多台风机变频—工频切换控制的实现.pdf

仪器仪表与应用 占 一 确 水 装 蓍 见 颤 1；} ．7 三 C 石油化工自 峨 7 动化 ，1 9 9 8 ， ／ 5 4 8 AU T OMAI ON I N PE T RO- C F MI C L l ND U砷 Y 多台风机变频． 工频切换控制的实现 ⋯ 蒜 ／ 6 ／“r3oo -／ 兰 州 炼 油 化 工 总 厂 设 备 维 修 公 司 ． I k 【 J ， ’ ， 摘要 文章介绍了由畦 2 ∞0 舟散控制系统与三菱变频调速器A 相配套作为控瑚校心， 针对工艺特性设计了一套根据 水温 的不 同， 用一 台变频谱逮嚣怅敬词节三 台风机的软、 硬件控制系统 ，从而实现了循环冷水温度的稳定控制。 关键词 1 S - 2 0 0 0 舟戢控制系统变额调速器切换调速 1 工艺概述 我厂第三循环水场是一座较先进 的循环水场， 主要供给大型装置 的工业用水， 同时将各生产装置 返回的循环热水进行 冷却 ， 供水 能力为 7 2 X m 3 ／ h 。 循环水场的工艺过程是 返 回的循环热水进入冷水 塔 ， 在塔中经配水和淋水处理后 ， 与风机送来 的不 饱和空气进行热交换 ， 使空气 吸热而水温下降。冷 却后的水汇人集水池 ， 由泵送 出循环水厂。 在原工 艺控制系统 中， 冷水的温度调节是由风 机的开、 停两种状态控制完成 的， 即当送 出的冷水 温度高于所需的值时， 风机 开 ； 当送 出的冷水温度 低于需要的值时 ， 风机停。此控制方案存在以下问 题 ①电机唐动频繁 ， 造成 电机绕组经常受热而使 电机寿命缩短甚至损坏。②人工控制水温易使系 统产生波动及误操作 ， 且工人 的劳动强度大。③能 耗高、 操作手段落后 ， 不适合现代化企业 的生产要 求。针对上述 问题 ， 我们采用变频调速器控制风机 的风量 以调节水温 的方案。由于变频调速器具有 软启动 的性能 ， 电机启 动和停止 的加 减速时 间可 调， 减少了电机在启动过程 中对公用电网的冲击和 在停止过程 中再生能量 的产生， 因此可达到稳定启 动及延长寿命 的目的； 另一方面运用变频调速器控 制可l节 约能源。在实际生产应用中， 循环水厂用三 台风机调节水温 ， 如果采用三台变频调速器则浪费 较大。经过分析 ， 我们设计 了一套使用一台变频调 速器与 D C 3相配套 ， 根据水温依次对三 台风机进 行变频和工频切换控制系统。 2 控制方案软、 硬件的设计 影响冷水温度的主要 因素是风量， 风量的大小 是由风机 的转 速决定 的。因此被控参数风机 转速是控制系统 的关键 。根据冷水温度控制的要 求 ， 设计的控制系统 由两部分组成 一部分 由程序 软件构成 ， 采用北京华胜 H S - 2 6 0 0分散控 制系统作 为系统 的核心 ， 主要完成信号的采集 、 数据 的预处 理、 A ／ D转换、 P I D控制运算及逻辑运算、 D ／ A转换 等功能。另一部分是 由变频调速器与继电器线 路 构成的硬件控制系统 ， 主要完成 风机 的变频、 工频 及开、 停状态切换。 2 ． 1 控制程序 的设计 程序设计 的难点在于如何实现模拟量与开关 量的切换 冷水温度 的调节应用 D C S的 P I D模块 ， 主要完成根据水 温的变化 ， 与设定值进 行 比较 判 断 ， 输出 42 0 m A D C信号到变频调速 器， 调节 风 机的转速； 当超过某一值时， 则输出开关信 号给继 电器， 用于选择风机的工作状态 。在实际生产 中， 冷水温度 ． 的高低不仅受风机转速 的影响 ， 而且 返回热水温度 2 值的也是影响的 因素， 因此 ， 将 返回的热水温度亦作 为控制 风机状 态的参数。一 般冷水温度 1 控制在 2 4 2 4 ． 