變頻器在涂層生產(chǎn)線供水系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　1.概述
　　涂層生產(chǎn)線中的前處理部分主要用來去除鋁箔表面殘留的油污和雜質(zhì)，從而增加表面涂層時的附著力，其清洗方式有浸泡式和噴淋式兩種，但無論那種方式其儲液槽的補(bǔ)水過程均為斷續(xù)，且部分噴嘴直接與供水管相連，同時由于工藝要求水溫較高(40℃)，在泵的出口還安裝不銹鋼換熱器，故要求供水壓力相對穩(wěn)定，以保證處理的效果。原供水泵采用全壓供水，由于儲液槽補(bǔ)水量波動很大，使得系統(tǒng)壓力不穩(wěn)，不得不加大供水泵，而供水泵加大后，系統(tǒng)有時出現(xiàn)超壓多次造成換熱器及供水泵的損壞，從而影響了生產(chǎn)的正常運行，加大了維修成本。故分廠與北京拓思維自動化工程公司合作，在供水系統(tǒng)中采用西門子ECO變頻器閉環(huán)控制，不管用水量的大小，通過調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，保持管網(wǎng)中水壓的基本恒定，保證了供水系統(tǒng)的正常工作。

　　2.ECO變頻器
　　ECO變頻器是SIEMENS公司推出的用于風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備調(diào)速節(jié)能運行的專用變頻器。
　　其主要特點是：
　　(1)ECO變頻器安裝調(diào)試容易，維護(hù)和運行費用低。由于變頻器的特定功能使其產(chǎn)品的成本降至最小，價格便宜，降低了整套系統(tǒng)的成本。
　　(2)ECO變頻器能夠精確地跟隨設(shè)定點，可使系統(tǒng)有更好的性能。
　　(3)內(nèi)置PID調(diào)節(jié)采用了標(biāo)準(zhǔn)比例、積分、微分控制的閉環(huán)過程控制，并為反饋傳感器提供了標(biāo)準(zhǔn)電源。
　　(4)在運行噪聲的控制方面采用了自動開關(guān)頻率優(yōu)化，從而降低電機(jī)運行時的噪聲。
　　(5)ECO變頻器針對風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)能運行的需要，設(shè)置了能量優(yōu)化控制程序，為在運行中搜尋最小能量消耗點，自動升高和降低電機(jī)電壓。當(dāng)電機(jī)達(dá)到穩(wěn)定點的速度（即加速過程結(jié)束時）時通用變頻器即在這個速度下運行，而ECO變頻器此時開始分析電機(jī)的功率消耗。然后開始微小地升高或降低變頻器的輸出電壓來搜索最佳頻率，即最低的功率消耗。如果ECO變頻器檢測出在升高電機(jī)電壓時，功率消耗增加了，則變頻器的控制策略（能量優(yōu)化控制程序）就開始降低電機(jī)電壓，以搜索最低的功率消耗水平，如果檢測出在降低電機(jī)電壓時，功率消耗增加，則升高電機(jī)電壓。這樣就可搜尋到效率最高，功率消耗最小點并在此處運行。用這種優(yōu)化節(jié)能程序（典型）可節(jié)約2%～5%的額定容量的電能。
　　(6)在選擇ECO變頻器時，不能用它驅(qū)動額定功率比它大或者額定功率不足其一半的電機(jī)，否則會影響變頻器的性能甚至造成損壞。

　　3.在前處理供水系統(tǒng)中的應(yīng)用
　　為了保持供水系統(tǒng)水壓的基本恒定，需要變頻器根據(jù)給定的壓力信號與管網(wǎng)水壓的反饋信號進(jìn)行比較，以調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，達(dá)到供水、水壓恒定的目的。
 
