变频闭环控制技术在葛店选煤厂的应用.pdf

中国西部科技2 0 0 9 年1 0 月 上旬 第0 8 卷第2 8 期总第1 8 9 期 变频闭环控制技术在葛店选煤厂的应用 张灿徐进黄文欢 河南神火集团葛店选煤厂，河南永城4 7 6 6 0 0 摘要随着电力电子技术的飞速发展，变频调速技术已日臻完善。它不仅仅可以大幅度节能，而且在改善机械性能、 实现完善的自动控制、环境保护等多方面都有显著的效果。特别是对水泵的节能改造目前已在工业领域中广泛推广，其 平均节电5 0 ％以上。 关键词变频器；节能；闭环控制；循环泵；P I D l变频器节能原理 以往水泵的流鬣是通过阀门来调节，大量的能量通过 阀门调节向白浪费。据统计，目前使用的水泵大约有2 5 ～ 6 0 ％的能量是无谓消耗。根据水泵原理我们知道水泵的能量 与转速一次方成J F 比，压力与转速二次方成正比，轴功率 与转速三次方成正比，即 Q 2 ／Q ， n 2 ／n 。 式1 } 1 2 ／H ． n z ／n 。 L 式2 P 2 ／P ， n 2 ／n ． 3 式3 图1 中，曲线①、③为水泵在不同阻力下的特性曲线。 曲线②、④为j 二频、变频状态下的流量与压力关系曲线。 水泵工作在A 点时，轴功率P l 等于Q l 、H 1 的乘积，即与图中 面积A Q I O H l A 成正比。若要将流量从Q 1 降到Q 2 时，如用闸阀 调节，则工作点由A 移到B ，流量下降，压力上升，轴功率 减少不多；若采用变频调速，则工作点由A 移动N c ，在满 足同样流量Q 2 的情况下，压力也下降，轴功率大大降低。 假设电机的运行频率由工频下调至U 4 5 H z ，则 节电率 电机工频功率一电机变频功率 ／电机工频功 率 w I 鞠一W 变顿 ／w 。顿 l 一 4 5 ／5 0 3 2 7 ％ ，珏 ⋯或 ⋯H 1 - ⋯O ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯Q 2 ⋯一Q l ⋯⋯⋯⋯⋯Q 圈1 2 设备基本情况与改造方案 收稿日期2 0 0 9 0 8 2 5 修回日期2 0 0 9 0 9 2 3 作者简介张灿 1 9 7 3 一 ，男．河南永城籍，助理工程师。 4 2 2 ．1 现有设备情况 选煤厂有1 8 5 K W 循环泵两台，采用软启动器起动，长期 处于高速运行状态，电流2 8 0 A ，能耗很大。因不能调节速 度，循环水‘直从沉降池往外溢出，从回流管道逆流到循 环泵进u 处的储液池，使循环泵长期低效率工作，造成大 量能源浪费 见图1 ，为响应国家节约犁社会号召以及省 发改委3 5 1 5 节能文件要求，决定进行节能改造。 2 ．2 具体改造方案如下 保留原有的软启动装置，和变频器一起控制电机，软启 动作为_ L 频旁路用。当变频器有故障时，改为软启动运行。 安装方式采用一台变频器带一台循环泵的方式。具体 改造办法为关闭回流阀，采用水位闭环控制方式，在池 内壁上安装液位传感器，利用变频器的P I D 调节功能，当水 位到达时，变频器频率卜．降，循环泵以低速运转，水位越 高，转速越低；水位越低，转速越高。同时将水位信号传 送给控制柜，使操作人员能实时了解液位状况。通过此控 制保持循环池内的循环基本不变。 3技术的优点 现在有很多企业已经采用新型的大功率变频调速装置 拖动水泵，取得了良好的应用效果。本厂选用的变频器为 美国E M E R S O N 公司产品，该产品具有以下优点 1 电路板采用三层防护处理，具有防尘，抗潮，抗 干扰等功效，针对我们选煤厂的恶劣工作环境 高煤尘、 高潮湿度，强干扰 ，同时采用先进的电路结构设计，减 少了输出侧的电流谐波，提高了功率凶数，解决了对电网 的谐波污染，无需任何滤波或功率凶数的补偿。 