乳化液變頻恒壓節(jié)能控制系統(tǒng)

1、1概述一般使用的乳化液泵站設(shè)備額定的乳化液壓力通常都超過實際需要的乳化液壓力，又因為工藝要求需要在運行中變更乳化液，而目前，采用擋板或閥門來調(diào)節(jié)壓力和流量的調(diào)節(jié)方式較為普遍，雖然方法簡單，但實際上是通過人為增加阻力的辦法達到調(diào)節(jié)的目的，這種節(jié)流調(diào)節(jié)方法浪費大量電能，回收這部分電能損耗會收到很大的節(jié)能效果。而隨著技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)的誕生使乳化液泵站系統(tǒng)節(jié)能增效有了實際的應(yīng)用，并收到很好的效果。下面我們闡述一下乳化液泵站系統(tǒng)節(jié)能原理以及乳化液泵站變頻系統(tǒng)控制方案。2 乳化液泵站變頻系統(tǒng)技術(shù)方案本方案介紹了交流電機變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于乳化液泵，可使流體的流量、壓力根據(jù)實際需要自動恒壓或恒流量調(diào)節(jié)

2、，以達到高效節(jié)能的目的。2.1 乳化液泵調(diào)速運行節(jié)能原理乳化液泵出口處閥門（出液板）的開啟角度與管網(wǎng)壓力、流量的關(guān)系見于圖 1。當電機以額定轉(zhuǎn)速 n0運行，閥門角度按 g0（ 全開）、g、g1變化時，管道壓力與流量沿 A，B，C 點變化，要想減小管道流量到 Q1，可減小閥門開度到 g1，門全開（ 開度為 g0），采用變頻調(diào)速，使電機轉(zhuǎn)速至 n1，且乳化液泵流量等于 Q1，則乳化液泵揚程由原來的 HA降到HA，電機的功耗可大大降低。用閥門節(jié)流使乳化液泵流量為 Q1，電動機功率為 KHCQ1；用變頻調(diào)速使流量為 Q1，電動機功率為 KHAQ1，節(jié)省電能：KHCQ1- KHAQ1= KQ1（HC-

3、HA）。由圖 1 可見，在乳化液泵流量小、轉(zhuǎn)速低時，變頻調(diào)速節(jié)能的效果便十分明顯。 圖 1 閥門開啟角度與管網(wǎng)壓力、流量的關(guān)系2.2 節(jié)能分析根據(jù)流體力學(xué)的基本定律可知：乳化液泵的流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。只要在滿足生產(chǎn)需求的情況下，降低電動機的轉(zhuǎn)速，則軸功率將會大大降低，節(jié)能效果顯著。由圖 1 可知，采用變頻調(diào)速，當流量從 Q0減少 50% 至 Q1時，系統(tǒng)工作點便由原來的 A點移至 A點，水泵出口壓力變?yōu)?HA，電機實際功率為 P = Q1HA，電機節(jié)省的功耗為 Q1HC與 Q1HA的面積差；當流量從 100% 降至 50% 時，節(jié)能率在 75%

4、 以上。2.3 乳化液泵變頻調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計 乳化液泵變頻調(diào)速控制系統(tǒng)主要由變頻器、控制箱、傳感器以及輔助開關(guān)幾部分組成。工作面乳化液泵站，一箱兩泵，一用一備，電動機132KWAC1140V，需配備160KWAC1140V防爆變頻器、防爆真空磁力啟動器及壓力傳感器、防爆PLC控制箱等，實現(xiàn)乳化液泵一用一備、工頻變頻自動切換及系統(tǒng)的各項保護功能。2.3.1 礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器BPJ1系列礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器其核心部件選用國外知名品牌產(chǎn)品，內(nèi)置電抗器、繼電器等元件。變頻器具有以下優(yōu)點： 可靠性,電機小維護量和已知的低成本使得感應(yīng)電機在許多工業(yè)領(lǐng)域成為首選。越來越多的工業(yè)領(lǐng)域已

5、經(jīng)證實電機與變頻器的成套應(yīng)用可獲得顯著的經(jīng)濟收益。這些收益包括： l 性能改善l 效率提高l 取消一些機械裝置l 更佳的過程控制l 取消一些運行限制l 諧波系數(shù)小，噪聲干擾小，對電網(wǎng)污染小 功率元件作為標準配置，變頻器的配置包括：l 2x6脈沖配置的晶閘管整流器l 具有電容器的直流環(huán)節(jié)l IGBT 3相逆變橋l 輸入電抗器l 輸出電抗器 脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)負載側(cè)逆變器需要PWM (脈寬調(diào)制) 技術(shù)以便提供正弦輸出和依電機所需轉(zhuǎn)速提供頻率控制。逆變器部分的控制是通過控制給每個IGBT功率元件的觸發(fā)信號來實現(xiàn)的。根據(jù)事先準備好的為減少諧波影響的脈沖波形，逆變器可向電機提供友好的輸出波形, 特別

