摘要:分析傳統(tǒng)水箱拉絲機(jī)皂液循環(huán)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，提出利用變頻器和壓力變送器組成恒壓循環(huán)的控制方案，通過(guò)壓力變送器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)循環(huán)系統(tǒng)中皂液的壓力值，反饋給變頻器，由變頻器對(duì)循環(huán)水泵進(jìn)行變頻調(diào)速，實(shí)現(xiàn)水箱拉絲機(jī)皂液的恒壓循環(huán)，節(jié)省人力，降低維護(hù)成本，有效節(jié)能30%以上。

1問(wèn)題提出

傳統(tǒng)的水箱拉絲機(jī)皂液循環(huán)采用集中循環(huán)方式［1］，由一臺(tái)始終處于工頻運(yùn)轉(zhuǎn)的水泵提供循環(huán)動(dòng)力，流量控制是通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)，其輸入功率大，大量的能源消耗在擋板、閥門(mén)的截流過(guò)程中，并且當(dāng)車(chē)間工人換班時(shí)，有可能將所有水箱拉絲機(jī)的皂液閥關(guān)閉，造成循環(huán)水泵處于過(guò)載運(yùn)行狀態(tài)，而頻繁過(guò)載運(yùn)行極易導(dǎo)致水泵電機(jī)燒毀［2－3］。

2恒壓供液控制

2．1控制原理

皂液恒壓循環(huán)控制系統(tǒng)由壓力變送器、變頻器、循環(huán)水泵組成，利用壓力變送器采集皂液循環(huán)管道中的壓力數(shù)值，反饋到變頻器，經(jīng)過(guò)內(nèi)部PID計(jì)算，由變頻器改變循環(huán)水泵電機(jī)的運(yùn)行頻率，調(diào)節(jié)循環(huán)水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到皂液的恒壓循環(huán)，恒壓供液控制原理示意圖如圖1所示。

2．2控制過(guò)程

2．2．1系統(tǒng)組成

變頻器選用ABB變頻器510系列［4］，該型號(hào)變頻器適合各種負(fù)載類(lèi)型，ACS510還針對(duì)風(fēng)機(jī)水泵應(yīng)用做了特別的優(yōu)化:(1)完全匹配風(fēng)機(jī)和水泵。增強(qiáng)的PFC應(yīng)用#多控制7臺(tái)泵;兩個(gè)好立的內(nèi)置PID控制器PID1和PID2，PID1可設(shè)置兩套參數(shù)，通過(guò)PID2可控制一個(gè)好立的外部閥門(mén)。(2)經(jīng)濟(jì)實(shí)用。當(dāng)傳動(dòng)裝置溫度降低時(shí)增加開(kāi)關(guān)頻率，負(fù)載降低時(shí)自動(dòng)降低電機(jī)磁通，安裝簡(jiǎn)單，多種I/O和插件可方便地連接到現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)上。(3)環(huán)保節(jié)能。變感量電抗器可根據(jù)不同負(fù)載匹配電感量，抑制和減少諧波。選用變頻器型號(hào)ACS510－01－072A－4，額定電流72A，額定功率37kW，輸出頻率0～500Hz，加速時(shí)間0．1～1800s，減速時(shí)間0．1～1800s。

壓力變送器選用PT500，量程0～0．6MPa，輸出電流4～20mA，24V供電，準(zhǔn)確度0．5級(jí)。壓力變送器將皂液的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)，其值和壓力為線(xiàn)性關(guān)系，壓力變送器輸出的電流隨壓力增大而增加。

2．2．2控制過(guò)程

泵在工作時(shí)，由流體力學(xué)可知，泵的功率為流量和壓力的乘積，而流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，可以得出泵功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。如果水泵的效率一定，當(dāng)要求調(diào)節(jié)流量下降時(shí)，轉(zhuǎn)速成比例下降，而此時(shí)泵的輸出功率成立方關(guān)系下降。即水泵電機(jī)的耗電量與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系，因而當(dāng)所要求的流量減小時(shí)，可調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率使電機(jī)轉(zhuǎn)速按比例降低，這時(shí)，電機(jī)的功率將按立方關(guān)系大幅度地降低，比調(diào)節(jié)擋板、閥門(mén)節(jié)能30%以上，從而達(dá)到節(jié)能的目的［5］。

控制操作有手動(dòng)和自動(dòng)2種模式，手動(dòng)部分為電位器調(diào)整頻率，實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速;自動(dòng)操作時(shí)，壓力變送器檢測(cè)到壓力信號(hào)，轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)輸入到變頻器，與設(shè)定好的壓力值比較，經(jīng)過(guò)內(nèi)部PID運(yùn)算，調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率，達(dá)到恒壓循環(huán)皂液的目的，變頻器接線(xiàn)圖如圖2所示。

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，先采用手動(dòng)模式，調(diào)節(jié)變頻器頻率，當(dāng)循環(huán)系統(tǒng)中的壓力達(dá)到生產(chǎn)要求時(shí)，記下此時(shí)壓力變送器的檢測(cè)值，作為自動(dòng)控制的給定值，輸入到變頻器的PID調(diào)節(jié)器中，此值實(shí)際就是壓力設(shè)定的對(duì)應(yīng)值。然后通過(guò)按鈕切換到自動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)行恒壓循環(huán)，當(dāng)壓力值高于設(shè)定值時(shí)，變頻器輸出頻率降低，循環(huán)水泵降速，壓力開(kāi)始減小，當(dāng)壓力低于設(shè)定值時(shí)，變頻器輸出頻率升高，循環(huán)水泵升速，壓力開(kāi)始增大。變頻器參數(shù)設(shè)定見(jiàn)表1。

3應(yīng)用效果

本系統(tǒng)在法爾勝特鋼公司水箱拉絲機(jī)皂液循環(huán)系統(tǒng)投入使用，為50臺(tái)水箱式拉絲機(jī)提供皂液循環(huán)，經(jīng)過(guò)半年多跟蹤統(tǒng)計(jì)，在生產(chǎn)部門(mén)開(kāi)關(guān)閥門(mén)之后都能保證皂液流量和壓力的穩(wěn)定，不需要專(zhuān)人看管，減少了人工操作，降低了維護(hù)成本，可以有效節(jié)電30%以上，使用效果良好。