓供水就是變頻調(diào)速技術(shù)在供水中的應(yīng)用，其采用PID調(diào)節(jié)技術(shù)，使供水壓力恒定在一個(gè)設(shè)定范圍，其具有恒水壓力波動(dòng)小，節(jié)能效果明顯。實(shí)驗(yàn)中采用循環(huán)軟啟方式。

它的工作原理是：當(dāng)變頻泵運(yùn)行到工頻50Hz時(shí)，此時(shí)的實(shí)際供水壓力若還沒(méi)有達(dá)到設(shè)定的供水壓力，不是直接啟動(dòng)另外一臺(tái)水泵，而是將當(dāng)前以變頻運(yùn)行的水泵直接切換到工頻方式運(yùn)行，而以變頻方式啟動(dòng)另外一臺(tái)水泵，以達(dá)到維持系統(tǒng)壓力的目的。在切換水泵時(shí)，按照先啟先停的方式進(jìn)行。這樣的好處是機(jī)組中的每一臺(tái)水泵在工作中都可以被使用到。變頻恒壓供水系統(tǒng)的原理圖，如圖1所示。

從圖1可以看出，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，將供水管網(wǎng)實(shí)際壓力與設(shè)定壓力比較，將得到的壓力差經(jīng)過(guò)PID控制器計(jì)算與轉(zhuǎn)換，得到變頻器輸出頻率的變化值后，調(diào)節(jié)水泵機(jī)組的運(yùn)行方式和運(yùn)行速度，最終使實(shí)際供水壓力與設(shè)定壓力值相等。

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

變頻恒壓供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖[1][2]如圖2所示。系統(tǒng)由水箱、管路、閥門和水泵機(jī)組、電氣操作系統(tǒng)和各種傳感器、儀表等組成。電氣操作系統(tǒng)由PLC(德國(guó)SIEMENS公司的S7-200型)、變頻器(MM440)、小型斷路器、交流接觸器、熱繼電器、直流電源、小型電磁繼電器以及各種指示燈和主令器件組成；傳感器和儀表包括溫度傳感器、壓力傳感器、電壓變送器、電流變送器、功率變送器等。

在此系統(tǒng)中，傳感器將供水管中的壓力轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)后，傳送到PLC的特殊功能模塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后傳給變頻器控制電動(dòng)機(jī)。變頻器[3]是這個(gè)系統(tǒng)中的核心器件，通過(guò)PLC對(duì)變頻器的控制，就可以改變供水管中的壓力[4]，實(shí)現(xiàn)恒壓供水的要求。PLC將模擬量輸入、輸出模塊經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行PID運(yùn)算，然后將計(jì)算值輸出變頻器，變頻器根據(jù)輸入的模擬量，改變輸出的電壓及頻率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，改變管內(nèi)壓力值。

根據(jù)控制要求[5]，水泵機(jī)組由四臺(tái)水泵組成。第一臺(tái)水泵變壓不足時(shí)，將第一臺(tái)水泵切入工頻運(yùn)行，再投入第二臺(tái)變頻泵第四臺(tái)水泵啟動(dòng)。停泵時(shí)先停第一臺(tái)工頻泵，再停第二臺(tái)工頻先開(kāi)先停。

圖3 主程序流程圖 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 4.1程序模塊設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于Windows平臺(tái)的32位編程軟件包STEP-7 Micro WIN，采用模塊化設(shè)計(jì)方法，主程序的流程圖如圖3所示。

除主程序的流程以外，程序模塊設(shè)計(jì)還涉及到定時(shí)器T0初始化程序、中斷服務(wù)程序、故障報(bào)警子程序等相應(yīng)的模塊。

4.2組態(tài)軟件

本系統(tǒng)我們采用WINCC組態(tài)軟件[6]。WINCC是一個(gè)工控系統(tǒng)中的一個(gè)電腦控制組態(tài)軟件，它他可以和PLC通訊，可以點(diǎn)擊組態(tài)中的按鈕來(lái)操作一些設(shè)備的運(yùn)行或停止；PLC是可編程控制器[7]，可以利用自己的程序來(lái)控制一些設(shè)備的運(yùn)行順序和狀態(tài)，是工業(yè)中必不可少的一種控制方式。

