变频器在卷扬泵站控制系统中的应用

        变频器在卷扬泵站控制系统中的应用在热轧生产中，粗轧机、精轧机、层流冷却、卷取机等轧线设备消耗的大量工业用水经轧线地沟汇流到卷取机地坑集水池内，由卷扬泵站的两台大型水泵抽至污水处理系统处理后循环再利用。

        某热轧板厂的卷取机卷扬泵站控制系统原采用简单的继电逻辑控制方式，通过两个浮球检测高、低水位，频繁起、停水泵来实现自动抽水。泵站两台水泵的设计流量是按照泵站的zui大流量加一定的裕量考虑的，但在实际生产中，泵站的实际水流量往往小于zui大流量，因而造成水泵的工作时间极短，起、停频繁。在投产后，卷扬泵站经常出现泵频繁损坏，不能正常抽水，卷取机地下7#液压站经常被淹，危及站内电气设备，造成卷取机不能正常工作等问题，严重制约着生产的正常进行。具体表现在：（1）控制系统采用继电控制，故障点多；（2）卷取机地坑内环境恶劣，浮球检测水位可靠性差，故障频繁，常导致自动抽水功能失效；（3）由于控制系统采用继电控制，频繁起、停大型水泵，严重影响泵的使用寿命，造成泵频繁损坏；（4）没有水位指示。

          随着交流调速技术的发展，全数字变频装置产品的推出，为交流传动的应用提供了广阔的天地。采用交流变频调速控制不仅能够实现水泵的平滑起动，还可以使水泵的流量得到调节。经过对国内外交流变频调速的调研，决定采用ABB公司的ACS504全数字交流变频装置对卷扬泵站控制系统实施数字化改造，由原来的开环控制改为闭环控制，实现液位控制，抑制水泵频繁起动，克服原系统的缺陷。

         1 系统组成与工作原理 1.1 系统组成ACS504全数字交流变频装置的主回路由整流桥、中间滤波和逆变回路3部分组成。整流桥采用三相桥式半控整流回路；中间滤波由电抗器L11和电容器C14-C16组成；逆变回路包括6只绝缘栅双极晶体管IGBT。控制回路由控制接口板、主电路接口板、电机控制板和输入保护板组成。 1.2 系统的软件功能ACS504全数字交流变频装置软件分为起动数据参数、运行数据参数、控制连接参数、传动参数、保护参数。根据变频装置使用的不同场合，将上述参数预先编成不同的应用宏程序。应用宏程序是预先编好的参数集，存储在电机控制板的EPROM中，它们分别是出厂缺少设置、手动/自动控制、PI控制、恒转矩控制、顺序控制、PFC控制。它们能够使用户更快、更简便地起动变频器。通过控制盘和计算机对其进行调试和监控。在卷扬泵站应用控制中，根据卷扬泵站工艺流程的需要，采用了PFC控制应用宏程序。

         2 液位控制及自动抽水功能在卷取机地坑集水池内放入一个静压液位计，液位计由压力传感器、导气电缆和变送器组成。通过液位计内的压力传感器检测液位实际值，经变送器转换成4-20mA的电流信号直接作为ACS504交流变频装置的给定信号，当卷取机的地坑进水量发生变化时，变频器的输出频率相应变化，实现水泵自动变频调速控制。在正常生产时，通过对变频装置的参数设置，能够实现卷取机地坑集水池内进水量和出水量动态平衡，使地坑集水池内的液位基本保持不变。由于水泵在正常生产时，一直参与水位的闭环控制，从而有效地杜绝水泵的频繁起、停操作，延长了水泵寿命。当主轧线停轧或检修时，汇流到卷取机地坑的水量很少，为了防止水泵因无水空转而损坏，在PFC控制应用宏程序中，设置一个低水位值，通过沉睡、唤醒参数的设置，PFC将监视实际水位的变化，与低水位值相比较，实现自动起、停泵。通过PFC控制应用宏程序的参数配置，可以实现水位指示，高水位报警，故障报警，两台水泵工作自动切换等功能。

          3 运行效果采用ACS504全数字交流变频装置以后，水泵运行平稳，水泵故障明显下降，*克服了原控制系统的缺陷，具体表现在如下几个方面：
   （1）变频装置精度高，保护功能完善。系统参数优化直接通过柜面键盘设置，系统故障自诊断后直接显示在柜面窗口上，系统基本属于免维护，大大提高了工作效率。
   （2）通过液位计检测液位，其检测信号作为控制系统的输入基准，控制系统的输出频率，实现了液位闭环控制，提高了系统的技术指标，改善了水泵的工作状况，降低了水泵的起、停次数，延长了水泵的使用寿命。 
    （3）改造后，控制系统稳定可靠，电机经济运行，不但降低了故障时间，且节约了大量能源。
    （4）由于数字化变频器的免维护及低故障率，节约了大量的维护和检修费用。