变频器与软启动器在冷却塔自控系统中的应用.pdf

5 8 重 型 机 械 2 0 0 1 N o ． 3 变频器与软启动器在冷却塔 自控系统中的应用 西安科技学院 中信重机 自动化工程公司 杜 京义 束新田车 占生戴 文祥 ■要介绍了变频器及 鞔启动器在玲 却塔 自控 系统 中的应用．重点介绍了该控制 系统的结构特点 及硬件和软件的设计方案 救词变氟器软启动器P L C Ab s t r a c t Th i s p a p e r p r e s e n t s t h e a Ap p l i c a t i o n o f i n v e r t e r a n d s o i s t a r t e r i n c o o l i n g t o wn a u t u r r n a t i o n s y s t e m g i v i n g e mp h a s i s t o s t r u o t u r a ]p r o p c r t i c s 0 f t h e s y s t e m a n d t h e me t h o d／ o r l a r d wa r e a n d s o f t wa r e d e s i n g ． De s c r i p t o r s I n v e r t e r ，s o f t s t a r t e r ，P L C 1 日 IJ百 随着科学技术的高速发展 ，节能 已不再是区 域性话题 ，据国家有关部门统计 ，交流电动机 泵类负载占全国总耗电量的 4 0 ～4 5 ， 所以量 大面广的泵类设备是我国节能的重点领域之一。 大型冷却塔设备的冷却作用主要靠排风机实现 ． 其驱动功率一般都较大。如某冶金厂的冷却塔配 置了三台 7 5 k w 的驱动电机，如果该三台电机全 部采用变频调速方案 ，其成本较高 。针对这种情 况，我们采用变频器与软启动器相结合的设计方 案，很好地解决了该难题 ，并取得 良好的节能效 果 。 2 变频调速控制风机风量的优点及 控制方案 的选 取 以往通过开停风机控制水温，难以达到适时 调节 ，水温波动大；额繁启停风机对 电机及风机 冲击造成的损伤增加了设备的故障率。 电机变频调速技术的发展与推广，使上述问 题很容易得到解决． 而且具有明显的节能效果。 风 机风量与转速一次方成正比，风压与转速二次方 成正比．轴功率与转速三次方成正比，即 Q1 ／ Q2 m／ 3 2 第一 作 者 杜 京 _芷．男 ，3 6岁．工 程 师 ．西 安 科 拄 学 院 7l O O 5 4 H】 ／ Ⅳ2 I ／ 2 P L ／ P 2 一 ／ 2 式中Q风量 H 风压 P轴功率 图 1比较了调整风机叶片角度调整风量与采 用变频调速装置调整风量两种方案 ，后者具有明 显的节能效果。 图 1 风机 特性 曲线 1 管同 风阻特 性曲 线 2 ． 转速一 l 时H Q曲线 3 转速 n 2 时 H- Q曲线 假定风机工作在 点时效率最高 ， 输出风量 为 i 0 0 ，此时，轴功率 P 与Q ． 、H 乘积，即 图 1中面积 A Q O H A成正比。 根据调节需要， 风 量要从 Q I 降到 Q 时． 如果调整风机 叶片角度 ， 风 量下降， 风压反而上升， 轴功率与 c _Q 0H。 C成正 维普资讯 2 0 0 1 N0 ． 3 重 型 机 械 5 9 比，从图中可看出．轴功率减少不多 ．如果采用 调整风机转速 ， 转速从 一 降到 n ， 从 图中可看出， 轴功率与 B Q O H B成正比．具有显著的节能效 果 。 针对冷却塔配置了三 台 7 5 k W 的驱动电机 采用部分调速方案，两 台作为恒速风机，一台为 调速风机 ，控制方案见图 2 。 一t 二 二 兰 一 圈__1 ] 图 2 系统 控制 方案框 图 3 控制过程 该系统是 由常量或变量给定来控制的。工作 时，由温度传感器采集温度信号．经转换为电信 号，并与变频器初始设定值进行比较，通过调节 变频器， 改变电机转速， 以达到实际需要。 第 1 台 风机 由变频器控制 ，第 2台风机 、第 3台风机均 可由软启动器控制软 启／ 软停。 设计 中变额器选用 AB B公 司的 A C S 6 0 0 ，由 于采用直接转矩控制技术，AC S 6 0 0可以对电机 进行精确的速度和转矩控制 ，并且不需要增加速 度反馈信号 I 集成的 P I D控制器． 可以构成压力、 温度或其它过程参数闭环控制 ；专用的泵类和风 机应用宏 P F C 能完成多台泵的优化控制。 软启 动器选用 A B B公司的 P S D系列 、为了确保系统 安全可靠 ， 选用 S I E ME NS公司的 L O GO可编程 控制器完成系统逻辑控制。系统结构框图如下 一 号风机的电机与 A C S 6 0 0相连 ．通过变化 电机速度可 以控制风机的风量 }过程给定值和宴 实际 反 馈 值 在 P F C 宏 中 所 包 含 的 P I 调 节 器 比 较，调整一号电机的转速 ，这样使实际值跟随给 定值。 当转速超过设定值 ， A CS 6 0 0装置发出信号 给可编程控制器 ，可编程控制器通过逻辑判断启 动软启器及二号 电机 2 M，当二号电机达到额定 转速接通旁路接触器，脱开软启动器；当需要调 节量更大时 ，A C S 6 0 0装置再发出信号给可编程 控制器，可编程控制器通过逻辑判断启动软启动 器及三号电机 3 M，当三号电机达到额定转速 时 接通旁路接触器， 脱开软启动器。 反过程运行时， 首先软停止三号 电机 ，再软停止二号 电机 。可编 程控制器主要起到使系统可靠工作及逻辑互锁 系统 软件 框 图 图 3 系统结构框 图 广匾圈 ■ 叵圆匦亟圄 q唾 r ] 圃 i 叵亚囱 圆蠢 Y l J 匦 匿 圉 4系 垃 毒 I 件 框 圉 4 结束语 该系统结构简单，可靠性高 ，维护方便 。采 用该设计方案可以节约初投资，本方案比采用三 台 AC S 6 0 0变频器节约投 资约为 4 0 ；除此之 外 ，有很高的节能效益。该系统在现场使用一年 多无故障 ，受到用户的好评。 收穑 日期 2 0 0 0 - 1 0 1 7 维普资讯