摘要：介紹了利用變頻調(diào)速技術(shù)控制制氧站液體泵的一次成功應(yīng)用，實(shí)踐表明液體泵運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠，節(jié)能效果顯著，值得大力推廣應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：變頻技術(shù)，低溫液體泵 1 引言 萊鋼9000m3/h制氧機(jī)采用分子篩吸附凈化、增壓透平壓縮機(jī)、規(guī)整填料塔、氧氣內(nèi)壓縮和無(wú)氫制氬的新工藝。氧氣內(nèi)壓縮流程無(wú)氧氣壓縮機(jī)，液氧經(jīng)主冷凝蒸發(fā)器底部抽出經(jīng)兩臺(tái)低溫液氧泵加壓，進(jìn)入主換熱器組復(fù)熱后送到用戶管網(wǎng)。管網(wǎng)壓力若有大的變化將直接影響整個(gè)工況甚至停止供氧。另有兩臺(tái)低溫液氬泵用于精餾循環(huán)和無(wú)氫制氬。為了保證整個(gè)機(jī)組的穩(wěn)定順產(chǎn)，這四臺(tái)低溫液體泵均采用變頻調(diào)速，運(yùn)行效果和節(jié)能效果良好。 2 變頻調(diào)速的基本原理 根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式： n=n0（1-s）=60f（1-s）/P （1） 式中 n——電機(jī)轉(zhuǎn)速； n0——電機(jī)同步轉(zhuǎn)速； s——電機(jī)轉(zhuǎn)差率； f——電源頻率； P——電機(jī)磁極對(duì)數(shù)。 從式（1）可看出，三相交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于同步轉(zhuǎn)速n0，而n0又取決于電源頻率f，當(dāng)改變電源頻率f時(shí)，同步轉(zhuǎn)速與頻率成正比變化，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速n也隨之改變，所以如能平滑改變電源頻率，即可平滑地調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。再根據(jù)泵流量相似定律的比例定理，泵流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，只要改變泵轉(zhuǎn)速，就可改變泵的出力。 3 變頻調(diào)速控制系統(tǒng)組成 系統(tǒng)主要由AC800F DCS自動(dòng)控制單元、四臺(tái)變頻器及四臺(tái)低溫液體泵等組成。變頻器采用深圳康沃公司生產(chǎn)的CVF-G1型，它主要分主回路和控制回路兩部分：主回路由整流器、濾波環(huán)節(jié)和逆變器組成，用來(lái)為電機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源，其中整流器將工頻電源變換為直流電源，濾波環(huán)節(jié)吸收整流器和逆變器之間的電壓波動(dòng)，而逆變器將直流電源再變換為交流電源?？刂苹芈穭t給主回路提供信號(hào)，由頻率與電壓的運(yùn)算回路、主回路的電壓/電源檢測(cè)回路、電動(dòng)機(jī)的速度檢測(cè)回路、將運(yùn)算回路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的驅(qū)動(dòng)回路以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的保護(hù)回路組成。 4 變頻調(diào)速方案 （1） 正常運(yùn)行方式為1#液氧泵和1#液氬泵自動(dòng)變頻運(yùn)行，2#液氧泵和2#液氬泵備用。當(dāng)1#液氧泵或1#液氬泵系統(tǒng)出現(xiàn)故障跳閘時(shí)，由DCS聯(lián)鎖2#液氧泵或2#液氬自啟動(dòng)運(yùn)行，以確保整個(gè)空分裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。 （2） 變頻器驅(qū)動(dòng)液體泵啟動(dòng)過(guò)程要求平滑，加速?gòu)?Hz開(kāi)始，在5～12秒內(nèi)達(dá)到反饋信號(hào)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速，并由儀表反饋來(lái)的過(guò)程信號(hào)對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。 