plc与变频器的应用―乳化液泵的调速控制系统

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1、PLC与变频器的应用一乳化液泵的调速控制系统摘要：节约资源是我国的一项基本国策，但我国目前的工业生产中仍然存在着一定程度的能源浪费现象。为推动经济发展，保障国民经济持续快速协调健康发展，全面推进能源、原材料等资源节约和综合利用工作，根据国家的政策和产业的发展导向，对煤矿乳化液泵进行技术性节能改造，对提高煤矿装备的现代化和自动化水平，提高企业的经济效益具有重要的意义。关键词：乳化液泵控制变频器1、现实依据伴随着科技的发展，世界主要产煤国的煤矿设备已呈现数字化、自动化、节能化的趋势，但我国大部分煤矿企业的机电设备

2、，特别是乳化液泵仍然呈现出一种高投入，低产出状态，这就增加了企业运行成本，降低了企业经济效益。乳化液泵，在实际运行过程中存在以下问题：(1)乳化液泵站的电机是根据工作面的最大用液量来配备的，在多数情况下，电机是持续全速运转的，乳化液泵提供的乳化液系统不能完全利用，对于多余的部分，要通过溢流阀流回系统，这个过程就出现了无功作业，造成了电能的浪费；(2)电机长时间全速运转，增大了机械磨损，缩短了机械的使用寿命；（3）电机在启动时会产生很大的电流，对电网造成了较大的冲击力；（4）溢流阀频繁动作，容易损坏；（5）系统

3、管路压力不稳定，容易出现“爆管子”现象。使用变频控制后，不仅实现了根据系统用液量来调节电机的转速，而且实现了软起动，减少了“爆管子”现象，减少了设备的磨损，减轻了劳动强度，还实现了节能降耗。因此，为了减少企业的运行成本，减少电力的不必要损耗，对相关大功率装备进行技术性节能改造势在必行。2、变频调速器原理与优点2.1变频调速技术原理风机和泵类负载的功率P与其运行转速n的关系为P=kn3。其中k为负载功率计算系数，风机约为3，泵类约为2。无论采用何种调速方式，均可使用P=kn3来计算负载功率。设风机的最高转速为n

4、l，根据实际需要确定的最低转速为n2,则不同转速下的负载功率为Pl=knl3,P2=kn23,采用异步电动机变频调速运行比定速运行时的最大节电功率为P=knl3-kn23=knl3（1-1/D3）。其中D为调速范围，D=nl/n2。由此式可以看出，调速范围D越大，P就越大，即采用变频调速技术的节能效果就越明显。2.2动态调整节能变频调速器在软件上设有5000次/秒的测控输出功能，始终保持电机的输出高效率运行。2.3通过变频自身的V/F功能节能在保证电机输出力矩的情况下，可自动调节V/F曲线，减少电机的输出力矩

5、，降低输入电流，实现节能。2.4提高功率因数节能电动机由定子绕组和转子绕组通过电磁作用产生力矩。对电网而言，阻抗特性呈感性，电机在运行时吸收大量的无功功率，造成功率因数变小。采用变频控制后，其性能变为：AC—DC—AC,在整流滤波后，负载特性发生变化，变频器对电网的阻抗特性呈阻性，功率因数变大，减少了无功损耗。2.5降低电力线路电压波动电机工频启动时，电流剧增的同时，电压也会大幅波动，电压下降幅度的大小将取决于启动电机功率的大小和配电网的容量。电压下降将会导致同一供电网络中的电压敏感设备故障跳闸或工作异常，而

6、采用变频调速后，由于能在零频零压时逐步启动，能最大程度的消除电压下降；2.6减少对电网的冲击电机功率与电流和电压的乘积成正比，通过工频直接启动，电机消耗的功率将大大高于变频启动所需要的功率。在一般工作情况下，直接工频启动电机所产生的电涌会对同网上的其他用户产生严重的影响，造成峰谷差值过大。如果采用变频器进行电机起停，就不会产生类似的问题。2.7减少机械传动部件的磨损目前矢量变频器可以实现高效的转矩输出，从而节省齿轮箱等机械传动部件，构成直接变频传动系统，从而降低成本，提高系统稳定性。2.8转矩极限可调通过变频

7、调速后，能够设置相应的转矩极限来保证工艺过程的连续性和产品的可靠性。目前的变频技术不仅可以调节转矩极限，甚至转矩的控制精度都能达到3%〜5%左右。但在工频状态下，电机只能通过检测电流值或热保护来进行控制，而无法像在变频控制一样设置精确的转矩值来动作。3、我公司针对乳化液泵站变频改造方案3.1乳化液泵站改造采用一台BPBT75/660型矿用隔爆型变频调速器，外加一套PLC可编程控制器作为乳化液泵站的主控设备，采用隔爆兼本安型压力变送器检测管网的压力。压力传感变送器的测量值以0〜10V（4〜20mA）信号控制变频

8、器，变频器依据给定值和测量值的误差经PID运算后，给出适当的电压和频率给乳化液泵站的电机。在泵站运行过程中，一旦当管路压力升高超过给定值时，变频器降低电机转速，使泵的流量减小，从而使管路压力降低，反之则电动机转速增加，从而使管路压力保持为恒定值。具有以下优点：1.启动泵时，先进行泵站的液位检测，随时进行泵站的吸空报警，保证系统的正常工作；1.启动泵站后不用进行任何手动卸荷操作，减少操作人员的主观失误