變頻恒壓供水控制系統(tǒng)在軋鋼廠中的應(yīng)用研究

王斌生，張園園，張 忠，孫宏強(qiáng)

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司臨汾分公司，山西 臨汾 041000）

軋鋼廠供水安全事故會(huì)直接影響企業(yè)高效生產(chǎn)。基于此，必須尋找出新型的供水技術(shù)來(lái)解決軋鋼廠供水中所面臨的嚴(yán)重問(wèn)題，變頻恒壓供水體系足夠滿足當(dāng)前情況遺留下來(lái)的不穩(wěn)定問(wèn)題并得到及時(shí)的解決，并且變頻恒壓供水控制系統(tǒng)需要依據(jù)企業(yè)的實(shí)際需求進(jìn)行供水的調(diào)整，以便于從源頭上控制水資源遭到浪費(fèi)的現(xiàn)象，由此可以看出，變頻恒壓供水控制系統(tǒng)具有良好的發(fā)展前景。

1 概念

變頻恒壓供水系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中運(yùn)用范圍較廣，該系統(tǒng)還具備明顯的節(jié)能效果，具有操作快捷、簡(jiǎn)單、維修量小的特征，變頻器軟件的開(kāi)始功能大大降低了對(duì)電網(wǎng)的沖擊力度[1]。以便于設(shè)備在合理化的形式中更好的運(yùn)行，以此大大提升了設(shè)備的自動(dòng)化水平。

變頻恒壓供水的調(diào)整系統(tǒng)可以完善水泵電機(jī)無(wú)級(jí)別的變速，依照用水的變速狀況自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)值，在用水量突然發(fā)生變化的時(shí)候，可以通過(guò)持續(xù)的恒定水壓來(lái)滿足用水的規(guī)格要求，依照當(dāng)前形勢(shì)來(lái)看，使用的是最先進(jìn)的技術(shù)以及最合理的節(jié)能型供水標(biāo)準(zhǔn)[2-3]。變頻恒壓供水方式和之前的高度位置水箱與氣壓供水方式來(lái)進(jìn)行比較，設(shè)施的投入使用比較適合經(jīng)濟(jì)型運(yùn)行特點(diǎn)。在體系的穩(wěn)固性、依賴性、自動(dòng)化程度方面與之前的比較存在很多優(yōu)點(diǎn)，況且具有較高的節(jié)能效率[4]。到目前為止變頻恒壓供水系統(tǒng)真正向著高依賴性、全數(shù)字微機(jī)控制、綜合方向等方位發(fā)展，追求系統(tǒng)朝著高智能化、科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，使將來(lái)供水設(shè)備更加適應(yīng)城鎮(zhèn)的環(huán)境建設(shè)，讓其呈現(xiàn)片開(kāi)發(fā)、智能樓宇、網(wǎng)絡(luò)供水調(diào)節(jié)和滿足整體規(guī)劃需求的發(fā)展趨勢(shì)。

2 變頻恒壓供水系統(tǒng)

變頻恒壓系統(tǒng)的工作原理主要包含蓄水池、水泵機(jī)組、控制器、變頻器壓力與生產(chǎn)供水管網(wǎng)等[5]。軋鋼污水處理的過(guò)程中，使水除去氧氣、除去鐵器以及多種介質(zhì)的過(guò)濾設(shè)備后，最終進(jìn)入蓄水池。設(shè)置一臺(tái)工頻給水泵、三臺(tái)變頻給水泵，用過(guò)濾網(wǎng)將儲(chǔ)水池中的介質(zhì)進(jìn)行軟化處理[6]。PLC控制器根據(jù)時(shí)間的不同，來(lái)制定壓力罐出水口的壓力數(shù)值，把出水口壓力根據(jù)實(shí)際數(shù)值和設(shè)定數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，使用變頻中的控制輸出功效，來(lái)繼續(xù)控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，在達(dá)到規(guī)定的時(shí)間后，在調(diào)整生產(chǎn)管網(wǎng)中的水壓，保證出水口壓力始終處在恒壓的標(biāo)準(zhǔn)上。

3 軋鋼廠供水系統(tǒng)的特征

3.1 恒速泵加壓供水

在傳統(tǒng)的供水方式中，穩(wěn)定變速水泵增加供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)就是過(guò)分依賴人工來(lái)完成操作，直接影響了供水系統(tǒng)自動(dòng)化的全面需求，同時(shí)因?yàn)槿斯げ僮骺刂凭哂泻艽蟮木窒扌裕荒軡M足鋼鐵廠的用水需求，操作工人很難把握用水的實(shí)際情況，這樣就會(huì)造成機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間的處在滿負(fù)荷運(yùn)行的狀態(tài)，這不僅嚴(yán)重影響了供水效果，同樣不能很好的協(xié)調(diào)軋鋼生產(chǎn)車間之間的平衡，造成水資源的浪費(fèi)，并且在機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間段運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中會(huì)消耗掉大量的電能，并且會(huì)降低機(jī)組的使用年限和使用壽命。