a） 對(duì)液氧泵而言，當(dāng)管線內(nèi)壓力發(fā)生變化時(shí)變頻器根據(jù)儀表信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，當(dāng)管線內(nèi)介質(zhì)壓力低于工藝要求時(shí)，反饋信號(hào)減小使得液氧泵轉(zhuǎn)速升高，管線內(nèi)壓力增大直至達(dá)到工藝要求；反之，液氧泵轉(zhuǎn)速下降，管線內(nèi)壓力降低，直至達(dá)到工藝要求，形成一套閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 b） 對(duì)液氬泵而言，當(dāng)氬分餾塔低部液位發(fā)生變化時(shí)變頻器根據(jù)儀表信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，當(dāng)液位低于工藝要求時(shí)，反饋信號(hào)增大使得液氬泵轉(zhuǎn)速降低，氬分餾塔低部液位升高直至達(dá)到工藝要求；反之，液氬泵轉(zhuǎn)速升高，氬分餾塔低部液位降低，直至達(dá)到工藝要求，形成一套閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 （3） 功能項(xiàng)設(shè)定：將啟動(dòng)數(shù)據(jù)及電機(jī)數(shù)據(jù)輸入變頻器。來(lái)自DCS的工藝過(guò)程受控參數(shù)（對(duì)于液氧泵而言是指管線內(nèi)壓力，對(duì)于液氬泵而言是氬分餾塔低部液位）作為遠(yuǎn)程控制信號(hào)，并設(shè)定為4～20mA，頻率下限0Hz對(duì)應(yīng)4 mA，上限50Hz對(duì)應(yīng)20mA，加速時(shí)間按電機(jī)容量不同相應(yīng)選擇8-12s，減速時(shí)間8s?？滴肿冾l器共有20余項(xiàng)故障可由變頻器內(nèi)部檢測(cè)裝置測(cè)出來(lái)，均按電機(jī)額定運(yùn)行值設(shè)置，故障自動(dòng)復(fù)位5次，其它項(xiàng)以變頻器ID運(yùn)行后參數(shù)默認(rèn)值為主。脈寬系列的占空比按正弦規(guī)律變化,這樣輸出的電壓脈沖可以使負(fù)載電流中高次諧波成份大大減少。變頻器效率可達(dá)97%,功率因數(shù)大于95%。在任何負(fù)載條件下,都能調(diào)整輸出,使電動(dòng)機(jī)處在最佳運(yùn)行狀態(tài)。 （4）保護(hù)功能：?jiǎn)?dòng)時(shí)變頻器先對(duì)其本身內(nèi)部狀態(tài)及參數(shù)設(shè)置進(jìn)行自檢，內(nèi)置電子熱保護(hù)以及電動(dòng)機(jī)超載保護(hù)，變頻器交流輸入側(cè)過(guò)壓、欠壓保護(hù)，變頻器直流側(cè)過(guò)壓、欠壓保護(hù)；輸出端相間短路、斷路、接地保護(hù)；并實(shí)時(shí)報(bào)警。對(duì)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障，能顯示故障類型及編號(hào)。 5 使用效果 （1）調(diào)速范圍寬 液體泵電機(jī)工作頻率轉(zhuǎn)速范圍為0～50Hz，正常狀態(tài)時(shí)為30～50Hz，而變頻器調(diào)速范圍為0～50Hz，完全滿足生產(chǎn)工藝對(duì)液體泵的要求。 （2） 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)無(wú)沖擊運(yùn)行平穩(wěn) 不采用變頻的交流拖動(dòng)系統(tǒng)不能在0～50Hz的任意轉(zhuǎn)速上停留，啟動(dòng)設(shè)備震動(dòng)大。使用變頻器后，電機(jī)從零速啟動(dòng)，開(kāi)始輸入的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，然后漸漸平滑升速，這樣減小對(duì)設(shè)備的沖擊，系統(tǒng)設(shè)備故障率低，為穩(wěn)定液體泵的機(jī)械參數(shù)創(chuàng)造了條件。 （3） 產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量得到了提高 由于實(shí)時(shí)反饋信號(hào)對(duì)電機(jī)的控制，減少了人為因素對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的干攏，提高了工藝控制精度，在工藝設(shè)備不變的情況下，使產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量得到了提高。 （4） 故障大幅度降低 使用變頻調(diào)速，電氣設(shè)備故障大幅度降低，從沒(méi)發(fā)生過(guò)因啟動(dòng)電流大和工藝波動(dòng)造成的熱繼電器動(dòng)作或空氣開(kāi)關(guān)速斷動(dòng)作而引起的異常停機(jī)事故。 6 結(jié)論 變頻調(diào)速用于制氧站泵類驅(qū)動(dòng)控制，由于其技術(shù)先進(jìn),功能齊全,節(jié)電效果顯著，還可與DCS、PLC等控制系統(tǒng)組成開(kāi)環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)，使工藝運(yùn)行更趨合理，設(shè)備自動(dòng)化程度提高，因此是一種理想的調(diào)速控制方式，既提高了設(shè)備效率，又滿足了生產(chǎn)工藝要求，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。 參考文獻(xiàn) [1] CVF-G1使用手冊(cè) [2] AC800F DCS組態(tài)手冊(cè) 作者簡(jiǎn)介 韓夢(mèng)云（1972-） 男 工程師 主要從事冶金自動(dòng)化控制工作。