變頻器在煤氣恒壓控制系統(tǒng)中應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)
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3.3 睡眠功能參數(shù)設(shè)定
根據(jù)實(shí)際監(jiān)測和統(tǒng)計(jì)，煤氣壓力通常在夜間會升高（達(dá)到4.5kpa左右），會使電機(jī)工作在超低速狀態(tài)，為節(jié)約電能，對變頻器設(shè)置了睡眠功能控制。
恒壓控制系統(tǒng)的睡眠功能設(shè)置原理：當(dāng)煤氣供應(yīng)系統(tǒng)壓力達(dá)到4.5kpa以上（煤氣其它用戶消耗量減少，會使煤氣供給管網(wǎng)內(nèi)壓力增高）。這時(shí)為滿足鍋爐正常運(yùn)行的壓力要求，pid過程控制器就降低電機(jī)的轉(zhuǎn)速，電機(jī)不會停止，而保持低速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。由于管路存在的自然壓力損耗和低速運(yùn)行時(shí)，離心風(fēng)機(jī)的低效率，變頻器設(shè)定的壓力值一般要求較高于實(shí)際所需壓力值。當(dāng)睡眠功能檢測到這種低速情況時(shí)，經(jīng)睡眠延時(shí)后，將停止這種超低速運(yùn)轉(zhuǎn)。在控制系統(tǒng)進(jìn)入睡眠模式后，變頻器仍然處在監(jiān)視煤氣壓力狀態(tài)。當(dāng)壓力低于最小允許值以下時(shí)，并經(jīng)喚醒延時(shí)后，則重新啟動風(fēng)機(jī)工作。其睡眠控制邏輯關(guān)系如圖3所示。
在圖3中，其有關(guān)參數(shù)設(shè)定要求及實(shí)際設(shè)定值如下：
?。?）40.21—睡眠設(shè)定值。如果電機(jī)速度低于此設(shè)定值（10hz），且在時(shí)間差內(nèi)大于睡眠延時(shí)時(shí)間，則變頻器進(jìn)入睡眠模式；在睡眠模式下，電機(jī)停止運(yùn)行。
?。?）40.22—睡眠延時(shí)時(shí)間設(shè)定（20s）。當(dāng)電機(jī)速度低于睡眠速度設(shè)定值時(shí)，計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)；當(dāng)電機(jī)速度高于睡眠速度時(shí)，計(jì)時(shí)器復(fù)位。設(shè)定范圍0.0—3600.0s。
?。?）40.23—睡眠功能喚醒設(shè)定值。如果過程實(shí)際值低于設(shè)定值，且時(shí)間長于喚醒延時(shí)時(shí)間，則變頻器就被喚醒。其設(shè)定范圍0.0—100.0%（以過程給定值的百分比形式表示）。
?。?）40.24—睡眠功能喚醒延遲時(shí)間。當(dāng)過程實(shí)際值低于喚醒設(shè)定值時(shí)，計(jì)時(shí)器開始工作；當(dāng)過程實(shí)際值高于喚醒值時(shí)，計(jì)時(shí)器復(fù)位。其設(shè)定值范圍0.0—3600.0s。
?。?）99.02—變頻器控制模式。設(shè)定“3”時(shí)，則為pid控制模式。
其睡眠功能時(shí)序圖如圖4所示。
4 控制系統(tǒng)調(diào)試
變頻調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝完成后，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，以確保系統(tǒng)控制的實(shí)際效果。新系統(tǒng)最后的調(diào)試工作極為重要和關(guān)鍵，這也關(guān)系到整個改造工程的成敗，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)，系統(tǒng)地進(jìn)行參數(shù)修正，調(diào)整各項(xiàng)控制參數(shù)到最佳數(shù)值，才有可能充分發(fā)揮系統(tǒng)控制的先進(jìn)性和優(yōu)越性。
變頻器的參數(shù)設(shè)置較簡單，其主要是煤氣進(jìn)口壓力信號作用后需要修改的有關(guān)參數(shù)設(shè)置。調(diào)試步驟如下：
