SINAMICS V20變頻器恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及在高溫?zé)Y(jié)爐中的應(yīng)用

涂昌銀，楊勇，董傳懷

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SINAMICS V20變頻器恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及在高溫?zé)Y(jié)爐中的應(yīng)用

涂昌銀，楊勇，董傳懷

（中國(guó)工程物理研究院材料研究所，四川 綿陽(yáng) 621907）

通過變頻恒壓供水系統(tǒng)原理及組成結(jié)構(gòu)，提出了采用西門子V20變頻器實(shí)現(xiàn)恒壓供水，此設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，節(jié)能效果好。經(jīng)使用證明，該系統(tǒng)具有高度的可靠性，極大地提高了高溫?zé)Y(jié)爐冷卻水的供應(yīng)質(zhì)量，并且減少了人為因素的影響，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

V20變頻器；恒壓供水；自動(dòng)控制；高溫?zé)Y(jié)爐

1 概述

隨著社會(huì)的進(jìn)步與工業(yè)的發(fā)展，各種高溫?zé)Y(jié)爐應(yīng)運(yùn)而生，對(duì)冷卻水供應(yīng)質(zhì)量越來越高，再加上目前水資源緊缺，利用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、控制技術(shù)，設(shè)計(jì)高性能、高節(jié)能、能適應(yīng)不同領(lǐng)域的恒壓供水系統(tǒng)成為必然的趨勢(shì)。恒壓供水控制系統(tǒng)的技術(shù)方案比較成熟，實(shí)現(xiàn)方法也比較多，有單片機(jī)控制、人機(jī)界面和PLC整合應(yīng)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(huán)PID控制，主要體現(xiàn)V20變頻器集成應(yīng)用技術(shù)方案，能提供完善的自動(dòng)化系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 恒壓供水原理

恒壓供水原理如圖1所示。根據(jù)高溫?zé)Y(jié)爐工作要求設(shè)定給定水壓力（單位為MPa），通過電位器（4.7K）設(shè)定需要的壓力給V20變頻器，壓力變送器采集實(shí)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(zhuǎn)換成0～20 mA的信號(hào)給V20變頻器，V20變頻器連接宏Cn008-PID進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)?？刂谱冾l器拖動(dòng)水泵電機(jī)輸出不同轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)節(jié)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(shè)置固定的壓力目標(biāo)值，使用0～20 mA管道壓力反饋構(gòu)成的PID恒壓供水系統(tǒng)。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(shù)、功能、設(shè)定值如表1所示。通過反復(fù)調(diào)試各個(gè)參數(shù)，可達(dá)到需要的設(shè)計(jì)值。

3 恒壓供水系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例

工廠有三臺(tái)高溫?zé)Y(jié)爐，是工廠關(guān)鍵產(chǎn)品生產(chǎn)的重要設(shè)備，高溫?zé)Y(jié)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(dāng)一臺(tái)高溫爐工作時(shí)，自來水壓力符合要求，但當(dāng)三臺(tái)爐同時(shí)工作就滿足不了壓力要求，所以，在此基礎(chǔ)上增加了一臺(tái)增壓泵，是全壓?jiǎn)?dòng)，雖然解決了壓力問題，但壓力不可控制，而且還浪費(fèi)水，壓力靠人為去調(diào)節(jié)每臺(tái)爐子進(jìn)水閥的大小去控制水壓（0.2 MPa）。冷卻水進(jìn)出控制管路如圖3所示。

表1 V20變頻器主要參數(shù)

參數(shù)功能設(shè)定值備注 P0010調(diào)試參數(shù)30出廠設(shè)置 P0970工廠復(fù)位1參數(shù)復(fù)位 P0304[0]電機(jī)額定電壓/V380電機(jī)銘牌上的值 P0305[0]電機(jī)額定電流/A8.30電機(jī)銘牌上的值 P0307[0]電機(jī)額定功率/kW4.00電機(jī)銘牌上的值 P0310[0]電機(jī)額定頻率/Hz50.00電機(jī)銘牌上的值 P0311[0]電機(jī)額定轉(zhuǎn)速/rpm2 900電機(jī)銘牌上的值 CnXXX連接宏-Cn008PID控制與模擬量參考組合 ApXXX應(yīng)用宏-Ap010普通水泵應(yīng)用 P1080[0]最小頻率/Hz5 P1082[0]最大頻率/Hz50 P0003用戶訪問級(jí)別3專家訪問級(jí)別 P0010調(diào)試參數(shù)1快速調(diào)試 P3900快速調(diào)試結(jié)束3僅對(duì)電機(jī)數(shù)據(jù)快速調(diào)試結(jié)束 P1900選擇電機(jī)數(shù)據(jù)識(shí)別2靜止時(shí)識(shí)別所有參數(shù) 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(biāo)[0]0.00 [1]3.90模擬量通道2 P0761[0][1]模擬量輸入死區(qū)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(shí)間（ms）[0]10 [1]300可減少信號(hào)抖動(dòng)，延遲對(duì)模擬量輸入的響應(yīng) P0701[0]端子DI1使用BIC0連接功能99自由停車 P0840[0]端子DI1設(shè)置為啟動(dòng)使能722.0自由停車 P0852[0]端子DI1設(shè)置為脈沖使能722.0自由停車 P2280比例增益2PID P2285積分時(shí)間/s3.5PID P2365[0]休眠使能1休眠模式 P2366[0]電機(jī)停止前延時(shí)/s5休眠模式 P2367[0]電機(jī)啟動(dòng)前延時(shí)/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?zé)Y(jié)爐冷卻水管路如圖4所示。在原來手動(dòng)控制燒結(jié)爐冷卻水基礎(chǔ)上，提出了循環(huán)水恒壓供水，利用西門子V20變頻器恒壓供水系統(tǒng)解決這個(gè)問題，此系統(tǒng)通過電位器設(shè)定需求壓力（0.2 MPa），無論一臺(tái)高溫?zé)Y(jié)爐工作還是二臺(tái)、三臺(tái)都可自動(dòng)調(diào)節(jié)壓力，保證在設(shè)定的壓力值下運(yùn)行。

圖3 手動(dòng)調(diào)節(jié)控制高溫?zé)Y(jié)爐冷卻水管路

圖4 西門子V20變頻器控制高溫?zé)Y(jié)爐冷卻水管路

4 結(jié)束語(yǔ)

西門子V20變頻器應(yīng)用完成了恒壓供水系統(tǒng)的功能并滿足工程要求，此設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，既滿足了恒壓要求，又節(jié)約了成本，V20變頻器用于小型的自動(dòng)控制系統(tǒng)是很好的選擇。

［1］代續(xù)續(xù)，劉奇，宋昊明.變頻器冷卻系統(tǒng)改造［J］.機(jī)械研究與應(yīng)用，2009，25（04）：17-19.

［2］劉明.基于PLC和組態(tài)軟件的水廠加藥自動(dòng)控制系統(tǒng)［J］.中國(guó)設(shè)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〕