2 电动机实现了真l F 的软启动、软停止，变频器提 供给电机的无谐波干扰的正弦波电流，峰值电流和峰值时问 大为减少，町消除对电网和负载的冲击，避免产生操作过电 压而损伤电机绝缘，延长了电动机和风机、水泉的使用寿 命。同时，变频器设置』乓振点跳转频率，避免了水泵处于共 振点运行的可能性，使水泵工作平稳，轴承磨损减少，启动 平滑，消除了机械的冲击力，提高了设备的使用寿命。 3 变频器自身保护功能完善，同原来继电保护比 较，保护功能更多，更灵敏，瞬间过流保护 超过2 0 0 ％额定 下转第7 5 页 万方数据 时还可以防范于未然。尊重学生是班主任工作的前提和基 础，班主任应该牢固树立学生主体观和教育科学观，放下 “先生”的架子，主动走入学生行列，才能在工作中建立 起一种和谐的师生关系，真正地做到尊生、信生、爱生， 使日益淡薄的亲情、温情、师生情，重新回到我们身边。 S 全面要求学生 大学生正处在成长发育时期，他们的知识储备和生活 能力不完备，还没有形成良好的个性和正确的情感，人生 观和价值观尚待形成。他们的言行中总是表现出这样或那 样的问题，他们的诸多行为应由家长、学校和社会按照教 育规律加以引导或控制。只有这样，他们才能有效地完成 由“自然人”向“社会人”的过渡获得继续发展的各种能 力。如果班丰仟在教育中埘学生没有严格要求，那实现教 书育人的目的就会成为一句空话。但是严格教育一定要以 关爱学生为基础。一是班主任要善于在尊重关爱学生的基 础上对学生提出严格要求，没有这一基础，学牛有时很难 接受严格要求，共至产生情感上的对市。所谓亲其师彳。能 信其道，教育措施才显得有力。二是要善于在严格要求的 过程中去体现对学生的尊重关爱，积极为学生达到一定的 要求提供及时的帮助和指导，当他们需要的时候，努力创 造条件，使他们获得成功。三是班丰仟对学生不仅要做到 关爱得体，也要做到严而有理、严而有度、严而有方、严 而有恒，即对学生提出的要求要合理，不能超越学牛身心 发展水平，要善于通过各种方式把班主任提出的要求转变 为学生的自我要求。要求一旦被大家赞同并付诸实施，就 要坚持贯彻到底。 教师给学生传授知识，但更重要的是教学生如何做 人。孔子曾说过“其身正，不令而行，其身不正，虽令 不从。”教师应该衣着整洁、大方，举止端庄，语言文 明，礼貌待人，以身作则，为人师表。在学生的心目中， 教师的言行往往就足道德的标准。一个好的教师，在学生 眼中就是智慧的象征、人格的象征，可以说教师的思想、 行为、作风和品质，每时每刻都在感染、熏陶和影响学 生。班主任是学生在学校期间接触最多、给学生影响最大 的教师，班丰任对学生的态度，不但对学生各方面的发展 影响巨大，甚至会影响到学生的一生。班主任更要有做人 的威望，人格的力量，令学生所敬佩。同时又要以自身最 佳的思想境界、精神状态和行为表现，积极地影响和教育 学生，使他们健康地成长。班主任肩负着教育和管理学生 的重任，必须不断地学习和探索，尤其是转变自己的思想 观念，适应“以人为本”的教育理念，才能把班主任工作 做好。总之，班主任工作是一个复杂的工程，同时也是一 个动态发展的工程。它需要班主任用心去经营，用心去构 建。 参考文献 [ 1 ] 李立红．高职院校班主任工作技巧研究C J ] ．中国青年研 究，2 0 0 9 。 4 ． 