?。?）確定設(shè)定信號的范圍。首先斷開壓力測量信號，將給定電位器調(diào)至最小，啟動變頻器運(yùn)行（帶載），緩慢增加給定電位器電阻至風(fēng)機(jī)出口壓力達(dá)到5.2kpa，測取電位器的實(shí)際阻值和電壓值u（ai3、ai4端），并記錄變頻器的輸出頻率值。
?。?）將壓力信號接入控制系統(tǒng)，并使給定信號為u，設(shè)置pid的有關(guān)參數(shù)為一定值，緩慢增加壓力，測取煤氣進(jìn)口壓力對系統(tǒng)的影響程度（通過記錄其對應(yīng)的數(shù)據(jù)，可得出其線性關(guān)系），如果對給定值修正不理想，可重新設(shè)定pid參數(shù)（一般是改變比例常數(shù)），以求取最佳修正參數(shù)值。
（3）喚醒值的確定。將煤氣進(jìn)口壓力提高到4.8
kpa，并使給定信號電壓為u，啟動系統(tǒng)工作，測取變頻器的輸出頻率，再換算成實(shí)際給定量大小，即可得到喚醒值大小。
（4）系統(tǒng)投入運(yùn)行后，必須驗(yàn)證實(shí)際干擾信號的影響程度，如系統(tǒng)震蕩，如不穩(wěn)定，可改變pid的微分、積分時(shí)間常數(shù)值，以確定實(shí)際需要的參數(shù)值。
?。?）實(shí)際測得：給定最大電壓為8.4v；當(dāng)煤氣壓力為0.6kpa時(shí)，變頻器輸出頻率為42hz；喚醒值設(shè)置為82%（實(shí)際運(yùn)行值）。
?。?）煤氣恒壓控制系統(tǒng)變頻調(diào)試中注意的事項(xiàng)：加速時(shí)間要求盡可能的短（可減小系統(tǒng)滯后時(shí)間），因?yàn)樵O(shè)定過長，會使煤氣壓力突然大幅降低時(shí)，風(fēng)機(jī)不能立即提速，造成鍋爐熄滅；增加減速時(shí)間，能降低煤氣供給壓力波動和調(diào)速控制系統(tǒng)的干擾，對電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，有助于煤氣穩(wěn)定、可靠地供給，也防止變頻器頻繁加、減速狀態(tài)動作，導(dǎo)致變頻器過熱和保護(hù)功能動作。雖然這種設(shè)定犧牲了一些系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性和跟隨性，但卻能很好地滿足鍋爐正常工作的安全性和穩(wěn)定性。
實(shí)踐證明，這種變頻控制調(diào)節(jié)裝置比較適合壓力波動較大，且要求流量穩(wěn)定、壓力較高的供氣用戶。改造結(jié)果證明，效果良好，煤氣壓力控制指標(biāo)滿足鍋爐正常運(yùn)行的要求，熱媒油溫度調(diào)整迅速、穩(wěn)定，燃燒充分，鍋爐效率提高9%；日節(jié)電73kw.h以上。
5 結(jié)束語
應(yīng)用變頻器對熱媒加壓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)改造，實(shí)現(xiàn)了煤氣恒壓控制目的；提高了鍋爐運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，節(jié)約電能顯著，據(jù)統(tǒng)計(jì)每月可節(jié)約用電2200kw.h，風(fēng)機(jī)故障仃機(jī)率降至4h/月（改造前平均為23h/月左右）；風(fēng)機(jī)傳動軸承座軸承的更換周期延長到7個月以上（改造前平均為2個月）。并取得了以下好處：
（1） 改造實(shí)施難度低。適合企業(yè)自己施工改造，沒有復(fù)雜的外部控制電路設(shè)計(jì)，調(diào)試方便。
?。?） 控制參數(shù)易修改。通過變頻器內(nèi)部設(shè)定數(shù)據(jù)修改，就能實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)的調(diào)整和優(yōu)化。
?。?） 改造費(fèi)用低。只需購置變頻器；許多原有的電器器件都得到了充分利用，如電機(jī)、壓力傳感器、控制箱、操作臺等。
?。?）維修工作少。改造兩年來，其電器控制系統(tǒng)只進(jìn)行了幾次清灰和日常檢查；系統(tǒng)工作穩(wěn)定；風(fēng)機(jī)維修費(fèi)用每年減少1.8萬元（購置軸承費(fèi)用）。
（5）節(jié)約電能。在相同煤氣消耗量和壓力條件下，電機(jī)電流平均降低7.2a，電機(jī)溫度降低8～11℃。
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