SINAMICS V20變頻器恒壓供水系統的設計及在高溫燒結爐中的應用

涂昌銀，楊勇，董傳懷

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SINAMICS V20變頻器恒壓供水系統的設計及在高溫燒結爐中的應用

涂昌銀，楊勇，董傳懷

（中國工程物理研究院材料研究所，四川 綿陽 621907）

通過變頻恒壓供水系統原理及組成結構，提出了采用西門子V20變頻器實現恒壓供水，此設計結構簡單，運行穩定可靠，節能效果好。經使用證明，該系統具有高度的可靠性，極大地提高了高溫燒結爐冷卻水的供應質量，并且減少了人為因素的影響，具有較好的經濟效益。

V20變頻器；恒壓供水；自動控制；高溫燒結爐

1 概述

隨著社會的進步與工業的發展，各種高溫燒結爐應運而生，對冷卻水供應質量越來越高，再加上目前水資源緊缺，利用先進的自動化技術、控制技術，設計高性能、高節能、能適應不同領域的恒壓供水系統成為必然的趨勢。恒壓供水控制系統的技術方案比較成熟，實現方法也比較多，有單片機控制、人機界面和PLC整合應用[1-2]等，其原理和控制思路都是采用水壓反饋控制。本文采用西門子V20變頻器閉環PID控制，主要體現V20變頻器集成應用技術方案，能提供完善的自動化系統。

2 系統設計

2.1 恒壓供水原理

恒壓供水原理如圖1所示。根據高溫燒結爐工作要求設定給定水壓力（單位為MPa），通過電位器（4.7K）設定需要的壓力給V20變頻器，壓力變送器采集實際壓力值給壓力反饋儀表（XMT607智能變送儀），壓力反饋儀表通過此壓力轉換成0～20 mA的信號給V20變頻器，V20變頻器連接宏Cn008-PID進行自動調節。控制變頻器拖動水泵電機輸出不同轉速，達到調節供水管道壓力的控制效果。恒壓供水原理圖如圖1所示。

圖1 恒壓供水原理圖

圖2 連接宏Cn008-PID控制與模擬量組合

2.2 V20變頻器連接宏Cn008-PID控制原理

V20變頻器通過電位器設置固定的壓力目標值，使用0～20 mA管道壓力反饋構成的PID恒壓供水系統。連接宏Cn008-PID控制與模擬量組合如圖2所示。

V20變頻器各參數、功能、設定值如表1所示。通過反復調試各個參數，可達到需要的設計值。

3 恒壓供水系統應用實例

工廠有三臺高溫燒結爐，是工廠關鍵產品生產的重要設備，高溫燒結爐冷卻采用的是自來水，高溫爐的冷卻水壓力要求在0.2 MPa，當一臺高溫爐工作時，自來水壓力符合要求，但當三臺爐同時工作就滿足不了壓力要求，所以，在此基礎上增加了一臺增壓泵，是全壓啟動，雖然解決了壓力問題，但壓力不可控制，而且還浪費水，壓力靠人為去調節每臺爐子進水閥的大小去控制水壓（0.2 MPa）。冷卻水進出控制管路如圖3所示。

表1 V20變頻器主要參數

參數功能設定值備注 P0010調試參數30出廠設置 P0970工廠復位1參數復位 P0304[0]電機額定電壓/V380電機銘牌上的值 P0305[0]電機額定電流/A8.30電機銘牌上的值 P0307[0]電機額定功率/kW4.00電機銘牌上的值 P0310[0]電機額定頻率/Hz50.00電機銘牌上的值 P0311[0]電機額定轉速/rpm2 900電機銘牌上的值 CnXXX連接宏-Cn008PID控制與模擬量參考組合 ApXXX應用宏-Ap010普通水泵應用 P1080[0]最小頻率/Hz5 P1082[0]最大頻率/Hz50 P0003用戶訪問級別3專家訪問級別 P0010調試參數1快速調試 P3900快速調試結束3僅對電機數據快速調試結束 P1900選擇電機數據識別2靜止時識別所有參數 P0756[0][1]模擬量輸入類型2單極性電流輸入（0～20 mA） P0757[0][1]模擬量輸入定標[0]0.00 [1]3.90模擬量通道2 P0761[0][1]模擬量輸入死區的寬度[0]0.00 [1]3.90模擬量通道2 P0753[0][1]模擬量輸入的平滑濾波時間（ms）[0]10 [1]300可減少信號抖動，延遲對模擬量輸入的響應 P0701[0]端子DI1使用BIC0連接功能99自由停車 P0840[0]端子DI1設置為啟動使能722.0自由停車 P0852[0]端子DI1設置為脈沖使能722.0自由停車 P2280比例增益2PID P2285積分時間/s3.5PID P2365[0]休眠使能1休眠模式 P2366[0]電機停止前延時/s5休眠模式 P2367[0]電機啟動前延時/s2休眠模式 P1080最小頻率/Hz5低于此頻率變頻器停止輸出

西門子V20變頻器控制高溫燒結爐冷卻水管路如圖4所示。在原來手動控制燒結爐冷卻水基礎上，提出了循環水恒壓供水，利用西門子V20變頻器恒壓供水系統解決這個問題，此系統通過電位器設定需求壓力（0.2 MPa），無論一臺高溫燒結爐工作還是二臺、三臺都可自動調節壓力，保證在設定的壓力值下運行。

圖3 手動調節控制高溫燒結爐冷卻水管路

圖4 西門子V20變頻器控制高溫燒結爐冷卻水管路

4 結束語

西門子V20變頻器應用完成了恒壓供水系統的功能并滿足工程要求，此設計結構簡單，操作方便，既滿足了恒壓要求，又節約了成本，V20變頻器用于小型的自動控制系統是很好的選擇。

［1］代續續，劉奇，宋昊明.變頻器冷卻系統改造［J］.機械研究與應用，2009，25（04）：17-19.

［2］劉明.基于PLC和組態軟件的水廠加藥自動控制系統［J］.中國設備工程，2017（02）：102-103.

2095－6835（2019）01－0150－02

TP273

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.01.150

〔編輯：張思楠〕