3.2 氣壓罐供水

氣壓罐供水是比較傳統(tǒng)古老、并且使用范圍比較小的一種供水方式。由于氣壓罐供水方式的操作比較方便快捷，并且比較容易供水。在其供水的過(guò)程中，氣壓罐供水結(jié)構(gòu)可以消除自身存在局限性。因此，可以不斷完善氣壓罐的供水效率。況且氣壓罐供水也存在一定的缺點(diǎn)，由于氣壓罐對(duì)供水設(shè)備的要求比較嚴(yán)格，這樣就大大增加了供水的結(jié)算成本，另外，對(duì)氣壓罐的供水調(diào)整方面還存在一定的困難。對(duì)此，存在的這些困難就很難滿足軋鋼廠實(shí)際需求。

3.3 單片機(jī)變頻調(diào)速供水

單片機(jī)變頻供水方法的供水效果和節(jié)能效率大大超越了之前我們所說(shuō)的其他供水方法。它是一種比較傳統(tǒng)的一種供水方法，因此它的自動(dòng)化使用頻率是最高的，在進(jìn)行供水的時(shí)候，它可以使用變頻調(diào)整供水的速度、供水的質(zhì)量。因此，它最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以提供比較固定的供水量，在當(dāng)前情況下，單片機(jī)變頻變速供水的操作是具有一定的困難的，對(duì)于機(jī)組操作人員的要求也是非常高的，因此，在其的擴(kuò)展上也存在一定的困難。

4 變頻恒壓供水控制過(guò)程

4.1 控制思路

依據(jù)用水狀況設(shè)置壓力數(shù)值，使用壓力傳感器檢查目前管道內(nèi)的水壓，并且把目前情況的水壓值傳送給PLC，在通過(guò)PLC傳送給變頻器。依照設(shè)置的參數(shù)完善自動(dòng)化的掌握情況，以便于很好的控制住水泵電機(jī)，再次變換壓力數(shù)值。基本上控制邏輯行為，在使用水量比較大時(shí)，在水壓降低的過(guò)程中，PLC可以準(zhǔn)確獲得水壓降低時(shí)的數(shù)據(jù)，不斷提升水泵的轉(zhuǎn)速，最終使水壓得到控制。當(dāng)用水量降低的時(shí)候，PCL會(huì)減慢水泵的轉(zhuǎn)速來(lái)降低水壓。使用采樣反饋數(shù)值，變化輸出數(shù)值的方式從根本上保持水壓穩(wěn)定。

4.2 控制系統(tǒng)組成

掌握住可編程控制器是關(guān)鍵性作用，接收傳感器的輸入數(shù)據(jù)，輸出變頻器的控制數(shù)據(jù)。數(shù)字化模式技術(shù)，對(duì)于A/D的變化，傳感器檢查到模擬數(shù)字量的電壓時(shí)，需要使用模擬數(shù)字進(jìn)行轉(zhuǎn)換，傳送到PLC系統(tǒng)中進(jìn)行處理，對(duì)于D/A的變換，需要在PLC處置后進(jìn)行信息的變換，轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)值量電壓，通過(guò)控制住變頻器的輸出頻率，來(lái)調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速。

4.3 PID參數(shù)計(jì)算

在實(shí)際計(jì)算PID參數(shù)數(shù)值時(shí)，要求列出公式方程、計(jì)算壓力以及電壓電流三者之間的比例關(guān)系。其次，計(jì)算電壓電流和頻率之間的關(guān)系，最終把頻率的數(shù)值賦予給每一個(gè)PID參數(shù)，例如，將供水系統(tǒng)設(shè)定為0.7MP，上線范圍作為0.8MPA，下限范圍0.6MPA，壓力傳感器的壓力范圍在0MPa～1.6MPa之間，反饋電流是在4mA～20mA之間，通過(guò)壓力調(diào)整變頻的輸出頻率在47hz~50hz。

5 變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的基本組成

5.1 系統(tǒng)構(gòu)成

變頻恒壓供水系統(tǒng)僅僅采取的是相互交流、相互變頻恒壓的供水制止方法。它的體系結(jié)構(gòu)主要含有PLC、變頻裝備、測(cè)量傳感器、流量調(diào)整裝置、流量監(jiān)督裝置、水位監(jiān)測(cè)設(shè)備、報(bào)警系統(tǒng)、動(dòng)力控制總線路等。通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)將這些零件進(jìn)行合成，最終可直接使用在操作平臺(tái)上的按鈕上，操作員工應(yīng)該依靠電腦監(jiān)控畫(huà)面的指示燈來(lái)了解供水情況。