因組態(tài)軟件不能直接讀取AIW通道中的數(shù)據(jù)，所以運(yùn)用STEP7中的傳送指令，將AIW通道中的數(shù)據(jù)傳送到變量存儲(chǔ)區(qū)中，以便組態(tài)軟件從中讀取數(shù)據(jù)。

4.3WINCC與S7-200PLC的通信

WINCC與S7-200系列PLC的通信，可以采用PPI和PROFIBUS兩種協(xié)議之一進(jìn)行。通過(guò)PROFIBUS協(xié)議進(jìn)行WINCC與S7-200系列PLC通信的實(shí)現(xiàn),需要以下幾點(diǎn)：(1)軟硬件要求

PC機(jī)，Windows98操作系統(tǒng)；S7-200系列PLC；CP5412板卡或者其他同類板卡，如：CP5613，CP5611；EM277 Profibus DP模塊；Profibus電纜及接頭；安裝CP5412板卡的驅(qū)動(dòng)；安裝WINCC 4.0或以上版本；安裝COM Profibus軟件。(2)組態(tài)

首先，打開(kāi)SIMATIC NETCOM Profibus，重新建立一個(gè)組態(tài)，主站為SOFTNET-DP，從站是EM277 Profibus-DP。(3)設(shè)置PG/PC interface 在設(shè)置完成后可以診斷硬件配置是否正確、通信是否成功。(4)WINCC的設(shè)置

在WINCC變量管理器中添加一個(gè)新的驅(qū)動(dòng)程序，新的驅(qū)動(dòng)程序選擇PROFIBUS DP.CHN，設(shè)定參數(shù)。(5)建立變量

WINCC中的變量類型有In和Out。In和Out是相對(duì)于主站來(lái)說(shuō)的，即In表示W(wǎng)INCC從S7-200系列PLC讀入數(shù)據(jù)，Out表示W(wǎng)INCC向S7-200系列PLC寫出數(shù)據(jù)。In和Out與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)V區(qū)對(duì)應(yīng)。(6)優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：該方法數(shù)據(jù)傳輸速度快，易擴(kuò)展，實(shí)時(shí)性好；

缺點(diǎn)：傳送數(shù)據(jù)區(qū)域有限(最大64字節(jié))，在PLC中也必須進(jìn)行相應(yīng)的處理，且硬件成本高，需要Profibus總線等硬件，還需要Com Profibus軟件。

應(yīng)用場(chǎng)合：適用于要求高速數(shù)據(jù)通信和實(shí)時(shí)性要求高的系統(tǒng)。

圖4 系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)界面

5系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)界面 圖4為系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)界面。

6結(jié)束語(yǔ)

文中介紹的新型供水方式不論在設(shè)備的投資運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，自動(dòng)化程序等方面，都是具有無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)，而且具有顯著的節(jié)能效果。目前，該系統(tǒng)正向著高可靠性、全數(shù)字化微機(jī)控制、多品種的方向發(fā)展，而追求高度智能化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化將成為必然趨勢(shì)。

于平

第五篇：差壓變送器在油庫(kù)計(jì)量中的應(yīng)用

差壓變送器在油庫(kù)計(jì)量中的應(yīng)用

在目前的油庫(kù)油罐液位的測(cè)量設(shè)計(jì)中，比較流行的是采用雷達(dá)液位計(jì)或浮球、浮標(biāo)、鋼帶式液位計(jì)等。雷達(dá)液位計(jì)雖然精度高但成本也高，而浮標(biāo)、浮球等液位計(jì)，安裝、維護(hù)比較麻煩。差壓式液位計(jì)，在鍋爐汽包等密閉容器中應(yīng)用廣泛，但測(cè)量結(jié)果并非真正液位，因此在油罐液位測(cè)量的設(shè)計(jì)鮮有應(yīng)用。其實(shí)油庫(kù)油罐的精確液位，并不十分重要，用戶實(shí)際要了解的并不是液位，而是通過(guò)測(cè)量液位來(lái)了解油罐中油品的實(shí)際數(shù)量（即噸數(shù)），從而防止?jié)M溢。由此分析采用差壓法來(lái)測(cè)液位（實(shí)際為噸數(shù)）也不失為一個(gè)好的選擇。因?yàn)槟壳安顗鹤兯推鞯膽?yīng)用十分成熟，象1151、3051以及EJA等差壓變送器，技術(shù)十分完善，精度可達(dá)0.075 級(jí)，而且價(jià)格大幅下跌，性能價(jià)格較高。設(shè)計(jì)原理