5 ℃左右 ， 故程序可 设计为 当 ￡ 1 2 4 ℃时 ， 三 台风机 Ml ， M2 ， M s 应处 于全停状态 ； 当 1 ≥2 4 ℃时， 则判断 2的值 ① 2 2 5 ℃， 风机 M1 处 于调速状态 ， 风机 M 2 ， 处 于停 止状态 ； ②2 5 ℃ 2 2 6 ℃， 风机 M】 处 于工频 即 全速 状态 ， 风机 M 2 处于调频状态 ， 风机 地 处 于 停止状态； ③2 6 ℃ 22 7 ℃时 ， M ． ， M 2 ， M3 全部处 于工频状 态框。程序框图如 图 l所 示 。从 图 l 可知在调频状态时 ， 始终保证只有一 台 风机与变频调速器接通。 2 、 2 硬件设计方案 本系统变频调速器选用 日本三菱公 司的 ．4 2 4 O 系列 ， 它与继电线路组成 的原理如 图2所示。该 回 路主要依据 H S - ．2 X 输出的信号， 由电器元件选择 风机 M1 ， M2 ， M 3 的开 、 停 、 调频或工频状态 。图中， 收稿 日期 1 9 鲐0 6 维普资讯 第5 期 毛 璃 ． 多台风机变频- 工频切换控制的实现 中间继 电器 S J 1 ， S J 3和 S J 5分 别控制变 频接触器 c 1 ， 岛 和 ； S J 2 ， S J 4和 S J 6分别控 制工频接触器 岛， q 和 。 图 1 程序框 图 一 图 2 原 理 图 电路动作说 明 当循 环冷 水的温度 ． 2 4 ℃时， ①如果 2 2 5 ℃， 则 D O板 1 点送 出一 开关信号 ， 使继 电器 S J 1 线圈带电 ， S J 1 ． 1 常开触点 吸合 ， 使 c t 带 电 ， 此时 M1 处于调频状 态。M 2 ， 处于停止状态； ②若 2 5 ℃‘ 2 2 7 ℃时， D O板 的 2 、 4 、 6 有接 点信号输出 ， 使 M 1 ， ， 都处于工频状态。 3 联锁保护问题 为防止系统发生误动作 ， 使三台风机中有两台 或三台同时处于调频状态或某一台风机 既有调频 信号又有工频信号， 导致变频调速器损坏， 设计了 联锁保护 系统。由于 H S - 2 0 0 0分 散控制系统具 有 P I E的逻辑功能 ， 因此 首先在 D C S程序 的组态 中， 依据冷水温度的变化， 运用逻辑关系 ， 编制了相互 联锁程序 ， 以防止 H S - 2 0 0 0的 D O模板送 出误动作 信号 ①继电器 S J 1和 S J 2 ； S J 3和 S J 4 ； S J 5和 S J 6以 及 S J 1 ， s J 3 ， s J 5不能同时吸合。例如 ， 当 S J 1吸合 ， 使接触器 c 1 工作 ， 风机 M1 处 于调频 工作 状态时， 继 电器 S J 2 ， S J 3和 S J 5必然释放 ， 使 岛． 岛 和 C 5 均 不能工作。这样保证 了只有 M 处 于调频运 行状 态且只有调 频信号加在 M． 上。② 两 台风机 在切 换运行状态 的过程中有一个时间差。例如 ， 当热水 温度上升至 2 6 ℃时 ， 风机 M， 由调频运行一工频运 行 ， 而 由停止一调频运 行， 设 计 的程序 保证了 在 Ml 切 出调频运行 ， 经 延时后 才进 入调频运 行 。同样， 当热水温度降至 2 5 ℃时 ． 风机 M 由工 频运行一 调频运行 ． M 2由调频运行一 停止。此时 程序同样保证了 切 出调频运行状态 ， 经延时后 M． 由工频切换到调频运行。同样在程序软件 中设 计了继电联锁保护系统 ， 确保了三台风机中只能有 一 台处于调频 ， 从而实现了软、 硬件的双重保护 ， 提 高了冷水温度控制系统的可靠性。 在实际生产 中， 由于工况及环境 的不同 ， 某一 台或两台风机可能经常处于运行状态 。 而其它两台 或一台风机可能经常处于停止状态 ， 这 在生产 中是 不允许的， 三 台风机应每 隔一段 时 闯相 互切换运 行。因此在系统软件中设计 了切换程序 ， 由操作人 员选定风机 开、 停的顺 序 ， 确保 了每台风机在一个 周期内运行时间基本相同。 4 结束语 该系统是针对我厂循环水装置工艺特性而设 计的， 主要借助了 D c s和变频调速器进行控制 ， 也 可使用 P I E及计算机等与变频调速器构成控制系 统。此设计方案亦适用于多台设备的切换控制。 维普资讯