5.2 系統(tǒng)功能

變頻恒壓供水控制體系主要使用系統(tǒng)中的水泵來(lái)提供水源。在軋鋼廠供水開(kāi)始后，應(yīng)該通過(guò)水位高度檢查控制設(shè)備和水流量變化，依次做出對(duì)應(yīng)的流量調(diào)整。在機(jī)組使用過(guò)程中，系統(tǒng)應(yīng)該依據(jù)傳感器上壓力感受來(lái)調(diào)整節(jié)泵的轉(zhuǎn)速，避開(kāi)機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間處于高負(fù)荷的運(yùn)行狀況。因此，可以滿足最高效率的能源控制和制止。在很大程度上減少了電量和水源的浪費(fèi)。

5.3 硬軟件系統(tǒng)

變頻恒壓供水控制系統(tǒng)在完善技術(shù)、信息采集標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)督管理和傳送的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。因此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的過(guò)程中，硬件設(shè)備系統(tǒng)在運(yùn)行中發(fā)揮著非常關(guān)鍵的作用。在實(shí)際的變頻恒壓供水系統(tǒng)中，常常采取的是主體控制體系，在主體控制上對(duì)于計(jì)算機(jī)運(yùn)行有著關(guān)鍵性作用。在主體計(jì)算機(jī)上采用PC出口，以便于使用進(jìn)出口串通的方式掌握計(jì)算機(jī)的控制結(jié)構(gòu)。在其軟件系統(tǒng)的操作中，操作方式非常方便，可見(jiàn)性比較大，最后通過(guò)與Windows軟件系統(tǒng)平臺(tái)的配合，形成并完善良好的管理控制系統(tǒng)。在軟件的運(yùn)用過(guò)程中，最關(guān)鍵的是加強(qiáng)控制器的編程，可編程程序的控制器具有編程容易、運(yùn)用簡(jiǎn)單、功能增大、依賴性、抗干擾性能力大等多種優(yōu)勢(shì)，以上這些足夠完成控制系統(tǒng)的編程工作。在設(shè)置流程中，僅要求硬件來(lái)組合系統(tǒng)，況且在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)該對(duì)可修改編程程序中的控制器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)整。其中的軟件系統(tǒng)具備操作簡(jiǎn)單、強(qiáng)大的可見(jiàn)性特點(diǎn)。最后通過(guò)與剩余Winds軟件系統(tǒng)進(jìn)行配合，組成良好的可控制可調(diào)整的系統(tǒng)。

6 變頻恒壓供水原理及其優(yōu)勢(shì)判斷

變頻恒壓供水體系在滿足供水固定壓力的過(guò)程中，它的原理就是在于變頻調(diào)整水管中的水流量和水流的穩(wěn)定性，依據(jù)流體力學(xué)原理可想而知，流量和流蘇是形成正比，同樣和發(fā)電機(jī)組在使用過(guò)程中的功率也是形成正比的。因此，應(yīng)該在變恒系統(tǒng)中安裝對(duì)應(yīng)的壓力檢測(cè)裝備，來(lái)固定設(shè)置系統(tǒng)中的壓力信號(hào)。另外，使用控制器調(diào)整節(jié)變頻器的輸出，不能夠調(diào)整節(jié)水泵合成轉(zhuǎn)速以及水泵的數(shù)量，因此，在水壓結(jié)構(gòu)的數(shù)量進(jìn)行轉(zhuǎn)變時(shí)，需要讓其保持在一定的區(qū)域內(nèi)。

相對(duì)軋鋼廠傳統(tǒng)的供水方式來(lái)說(shuō)，變頻恒壓供水結(jié)構(gòu)具有較多優(yōu)點(diǎn)，主要包括以下幾個(gè)方面：首次，變頻恒壓體系需要不斷完善變頻恒壓值，在規(guī)定范圍內(nèi)降低機(jī)組的損耗能力，同樣可以提升變恒壓的供水效果，可以大大降低后期的使用效果。因此，可以在一定程度上節(jié)省價(jià)格成本；其次，變頻恒壓供水結(jié)構(gòu)需要不斷完善自動(dòng)化管理系統(tǒng)和靈活的應(yīng)用設(shè)備，使其具備全方位的使用的功能，使用過(guò)程更加靈活穩(wěn)固；最終，變頻恒壓供水系統(tǒng)操作管理起來(lái)比較簡(jiǎn)單快捷，可以有效的節(jié)省人力、物力以及財(cái)力。

7 結(jié)論

跟隨著變頻恒壓供水技術(shù)的不斷推廣應(yīng)用，對(duì)于保證軋鋼廠供水系統(tǒng)穩(wěn)定性有了明顯的提高，另外，該項(xiàng)技術(shù)也符合現(xiàn)代可持續(xù)發(fā)展的主體，在很大程度上提升了水資源的利用率。變頻恒壓供水技術(shù)的應(yīng)用，不但降低了機(jī)組的故障發(fā)生率和使用風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)避開(kāi)了因機(jī)組故障從而使軋鋼用水的質(zhì)量受到影響。