6、是低轉(zhuǎn)速時的平滑轉(zhuǎn)矩性能。 調(diào)速精度使用矢量控制技術(shù), AC調(diào)速的范圍與動態(tài)響應(yīng)可與DC調(diào)速相比擬或超過DC的性能. 它的獲得主要是將電機的轉(zhuǎn)矩電流與勵磁電流進行分離和單獨控制。更為重要的是使用數(shù)字控制技術(shù)使所提供的功能范圍能夠被完善和擴展, 并標準化。這就使得整個系統(tǒng)對操作和服務(wù)人員極端透明。內(nèi)置PID控制器可方便容易實現(xiàn)恒壓控制。 顯示功能所有被測量的數(shù)值以及它們正確的物理量都顯示在柜門上的操作面板上。操作面板上的液晶顯示器(LCD)可向操作和服務(wù)人員把系統(tǒng)的全部重要參數(shù)以快捷的方式顯示出來. 此顯示器還可以數(shù)字和文字的形式將報警信息顯示和確認。外部的信號可通過輸入/輸出模塊讀入讀出。 保

7、護功能變頻器擁有它自己的綜合系統(tǒng)來保護自己和防止其中關(guān)鍵元器件的損壞，所有報警信號需給予高度迅速的重視， 不造成立即停機的報警信號有：l 運行丟失或允許再啟動l 控制電壓過低l 速度控制丟失l 欠壓l 功率管觸發(fā)故障l 變壓器報警l 電機溫度過高l 軸承溫度過高變頻器控制系統(tǒng)還提供可造成立即停機的故障信號：l 供電電壓過高/過低l 內(nèi)/外部短路(IGBT將立即關(guān)斷) l 過流l 接地故障l DC環(huán)節(jié)過壓和欠壓(缺相保護)l 控制電壓故障l 微處理器故障l 冷卻故障 (通風(fēng)) 多機聯(lián)動功能當變頻器多機聯(lián)動時，由于電機的機械特性較硬且為平行簇，機械特性的差異會導(dǎo)致各電機負載功率不均。嚴重時會使某些

8、電機作負功，而另一些電機過載。通過變頻器調(diào)整各電機的特性使之盡量接近。各臺變頻器通過RS485通訊的方式交換數(shù)據(jù)，從而調(diào)整各電機的特性達到最佳，實現(xiàn)各電機之間的功率平衡，電機之間的電流差別5A。 電磁兼容性BPJ系列變頻器的電磁兼容性（EMC）能夠達到工業(yè)級和商業(yè)級標準；它可以最大限度的抑制射頻干擾，避免了對周圍設(shè)備的不良影響，BPJ系列變頻器可達到很高的開關(guān)頻率。具有諧波系數(shù)小，噪聲干擾小，對電網(wǎng)污染小，輸出波形近似于正弦波。 其他礦用隔爆兼本質(zhì)安全型系列變頻器取得防爆合格證書、MA證書，并通過了嚴格的技術(shù)檢驗，檢驗項目達22項，檢驗內(nèi)容有：l 輕載試驗；恒轉(zhuǎn)矩試驗；l 壓頻比試驗；溫升試驗

9、；l 電壓波動試驗；速度穩(wěn)定精度試驗；l 保護和顯示功能試驗；過載保護；l 瞬時斷電試驗；缺相保護；l 加、減速時間連續(xù)可調(diào)試驗；過壓保護試驗；l 頻率分辨率試驗；正、反相序功能試驗；l EMC試驗；傳導(dǎo)試驗；l 諧波試驗；傳爆試驗；l 耐潮試驗；耐壓試驗；l 本安試驗；分斷試驗。技術(shù)參數(shù)：l 輸入電壓：AC1140V，50 Hz， 85% Ue110% Ue；l 輸出電壓：01140V；l 控制功率：0160kW；l 輸出頻率：（0.150）Hz；l 工作制：連續(xù)工作制；l 本安電源：本安輸出最高開路電壓DC24.2V；輸出最大電流0.47A；l 冷卻方式：熱管冷卻。2.3.2 測量壓力變送

10、器選用SK1151/0 35MPa 的壓力測量變送器，用于控制水管出口壓力，并將壓力信號變換為 4 20mA 的標準電信號，再輸入調(diào)節(jié)器。 2.3.3可編程控制器PLC選用 S7-200型PLC，輸入信號 4 20mA，輸出為PID 控制信號 4 20mA。同時在變頻器、PLC和人機界面之間建立通訊網(wǎng)絡(luò)，將變頻器的重要參數(shù)及系統(tǒng)的重要信息在人機界面上實時反映出來，強化了系統(tǒng)的操作和顯示功能。調(diào)節(jié)壓力簡單方便?？蛇h方可就地。2.3.4系統(tǒng)的控制過程由壓力測量變送器出水管出口壓力，并轉(zhuǎn)換成與之相對應(yīng)的 4 20mA 的標準電信號，送到PLC與工藝所需的控制指標進行比較，得出偏差；PLC按預(yù)先規(guī)定的