西6 幻c t t i 襄羔羔童| ；；；蔓a q 望墅篓蔓嘲塞蔓兰鱼堕塑垒垒墅墅茎薹蔓苎望望堕璺Q 鬯鱼蔓塞塞熏蔓蔓 璺壁垒垒旦熨曼避墨妻蔓曼妻童堕受笪篓曼塞熏羔妻苎曼塑空Q 叟篓篓蔓 童妻囊亘i i i 墅 上接第4 2 页电流峰值 1 0 l I s ，动作有效过流保护 1 5 0 ％额定电流 3 s 动作，过载保护 1 2 0 ％额定电流 l m i n 动 作，大大加强了对电动机的保护。 4 调速工段内的设备调节和优化控制由D C S 完成， 与集控系统完美结合，通过R S 4 8 5 和R S 2 3 2 接u 与集控系统 通讯，并通过集控系统实时监控循环的泵工作情况。D C S 负 责采集模拟量、开关量等信号，变频器输出的模拟量、开 关量信号全部进入D C S 系统，形成闭环控制，同时实现相关 辅机联锁功能等。 5 采用变频调节，实现了阀门全开，减少了阀门节 流损失，且能均匀调速，满足调峰需要，节约了大量的电 能，具有显著的节电效果。 6 整机的运行噪音改善明显采用液力耦合器时， 无论低速高速，由于电机均处于一L 频运行，整机的噪音明 显，达到9 0 d B 左右，但是进行变频改造后，整机的运行频 率下降至4 0 H z 左右，电机的运行噪音明显卜．降，低于 8 0 d B ，在低速运行时基本上听／f i 到噪音，达到6 5 d B 以下，大 大改善了现场的噪音污染。 7 由于电机降低速度运行以及工作在高效率区，电 机的温升和轴承温升下降明显电机温升由采用液力耦合 器时的5 9 ℃下降至4 4 “ 2 ，电机的前后轴承的温度都有相应 的下降，延长了循环水系统的使片J 寿命。 8 低负荷下转速降低，减少了机械部分的磨损和振 动，延长了循环泵大修周期，可节省大量的检修费用。 9 日常维护保养J 作鼍和费用下降采用液力耦合 器估计每年的维护费用在2 万元左右，采用变频器后，这项 费用卜．降为数千元左右。 1 0 调速范围采用液力耦合器调速范围具有相当 大的限制，采用变频器后，实现智能调速，系统调频范围 O ～5 0 H z ，大大地增强了工艺调节能力。 4节能分析 按平均运行4 0 - 4 5 t t Z ，电流由2 8 0 A 降到2 4 0 A 以下，节电 按2 0 9 6 计算，每年节省功率为 P I ．7 3 2 U I 3 0 ％2 0 3 0 1 2 P I ．7 3 2 0 ．3 8 2 8 0 3 0 ％2 0 3 0 1 2 3 9 8 0 5 5 每年节约电费按每度电0 ．6 元计算约节电2 3 8 8 3 3 元，一 年内收回投资，同时保护水泵，减少维修量，提高了生产 效率。 5结束语 交流变频调速技术是集电子、自动控制、微电子、电 机学等技术为一体的先进产品。随着科技的发展，变频器 技术的成熟，以及其优异的调速性能、显著的节能效果， 已广泛应用于各行各业，是电气传动的发展方向。变频器 不仅具有对电网冲击小，而且节能，是未来电气行业对电 动机传动的首选调速设备。 参考文献 略 7 3 万方数据 变频闭环控制技术在葛店选煤厂的应用变频闭环控制技术在葛店选煤厂的应用 作者张灿， 徐进， 黄文欢 作者单位河南神火集团葛店选煤厂,河南,永城,476600 刊名 中国西部科技 英文刊名SCIENCE AND TECHNOLOGY OF WEST CHINA 年，卷期2009，828 引用次数0次 相似文献10条相似文献10条 1.期刊论文 吴培森.王毅 供热系统循环水泵电机采用变频器调速运行节能的探讨与实践 -实验室科学2007,““4 供热系统热水锅炉的鼓、引风电机采用变频器调速运行节能较为普遍.一般循环水泵电机不采用变频器调速运行,认为其节能空间不大.其实不然,特 别是两台循环水泵电机均采用变频器调速并联运行,节能效果更为显著. 