變頻器在恒流量供水控制的應(yīng)用

吳　平（江山江環(huán)化學(xué)工業(yè)有限公司,浙江　江山　324100）

變頻器在恒流量供水控制的應(yīng)用

吳平
（江山江環(huán)化學(xué)工業(yè)有限公司,浙江江山324100）

摘要：本文介紹了公司生產(chǎn)線冷凍水系統(tǒng)的用水要求，結(jié)合生產(chǎn)工藝特點采用根據(jù)流量需求、變頻器變頻恒流量調(diào)節(jié)控制的運行方式，實現(xiàn)冷凍水流量的及時調(diào)節(jié)控制，從而達到節(jié)能、保障安全生產(chǎn)的目的。

關(guān)鍵詞：冷凍水；變頻控制；流量調(diào)節(jié)；節(jié)能；安全

公司冷凍水系統(tǒng)的供水既不同于自來水供水系統(tǒng)，也區(qū)別于循環(huán)水密閉循環(huán)系統(tǒng)，常見的變頻器變頻恒壓調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)不適用。結(jié)合工藝操作特性及要求，采用變頻器變頻恒流量調(diào)節(jié)控制的運行方式，以末端關(guān)鍵用冷設(shè)備的流量作為關(guān)鍵控制點，采用關(guān)鍵用冷設(shè)備的流量作為反饋信號，PID控制、及時調(diào)節(jié)，避免了其他用冷設(shè)備用冷對關(guān)鍵用冷設(shè)備的影響，也起到了節(jié)能的效果。同時關(guān)鍵用冷設(shè)備用冷的保證，提高了系統(tǒng)反應(yīng)的安全性。

1　冷凍水系統(tǒng)變頻恒流量調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)組成：

（1）冷凍水槽：體積30m3；

（2）冷凍水泵：IS150-125-400A流量200m3/h揚程40m；電機型號：YB2-225M-445KW84.7A；

（3）制冷機組：W-YCLGF300微機螺桿式乙二醇機組；1.4用冷設(shè)備：冷凝器10～40m2不等，其中關(guān)鍵用冷設(shè)備20m2；

（4）流量計：DN50電磁流量計，24V工作電源、變送范圍0～15 m3/h、4～20mA輸出；

2　調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)組成原理

冷凍水系統(tǒng)變頻恒流量調(diào)節(jié)采用末端關(guān)鍵用冷設(shè)備的流量作為關(guān)鍵控制點，區(qū)別于恒壓供水的末端壓力控制目標(biāo)，避免了回水流量變化、管道壓差變化對末端壓力的影響。恒流量調(diào)節(jié)最終目標(biāo)是要使末端關(guān)鍵用冷設(shè)備的流量不受其他用冷設(shè)備開、停的影響。由于用水量是不定時變化的，這就要求供水量要實時跟隨用水量變化，采用PID閉環(huán)控制方法來實現(xiàn)。PID控制是比例、積分、微分控制的簡稱，因為其控制的穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)調(diào)整方便，在工程控制中廣泛應(yīng)用。PID調(diào)節(jié)是根據(jù)反饋值與給定值之間的差異，按照預(yù)先設(shè)定好的比例、積分、微分參數(shù)，自動計算輸出一個最合適的值來驅(qū)動系統(tǒng)工作，使負載最終穩(wěn)定在一個工作點上，它是一個自動跟蹤的閉環(huán)控制系統(tǒng)。變頻恒流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)以末端關(guān)鍵用冷設(shè)備的流量要求作為控制目標(biāo)：當(dāng)其他用冷設(shè)備用投用、或用水量增加時，末端關(guān)鍵用冷設(shè)備流量不足，計算后變頻器頻率升高，水泵轉(zhuǎn)速加快，供水量相應(yīng)增大；當(dāng)其他用冷設(shè)備用停用、或用水量減少時，末端關(guān)鍵用冷設(shè)備流量超流量，計算后變頻器頻率降低，水泵轉(zhuǎn)速減慢，供水量亦相應(yīng)減小，這樣就保證了末端關(guān)鍵用冷設(shè)備的流量穩(wěn)定。

冷凍水變頻恒流量控制系統(tǒng)簡圖

利用變頻器自帶的PID調(diào)節(jié)功能，無需外部的PLC、PID調(diào)節(jié)器等外部設(shè)備，控制系統(tǒng)簡單、省去了對PLC存儲容量的要求和對PID算法的編程，降低了設(shè)備成本。由于PID運算在變頻器內(nèi)部，而且PID參數(shù)的在線調(diào)試容易、方便。直接在變頻器上設(shè)定給定值、比例、積分、微分參數(shù)，反饋值也直接接到變頻器上、無需轉(zhuǎn)換。計算輸出值直接來改變變頻器的輸出，中間環(huán)節(jié)少。由于變頻器內(nèi)部自帶的PID調(diào)節(jié)器采用了優(yōu)化算法，所以使調(diào)節(jié)十分平滑、穩(wěn)定，節(jié)省了安裝調(diào)試時間。

3　變頻器的選型及功能設(shè)置：

（1）變頻器選型：正泰NVF2-55/PS4；

（2）目標(biāo)給定信號：鍵盤電位器給定；

（3）反饋信號：電磁流量計4～20mA信號；

（4）功能參數(shù)設(shè)置：

其余參數(shù)采用系統(tǒng)默認參數(shù)，根據(jù)實際作適當(dāng)調(diào)整，使電動機與變頻器相匹配、與控制回路相對應(yīng)。

4　系統(tǒng)調(diào)試：

（1）J601位置(AI1接口)J602位置(AI2接口)連接片的調(diào)整，使模擬通道AI與信號一致；

（2）調(diào)試時根據(jù)流量曲線調(diào)整比例增益（K）積分時間（Ti）微分時間（Td）。

（3）調(diào)整給定值復(fù)核參數(shù)。（流量需求季節(jié)性的變化，需對應(yīng)改變給定值）

（4）最低頻率的設(shè)定：根據(jù)泵流量（200m3/h）、制冷機機運行安全最小流量（60m3/h）的需求計算～28HZ。根據(jù)泵揚程40m及最高點用冷設(shè)備安裝位置24m復(fù)核，最低頻率28HZ可以滿足需求，設(shè)定最低頻率28HZ。

（5）節(jié)電情況測試：改造應(yīng)用后水泵基本運行在35～40HZ之間，電流在35～50A之間，大大降低了電耗，節(jié)能率達40%以上。

5　結(jié)束語

冷凍水系統(tǒng)變頻恒流量調(diào)節(jié)其中最關(guān)鍵的是PID參數(shù)的值，這些參數(shù)是要根據(jù)負載響應(yīng)的特性在現(xiàn)場設(shè)置調(diào)節(jié)的，它是PID控制的核心，直接關(guān)系到整個系統(tǒng)能否穩(wěn)定工作并達到預(yù)定的目的。冷凍水系統(tǒng)變頻恒流量調(diào)節(jié)的節(jié)能效果明顯。同時關(guān)鍵用冷設(shè)備用冷的保證，提高了整個反應(yīng)體系反應(yīng)的安全性。

參考文獻：

[1]張兆營，李兵，謝國文.基于PLC的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)研制[J].山東煤炭科技,2011(3):98-99.

[2]張燕賓.循環(huán)水系統(tǒng)的變頻調(diào)速[R].

[3]NVF2系列變頻器說明書[Z].

作者簡介：吳平(1978-)大學(xué)，工業(yè)自動化工程師、維修電工高級技師，當(dāng)前研究課題及研究方向：項目管理、設(shè)備管理、工業(yè)裝置自動化水平提升。