顧名思義差壓式液位計(jì)所測(cè)量的結(jié)果是壓力差，即△P=ρg△h。而由于油罐往往是圓柱形，其截面圓的面積S是不變的，那么，重量G=△P?S=ρg△h?S，S不變，G與△P成正比關(guān)系。即只要準(zhǔn)確地檢測(cè)出△P值，就可以得到實(shí)際油品的庫(kù)存量G，從公式還可知其密度ρ與高度△h成反比，在溫度變化時(shí)，雖然油品體積膨脹或縮小，實(shí)際液位升高或降低，所檢測(cè)到的壓力始終是保持不變的。如果用戶需要顯示實(shí)際液位，也可以引入介質(zhì)溫度補(bǔ)償予以解決。實(shí)際應(yīng)用

在溫州新世紀(jì)油庫(kù)項(xiàng)目，筆者將此思路應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中。

設(shè)計(jì)條件： 2000m3油罐，直徑d=14.5m，高度h=14m。

一次表：選用溫州市伯特利儀器儀表公司的BTL-1151LT法蘭式隔爆差壓變送器，選用法蘭式是防止罐底臟物沉淀而堵塞引壓管，變送器量程0～140kPa。

二次表：選用WP系列智能光柱顯示報(bào)警儀，萬(wàn)能信號(hào)輸入，可任意改變量程，用光柱顯示液位，用數(shù)字顯示油品的噸數(shù)。以6#罐為例，S=π×r2=3.14×7.252=165m2，高為14m。在油罐頂部，設(shè)計(jì)一套液位報(bào)警裝置，防止油品滿溢，作為雙保險(xiǎn)。在應(yīng)用中由于測(cè)量值直接為噸數(shù)，故油罐不論貯存何種油品，二次表顯示的值是油罐內(nèi)油品的噸數(shù)，避免了需要測(cè)定密度進(jìn)行換算的麻煩。

一般情況油品出入庫(kù)往往是采用泵輸送經(jīng)過(guò)橢圓齒輪流量計(jì)計(jì)量，由于流量計(jì)的精度有限，最高也只有0.2級(jí)，還需測(cè)密度計(jì)算，其結(jié)果往往有些出入，從而造成計(jì)量糾紛。現(xiàn)在因?yàn)橛凸逌y(cè)量的結(jié)果為噸數(shù)，而且精度可達(dá)到0.2級(jí)甚至0.1級(jí)，因此，與容積式流量計(jì)相比，計(jì)量結(jié)果更準(zhǔn)確。雖然在小數(shù)量的油品出入庫(kù)時(shí)，由于分辨率的原因，測(cè)量的結(jié)果絕對(duì)誤差較大，但在大數(shù)量的油品出入庫(kù)時(shí)，其較高的精度和較小的相對(duì)誤差，是其它計(jì)量手段所無(wú)法比擬的，特別適合月度、季度、的盤存。實(shí)踐表明其主要優(yōu)點(diǎn)有：

① 安裝維護(hù)簡(jiǎn)單方便；

② 讀數(shù)直觀直接明確，可直接讀出油品的庫(kù)存量；

③ 免除了密度的測(cè)定和換算。注意問(wèn)題

(1)設(shè)計(jì)和安裝時(shí)應(yīng)考慮油罐底部的取壓開(kāi)孔盡可能放低，以消除溫度變化而造成的誤差，必要時(shí)引入溫度補(bǔ)償。

(2)在油罐的罐體水平截面不等的情況下（如上小下大），要考慮補(bǔ)償措施。如二次表選用WP-H80系列液位-容量控制儀。

(3)為達(dá)到一定精度，如油罐頂部裝有呼吸閥時(shí)，必須采用差壓變送器而不能采用壓力變送器。對(duì)敞口油罐或精度要求不高時(shí)，可直接采用壓力變送器以方便安裝。

(4)二次表盡量采用智能表，可方便改變量程，實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)取?/p>

(5)安裝時(shí)差壓變送器的負(fù)壓室要安裝集水器，并要經(jīng)常排污，以免積水影響準(zhǔn)確度。變送器更多有關(guān)資料：http://www.tmdps.cn/, 所有資料均來(lái)源與相關(guān)技術(shù)部門提供。