2.期刊论文 李德林.LI De-lin 变频器在节能方面的应用和节能原理 -电气开关2006,441 论述了变频器在节能方面的应用和节能原理 3.期刊论文 顾允中 浅谈变频器在水泥厂节能中的应用 -江苏建材2008,““2 大功率变频器分为“高-低-高“式变频器、“高-低“式变频器、“高-高“式变频器,根据水泥厂设备特点和负载特性,选择并适用合适的大功率变频器控 制风机调节风量,能达到显著的节能效果.在设计和使用大功率变频器时,应注意外部环境、外部配置及电气配线. 4.期刊论文 李利.杜秀兰.卢铮 软起动器、变频器在节能空调中的应用 -电工文摘2009,““5 本文首先论述了采用“节能空调“的必要性;其次,分析了实现“节能空调“的多种途径,论述了采用变流量系统和变风量系统是实现“节能空调“非常有效 的一种措施,确定了实现变流量和变风量系统的最佳途径最后,论述了软起动器、变频器在“节能空调“中的应用,并给出了典型的空调变流量DDc控制原理 图和变风量系统组合式空调DDc控制原理图. 5.期刊论文 基于功率因数的通用变频器节能原理及应用 -西安科技大学学报2006,262 在实际应用中作为节能标志的功率因数没能被充分重视,以致于通用变频器没能合理应用.针对现有文献对交流电动机变频调速节能的功率因数研究 和应用研究甚少的情况,笔者从提高功率因数谈起,研究了交流电动机在一般工况和通用变频器在变频调速情况下功率因数的变化情况,并对它们作以简单 比较,以使通用变频器合理应用,取得良好的经济效益. 6.期刊论文 张国东.魏龙.Zhang Guodong.Wei Long PLC与变频器在冷却塔中的节能应用 -制冷与空调（四川） 2009,232 冷却塔被广泛地应用于中央空调的冷却水系统,研究冷却塔的节能是实现中央空调总体节能中不可忽视的任务.介绍了一种由PLC与变频器在冷却塔节 能系统中的应用分析了冷却塔风机变频调速的节能原理,以及PLC控制下变频调速系统和控制过程. 7.期刊论文 黄柏成.Huang Baicheng 基于矩阵变频器的电梯节能控制系统 -自动化与信息工程2007,281 电梯是城市能源消耗的大户,中国电梯的年产量在10万台以上,如何生产节能电梯是需要面对的一个问题.电梯普遍采用交流-直流-交流变频器驱动交 流电机的控制系统,它的节能效果不是很明显,因此,电梯的节能有巨大的潜力.结合电梯控制系统中能量消耗和能量反馈的分析,对电梯的控制工作原理进 行了研究,总结了使用矩阵变频器的电梯节能控制系统. 8.期刊论文 王灯花.张海明 有效利用变频器节能作用 -黑龙江科技信息2009,““23 随着电力电子技术的发展,变频器的各项技术性能也得到拓宽和提高,对于目前低压变频器,投资较低、效益高,一年左右就可以收回投资而被广泛应 用.随着目前国产高压变频器的迅速发展,使得变频器的性能价格比大大提高,为利用变频器进行节能技术改造提供了更加广阔的前景. 9.期刊论文 刘兴旺.杜会柱.杨勇伟 变频器驱动在水泥行业节能的分析 -河南建材2009,““5 介绍变频技术的发展概况,对利用变频器调速节能进行分析,结合水泥行业变频器的安装调试谈了体会. 10.期刊论文 胡晓波.HU Xiao-bo 基于PLC和变频器的水源热泵节能控制系统 -制冷空调与电力机械2009,301 水源热泵作为一种用地下恒温水源代替冷却塔的高效节能空调,在实际应用中,还应充分考虑主机、冷水泵和冷却水泵等消耗能量设备的节能问题.本 文重点阐述了水源热泵系统中冷水和冷却水系统的变频节能原理、闭环节能控制方案和对控制系统的设计. 本文链接 下载时间2010年6月3日