11、調(diào)節(jié)規(guī)律對偏差值進行運算得出調(diào)節(jié)信號，該信號直接送到變頻器，使變頻器控制電機的運轉(zhuǎn)速度。從而達到恒定壓力的目的。 乳化泵站配置圖 該系統(tǒng)有變頻、工頻兩種控制形式，能自行選擇運行方式。工頻能夠同時控制兩臺泵組，變頻能夠分別控制任何一臺泵組。例如當主電機啟動時用變頻控制，當主電機不能滿足壓力需要時主電機可以自動切換到工頻運行，此時變頻器再驅(qū)動備用電機一達到恒定壓力的目的。該系統(tǒng)具有自動檢測顯示泵組儲能器壓力。壓力系統(tǒng)管線突然爆裂時該裝置能控制泵自動停機的功能，當壓力5秒內(nèi)有28.5MPa以上下降到10MPa時，系統(tǒng)自動停機保護。 3 系統(tǒng)設(shè)備配置及報價清單電控系統(tǒng)設(shè)備配置及報價清單序號設(shè)備名稱規(guī)格

12、型號單位數(shù)量備 注1KXJ1-127礦用隔爆兼本質(zhì)安全型可編程控制箱臺1S7200帶7“屏2BPJ1-160/1140礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器臺13DKB1-350/114L防爆濾波電抗器臺14SK1151-20防爆壓力傳感器只25防爆四通接線盒200A只26總價 4 技術(shù)培訓(xùn)項目實施時對礦方的技術(shù)人員提供免費的項目技術(shù)培訓(xùn)，培訓(xùn)目標使礦方的技術(shù)人員能夠完全掌握系統(tǒng)正常情況下的日常運行維護和故障的排除等。培訓(xùn)內(nèi)容包括：針對投標設(shè)備的技術(shù)基礎(chǔ)培訓(xùn)，實施技術(shù)方案培訓(xùn)，各設(shè)備、軟件的安裝、調(diào)試、配置和使用、維護培訓(xùn)等。培訓(xùn)具體形式應(yīng)至少包括專業(yè)的技術(shù)培訓(xùn)和基礎(chǔ)理論培訓(xùn)、現(xiàn)場實踐技能培訓(xùn)兩種。中

13、級培訓(xùn)達到掌握本系統(tǒng)的技能和維護能力（包括掌握計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識及各系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備知識）。初級培訓(xùn)達到操作使用人員能熟練操作使用各應(yīng)用系統(tǒng)、故障判斷和簡單維護。培訓(xùn)人數(shù)及時間如下：中級培訓(xùn)：培訓(xùn)人員不少于2人；培訓(xùn)時間不少于1天。初級培訓(xùn)：培訓(xùn)人數(shù)根據(jù)需要，以現(xiàn)場培訓(xùn)為主，培訓(xùn)時間不少于1天。5 其他說明合同簽訂生效后，提供以下設(shè)計所需資料：(1)使用說明書。(2)電氣控制原理圖。(3)電氣連線圖（包括電纜規(guī)格型號）。(4)電纜明細表（包括電纜規(guī)格型號）。(5)產(chǎn)品合格證。(6)產(chǎn)品出廠檢驗報告。 上海弘翼煤礦信息咨詢有限公司主要從事電器及其自動化產(chǎn)品的信息采集，結(jié)合民用高尖端技術(shù)服務(wù)煤礦行業(yè)

14、。弘翼公司的責任-“讓煤礦生產(chǎn)更安全” ，為鑄造煤礦最大信息庫而堅持不懈。我們的目標“新技術(shù)、新產(chǎn)品、新資訊、新信息、新商機、大投資、大平臺”。我們做事“創(chuàng)新、團結(jié)、熱忱、快速、誠信”。 上海弘翼煤礦信息咨詢有限公司擁有一支技術(shù)力量雄厚的研發(fā)團隊，對煤礦自動化工程有多年的設(shè)計經(jīng)驗，已推出的工程有：礦井皮帶機電控系統(tǒng)、礦用絞車變頻電控系統(tǒng)、礦井泵房監(jiān)控系統(tǒng)、壓風(fēng)機控制系統(tǒng)、乳化液泵控制系統(tǒng)、地面洗煤廠監(jiān)控系統(tǒng)、選煤廠集控系統(tǒng)、地面自動裝車系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、礦井綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)等。同時在防爆電器產(chǎn)品中，也有卓越的成績，攜手多個民用權(quán)威公司，打造出多款礦用專用型產(chǎn)品。已推出產(chǎn)品方案：防