摘要：文章介紹了艾默生公司變頻器EV2000系列在鋼廠璇流井恒液位變頻節(jié)能控制中的應用。
關鍵詞：變頻器 超聲波液位儀 PID恒液位控制 數(shù)傳電臺

前言：包鋼帶鋼廠璇流井水系統(tǒng)是為軋線供生產(chǎn)用水，整個水系統(tǒng)是循環(huán)運行的。為保證璇流井內(nèi)水位保證基本平衡，通過5#泵（110KW）將水池內(nèi)循環(huán)水再抽到外面，防止水溢出。由于原有系統(tǒng)采用軟啟動啟動，不能調(diào)節(jié)轉速，水位的控制依靠人為值守，來通過開閥和關閥來控制。否則在低液位會造成水泵抽真空而損傷泵體（氣蝕）；高液位則會淹沒水泵房造成停電事故。為此，我們設計變頻恒液位控制系統(tǒng)，液位檢測采用超聲波液位器（百特公司），通過變頻器內(nèi)部PID構成液位閉環(huán)，實現(xiàn)液位的自動恒定控制。

1、變頻恒液位控制系統(tǒng)構成

系統(tǒng)水泵電機為110KW，四級，轉速1480r/min。設計采用EV2000-4T1100P系列通用變頻器作為水泵電機控制核心。液位檢測采用百特工控公司生產(chǎn)FBSON-Y-05-N系列超聲波物位檢測儀，供電電源為AC220V，一體式安裝。量程最大可達到5米，實際檢測水位最高1.85米。系統(tǒng)原理圖附圖一至三。
采用一臺EC20-1006BRA作簡單的繼電連鎖，除了和舊系統(tǒng)進行連鎖（互鎖），還有變頻器的簡單啟動和停止及報警。本系統(tǒng)還另外裝有一臺EC20-1006BRA，通過串口與一臺數(shù)傳電臺相通訊（MODBUS）,來實現(xiàn)和另外一個水泵房（凈環(huán)泵房）實現(xiàn)連鎖。當璇流井有高液位報警時，通過PLC及數(shù)傳電臺傳送到凈環(huán)泵房，由操作人員確定水泵的啟動和停止（由于二者距離太遠，且不適合電纜敷設，所以采用無線數(shù)傳的方式）。 其中璇流井內(nèi)PLC設置為主站，凈環(huán)內(nèi)PLC為從站。數(shù)傳電臺采用深圳科立訊生產(chǎn)的PT6080無線數(shù)傳電臺是利用先進的單片機技術,無線射頻技術,數(shù)字處理技術設計的功率較大,體積較小的模塊式半雙工數(shù)傳電臺,采用SMT新工藝,選用高質(zhì)量的元器件。抗干擾能力強，精致堅固，結構緊湊，安裝方便。數(shù)話兼容，數(shù)傳可優(yōu)先。RS232、RS485及TTL多種接口可供選擇，適應面寬。參見下面原理圖：


2、變頻恒液位控制參數(shù)及工作原理：

2.1 EV2000 通用技術規(guī)格：


2.2為實現(xiàn)璇流井內(nèi)恒液位控制，我們采用給定電位計作為液位給定，反饋采用超聲波液位儀（變送輸出4-20MA）。通過變頻器內(nèi)部的PID調(diào)節(jié)器做壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)。變頻器參數(shù)設置如下：

FP.01=0 參數(shù)寫保護選擇，全部參數(shù)允許改寫
F0.00=3 給定為VCI模擬給定
F0.03=1 端子運行
F0.04=0 轉向為正向
F0.08=1 負載為風機類
F0.10=15 加速時間
F0.11=15 減速時間
F0.14=1 V/F曲線設定（2次冪，泵類負載特性）
F5.00=1 閉環(huán)運行有效
F5.01=1 給定為VCI
F5.02=1 反饋為CCI（注意要做調(diào)線改動）,超聲波輸出
F5.09=20 最小給定量對應反饋（4mA ,相對于20mA為20%）
F5.12=0.10 比例增益
F5.13=0.05 積分時間
FH.00=4 四極電機
FH.01=110功率110KW

變頻器內(nèi)部PID控制框圖：

2.3超聲波參數(shù)設置

a、測量模式選擇：距離測量

b、測量范圍：0-185cm
c、響應速度選擇：慢速
d、安全物位：保持

超聲波工作電壓220VAC，輸出信號為4-20MA

為可靠檢測液位，使用超聲波變送器必須使其響應速度較慢。這是因為過快的響應速度，會造成外界干擾信號的擾動，使液位信號變化太快，影響了正常的設備運行。降低速度，可以使信號綜合平均后輸出實際穩(wěn)定電流信號。

3、實際運行效果

經(jīng)過現(xiàn)場一段時間的運行，變頻恒液位運行效果非常好。當用電位計設定一個液位高度后，變頻器以恒液位控制方式運行。當液位設定為70cm，實際檢測璇流井內(nèi)的液位基本在60-80cm之間恒定。當液位低于70cm，變頻器頻率降低，直到最后停止在最低運行頻率（20HZ）。這是因為如果變頻器運行頻率過低，水泵的揚程不夠，電機功率白白損耗掉，不利于節(jié)能運行。設置最低運行頻率，能夠使水泵揚程達到要求（璇流井內(nèi)循環(huán)水不會造成在最低的運行功率下導致液位過低而水泵抽真空）。變頻器的頻率一般在生產(chǎn)的時候達到35-45HZ左右，這樣的節(jié)能率是非常高的（40%左右），而且恒液位控制大大的降低了操作人員的勞動強度。當由于某種原因造成液位過高時，通過EC20 PLC和數(shù)傳電臺還可以為上級泵站提供信號，實現(xiàn)泵站水系統(tǒng)的連鎖控制，保證了正常的生產(chǎn)供水要求，同時也大大地節(jié)約了電能（35%以上），為包鋼節(jié)能降耗工程作了一個典范工程。

附原理圖如下：


參考文獻
①EV2000系列通用變頻器 艾默生網(wǎng)絡能源有限公司
②新型PID控制及其應用 機械工業(yè)出版社陶永華
③EC20使用手冊 艾默生網(wǎng)絡能源有限公司
④通用變頻器及其應用機械工業(yè)出版社韓安榮
⑤百特工控現(xiàn)場儀表選型手冊 福州福光百特自動化設備有限公司(end)