乳化泵智能變頻裝置的應(yīng)用

曹士峰,孫化柏（棗莊大興礦業(yè)有限責(zé)任公司,山東　棗莊　277319）

乳化泵智能變頻裝置的應(yīng)用

曹士峰,孫化柏
（棗莊大興礦業(yè)有限責(zé)任公司,山東棗莊277319）

介紹乳化泵智能變頻裝置，使泵站動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變頻自動(dòng)運(yùn)行功能，同時(shí)乳化液的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與自動(dòng)配制，能夠相對(duì)封閉系統(tǒng)箱體，減少工作面雜質(zhì)的入侵，既保證了乳化液的純度，又大大減少了雜質(zhì)對(duì)設(shè)備的侵害，取得了良好效果。

乳化泵智能變頻裝置；PID控制；乳化液泵站改造

1　引言

乳化液泵用于煤礦采煤工作面，工作原理為靠曲軸的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)吸液和排液，乳化液由95%的水加5%的乳化油組成，為液壓支架或單體液壓支柱提供高壓液體實(shí)現(xiàn)支架或支柱油缸的伸縮。

正常情況下每個(gè)工作面配置2臺(tái)乳化液泵,供液壓力一般為18～30MPa,每臺(tái)乳化泵配套安裝一臺(tái)礦用隔爆型真空電磁啟動(dòng)器作為控制開(kāi)關(guān)，管路選用直徑25mm～31.5mm高壓膠管，泵站位置一般設(shè)在進(jìn)風(fēng)巷，為確保乳化液濃度保持在在3～5%，泵站司機(jī)隨身攜帶折光儀進(jìn)行檢查。

2　問(wèn)題提出

針對(duì)礦井實(shí)際情況及設(shè)備存在問(wèn)題，經(jīng)過(guò)多方面論證，乳化泵作為定型設(shè)備機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)改造困難較大，只能在電氣控制系統(tǒng)方面進(jìn)行改進(jìn)，最終確定在原QBZ系列礦用隔爆型真空電磁起動(dòng)器控制系統(tǒng)供電線路基礎(chǔ)上，更換成乳化泵智能變頻裝置，從而使泵站動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變頻自動(dòng)運(yùn)行功能，同時(shí)乳化液的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與自動(dòng)配制，能夠相對(duì)封閉系統(tǒng)箱體，減少工作面雜質(zhì)入侵，既保證了乳化液的純度，又大大減少了雜質(zhì)對(duì)設(shè)備的侵害，取得了良好效果。

3　控制方案及參數(shù)設(shè)置

根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研及現(xiàn)場(chǎng)使用條件確定使用意大利SINUSPENTA系列變頻器的PID控制功能實(shí)現(xiàn)恒壓供水控制，用變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速以保證水的壓力恒定。通常采用的方案是將反饋量輸入給智能PID調(diào)節(jié)器儀表或PLC，然后經(jīng)過(guò)計(jì)算調(diào)節(jié)，輸出執(zhí)行量給變頻器，再控制水泵。而SINUSPENTA系列多功能交流變頻器集成PID控制器，用戶只需將壓力反饋量給變頻器，變頻器通過(guò)內(nèi)部調(diào)節(jié)計(jì)算，直接控制水泵，這大大節(jié)約了用戶的施工與改造成本。另外，SINUSPENTA系列變頻器還可用于溫度、流量、水位等的控制。

為了方便設(shè)置Penta變頻器，可激活啟動(dòng)菜單，使用向?qū)?duì)所連接馬達(dá)及控制的主要參數(shù)進(jìn)行編程。其激活與否取決于啟動(dòng)菜單模式下參數(shù)P265的設(shè)置。

啟動(dòng)菜單中可設(shè)置的參數(shù)包括：

參數(shù)　說(shuō)明　使能C008　額定電源電壓C010　控制算法的類型C013　V/f模式類型　[僅當(dāng)IFD有效時(shí)] C015　額定馬達(dá)頻率C016　額定馬達(dá)轉(zhuǎn)速C017　額定馬達(dá)功率C018　額定馬達(dá)電流C019　額定馬達(dá)電壓C028　最小馬達(dá)速度C029　最大馬達(dá)速度C034　電壓預(yù)升壓　[僅當(dāng)IFD有效時(shí)] P009　加速斜坡時(shí)間

P010　減速斜坡時(shí)間C043　加速時(shí)電流限值　[僅當(dāng)IFD有效時(shí)] C044　恒轉(zhuǎn)速時(shí)電流限值　[僅當(dāng)IFD有效時(shí)] C045　減速時(shí)電流限值　[僅當(dāng)IFD有效時(shí)] C265　馬達(dá)1的馬達(dá)熱保護(hù)C291　PID運(yùn)行模式C285　PID基準(zhǔn)選擇1　[僅當(dāng)IFD有效時(shí)] C288　PID基準(zhǔn)反饋1　[僅當(dāng)IFD有效時(shí)] P267　預(yù)設(shè)PID測(cè)量單位　[僅當(dāng)IFD有效時(shí)] P257　PID測(cè)量標(biāo)度系數(shù)　[僅當(dāng)IFD有效時(shí)] P236　PID最大輸出值　[僅當(dāng)IFD有效時(shí)] P237　PID最小輸出值　[僅當(dāng)IFD有效時(shí)] P237a　使能PID喚醒　[僅當(dāng)IFD有效時(shí)] P237b　PID喚醒級(jí)別　[僅當(dāng)IFD有效時(shí)] P255　啟動(dòng)禁用延遲，如果PID輸出=P237　[僅當(dāng)IFD有效時(shí)]

在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器問(wèn)世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或不能通過(guò)有效的測(cè)量手段來(lái)獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。

4　應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

（1）起動(dòng)方便無(wú)沖擊電流，自動(dòng)調(diào)節(jié)、壓力恒定、噪音低、機(jī)件磨損少、機(jī)器運(yùn)行平穩(wěn)。

（2）能夠在系統(tǒng)閉環(huán)工作狀態(tài)下使泵組實(shí)現(xiàn)恒壓變量自動(dòng)控制，保證系統(tǒng)工作壓力的同時(shí)，極大地提高了乳化泵組的做功效率，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

（3）對(duì)液壓支柱用乳化液液體濃度進(jìn)行精確監(jiān)控并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配液，延長(zhǎng)液壓支柱使用壽命。

（4）對(duì)電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控并對(duì)系統(tǒng)故障自診斷，從而保證設(shè)備的正常運(yùn)行和便于維護(hù)。

（5）減少設(shè)備的無(wú)功損耗和機(jī)械磨損，延長(zhǎng)乳化泵的使用壽命。

5　結(jié)論

對(duì)乳化液泵站進(jìn)行改造后，不但操作方便、簡(jiǎn)單、維護(hù)量小，而且有顯著的節(jié)能效果，并且實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化調(diào)節(jié)，達(dá)到高效節(jié)能，符合國(guó)家節(jié)能減排要求。

曹士峰（1967—），山東棗莊人，1988年畢業(yè)于安徽大學(xué)，助理工程師。