　　3.1系統(tǒng)組成
　　系統(tǒng)采用一用一備變頻器恒壓供水系統(tǒng)，即要求一臺水泵供水，另一臺備用，當(dāng)使用的水泵出現(xiàn)故障或檢修時，另一臺馬上投入運行，不使供水中斷，并要求在變頻器出現(xiàn)故障時，可實現(xiàn)變頻/工頻切換，以保證供水的連續(xù)性。
　　ZK1為電源開關(guān)，ZK2、ZK3為變頻器/工頻切換，JC1、JC2為主/備泵切換。壓力給定采用WXD2-53帶指針電位計，壓力檢測和變送采用德國Endress+Hauser的PMC133，輸出信號為4-20mA，PID調(diào)節(jié)顯示儀表采用OMRON的KN-270。
 
　　3.2閉環(huán)控制實現(xiàn)和參數(shù)調(diào)整
　　在該系統(tǒng)中PID閉環(huán)控制的實現(xiàn)和參數(shù)調(diào)整是整個系統(tǒng)準(zhǔn)確控制和穩(wěn)定運行的關(guān)鍵，以下是ECO變頻器PID閉環(huán)過程控制方框。
　　在工業(yè)應(yīng)用中，閉環(huán)控制被廣泛用于各種過程的控制，一個簡單閉環(huán)控制就是通過對來自過程傳感器（溫度、壓力、速度等）的反饋信號和期望的給定值進(jìn)行比較，獲得一偏差信號，然后對偏差信號進(jìn)行處理并用于控制變頻器和電機(jī)以減少這一偏差。
　　由于在系統(tǒng)中的延遲，偏差信號的處理可能是非常復(fù)雜的，通常偏差信號的處理采用了比例、積分和微積分（PID）的計算方法，通過對這些參數(shù)的調(diào)節(jié)，來優(yōu)化系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。一旦完成系統(tǒng)的設(shè)置，就能實現(xiàn)穩(wěn)定的、有效的和精確的控制。在ECO變頻器里已包含有一個標(biāo)準(zhǔn)的PID控制功能，只需要連接一個合適的反饋傳感器并對P201至P220的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置就可以實現(xiàn)這種控制功能。
　　典型需調(diào)整的參數(shù)主要有：
　　P006設(shè)定值來源選擇P007控制方式選擇
　　P012電機(jī)最小頻率P201PID使能控制
　　P202Ｐ比例增益P203I積分增益
　　P204Ｄ微分增益P205積分作用時間標(biāo)點
　　P211反饋量程最低點標(biāo)定P212反饋量程最高點標(biāo)定
　　其中：P202和P203、P205需多次調(diào)整，以獲取控制的最佳點。

　　3.3系統(tǒng)特點
　?、俨捎肊CO變頻器PDI閉環(huán)控制，供水系統(tǒng)壓力保持相對穩(wěn)定，從而保證涂層鋁箔表面清洗效果。
　?、谟捎谠撓到y(tǒng)避免了供水壓力超限，使供水泵及出口的換熱器工作在正常壓力狀態(tài)，延長了設(shè)備壽命，降低了維修成本。
　　③西門子的ECO變頻器能夠精確地跟蹤設(shè)定點，提高了控制系統(tǒng)的性能，給出了標(biāo)準(zhǔn)的PID調(diào)節(jié)功能，可方便地實現(xiàn)閉環(huán)控制。
　?、蹺CO變頻器具有RS480串行通訊功能，其采用USS通訊協(xié)議，其遠(yuǎn)程控制能力能夠達(dá)到31臺設(shè)備，從而便于組網(wǎng)和遠(yuǎn)程通訊。    

　　4.結(jié)束語
　　在涂層線前處理供水系統(tǒng)中采用西門子ECO變頻器加PID運行的閉環(huán)過程控制，不但保證了供水系統(tǒng)的壓力，滿足了工藝要求，還提高了系統(tǒng)運行的可靠性，降低了維修成本和電能消耗。該系統(tǒng)已穩(wěn)定運行了兩年，效果十分理想。