西門子ＭＩＣＲＯＭＡＳＴＥＲ４４０變頻器在工業給水上的應用

佟子平等

摘要：自從通用變頻器問世以來，變頻調速技術在各個領域得到了廣泛的應用。在工業上由于其技術的可行性以及簡單的維護和高效節能，所以在變頻節能上面有極大的發展空間。

關鍵詞：西門子；MM440；工業給水

興隆中密度生產所需的工業用水依靠動力車間兩臺55KW的水泵供給，一臺24小時不間斷供給，一臺停機備用。當企業正常生產時，動力車間輸出工業水的壓力足夠滿足企業生產的需要。但當停產時，這時所需工業水的用量大幅下降，而此時水泵依然輸出原有的壓力，不僅使管道內超壓造成資源的不必要浪費，而且對泵體也造成損害。針對這種情況，向公司提請建議：改造原有的電氣設計電路，在水泵上端安裝一臺變頻器，在管網的末端安裝一差壓變送器，根據差壓變送器反饋的水壓信號實時改變變頻器的輸出頻率，使管網的壓力始終保持一定。根據水泵的相似原理可知：當速度變化時，流量與轉速成正比，當一臺泵在轉速發生變化時，泵的主要性能參數將按比例定律變化，從而依靠調節轉速的方法來調節流量使電機取用的功率將大為減少。這樣當工業水用量減少時，變頻器帶動的水泵的轉數降低，不僅使泵體得到保護，而且由于電機的頻率降低、電流變小，所耗電量也減少，達到了節能的目的。

經過選型決定采用西門子MICROMASTER440系列55KW變頻器，因為西門子MM440系列變頻器具有如下優點：

1、完整的電氣保護：過壓、欠壓、過流、缺相保護、過熱保護等；

2、能耗的優化：在達到給定值后，系統會自動優化電機能耗；

控制儀表采用昌暉SWP－ND90 PID控制儀，它可同時顯示輸入、測量信號及閥位反饋信號，可自動跟隨外部給定值進行控制輸出。壓力變送器采用美國BANNA產品，所使用的供電電壓為24V DCZ線制的4－20mA輸出。這樣經過整體配置就形成控制儀表－變頻器－水泵－壓力變送器這樣結構的閉環控制。

一、儀表參數的設置

根據壓力設定，管網恒壓的PID運算都需在昌暉儀表上進行，所以儀表的參數設定非常重要，否則會造成壓力不穩。根據需要設定儀表的P值為12.5，I設為40S。而由于微分的作用是反映誤差信號的變化率，能產生超前的控制作用，對系統控制具有預見性。對于管網恒壓的控制不太適合所以無需設置。管道的壓力設定為3.5公斤，外部模擬量信號輸入類型設為4－20mA。

二、變頻器參數的設置

設置MM440變頻器參數如下表：

首先根據電機銘牌設置變頻器P0304、P0305、P0307、P0310、P0311參數，使變頻器對電機進行自動優化。變頻器的加速時間設為10S，在10秒內從OHz啟動到管網達到設置壓力值時所需的頻率，以減少瞬間啟動電機造成大電流對變頻器的沖擊。模擬量輸入為接收昌暉儀表輸出的0-20mA，而輸出的信號是根據儀表設定的壓力值與管網上安裝的壓力變送器反饋的信號自動進行PID運算。這樣當管網上的壓力高于儀表設定的值時變頻器自動降頻，而當管網上的壓力低于儀表設定的壓力值時變頻器又自動提高頻率，從而使管網的壓力與設定值基本一致，達到設計時管道所需的壓力要求。

三、繪制電氣原理圖

電氣原理圖如下表：

電氣說明：在電氣柜上安裝一選擇開關與急停按鈕，當水泵不需工作時使KMl回路斷開，變頻器斷電。另外由變頻器內部繼電器觸點控制K2，當變頻器發生過流、內部故障時在柜門上發出聲、光報警。另外由于變頻器會對電網產生高次諧波，所以在變頻器的進線端安裝一電抗器，以抑制電網電壓波形畸變對變頻器的損害，另外通過對諧波的濾波作用可以改善功率因數，從而減少諧波電流對電網的污染。

四、結束語

近幾年來隨著變頻器的普及，變頻節能技術在國內也得到了廣泛的應用。通過改變電機的運轉頻率，從而實現氣體、水的壓力與流量的恒定等，實現了節能的目的。通過對動力車間工業水變頻節能的改造不僅使單臺

泵每年節能30％左右，實現了全自動的控制，而且大大降低了操作人員的勞動強度，減少了機械部分的沖擊，延長了水泵的使用壽命，當初所投入的資金三年內全部收回，取得了良好的經濟效益。