论文部分内容阅读
摘要：随着社会经济的迅速发展，电力企业对供油系统的安全性、可靠性提出较高要求；再加上我国当前面临能源紧缺格局，只有应用先进的自动化技术、控制技术等，实现变频调速恒压供油系统运行，满足高效率、高节能目标，具有重要意义。
关键词：变频调速 恒压供油 节能原理
中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）011-065-02
1 绪论
随着我国社会经济的不断发展与完善，电力企业对供油系统的运行提出较高要求。衡量供油质量的重要标准之一是供油压力是否恒定，因为油压恒定于电力企业是非常重要的，如当发生锅炉需点火时，若供油压力不足或无油供应，不能安全运行，会造成更大的经济损失。用油多而供油少，则供油压力低；用油少而供油多，则供油压力大。通过确保管网内的油压恒定供油，实现供油与用油的平衡，一方面确保电能利用率，也确保了供油生产以及电机运行的安全可靠性。本设计采用简单实用的PLC和变频调速技术，发挥控制技术、电气技术以及变频技术的积极作用，对传统的城市高楼供油系统进行优化与改造。通过应用该系统，可有效保障供油的可靠性、稳定性，实现供油系统的集中化、高效率管理，并可顺利实现节能目标；尤其在我国当前能量日趋紧张的大背景下，设计并运用该系统，在保障企业运营效率、实现节能减排目标，具有重要作用。
2 变频调速恒压供油系统的应用特点
2.1 变频调速恒压供油系统的优点
有关变频调速恒压供油系统的应用优势，具体分析如下：
（1）具有良好的节能效果，节电程度高达20%-40%，全面支持绿色用电和绿色运行；
（2）该系统的占地面积较小，可通过最少的投資获得最高效率与收益；
（3）自动化水平相对较高，采取全数字化控制模式，可根据实际情况调节运行参数，包括设定值、加减速时间、运行方式、PID值等，具有良好的灵活性、可靠性；
（4）运行过程科学、合理，可有效控制平均转速，同时减少磨损程度，降低了维修的费用，极大提高油泵使用寿命；
（5）由于能对油泵实现软启动，并可消除油锤效应；
（6）操作简便，省时省力；
（7）全数字化控制，任意修改运行参数
2.2 传统定压方式的弊病
从传统的定压运行方式来看，存在诸多弊端。一方面，由于频繁地启动油泵或停止运行，不利于电机、开关器件等稳定运行，对其使用寿命造成影响；另一方面，在选择供油泵类型时，为了更好地保障安全系数，设计人员往往选择较大的电机类型；但是如果在油负荷较小的地区应用，仅利用节流孔板、减压阀等调节剩余的油头，将耗费大量的能量，造成能源浪费。
3 变频调速恒压供油系统的运行方式
3.1 单机运行模式
所谓单机运行模式，主要在一套完整的供油系统中仅设置一台电机，利用变频器发挥驱动作用。单机运行方法较为简单、可靠，整个电机启动、停止及运行状态，均通过变频器的操作而完成。通过应用该种运行方法，需要用户准备增量值，如果变频器的工作处于下限频率状态，且管道的压力在设定值以上，那么系统根据实现已经确定的程序，直接对电机运行实行控制；当跳开工频运行的一瞬间，降低了一个增量值，且变频器对电机增速过程实行控制，对降低的增质量进行优化补偿，实现无扰动的切换过程。
3.2 循环软启动模式
如果变频器处于上限频率运行状态，但是仍然不能全面满足流量要求；那么系统根据事先设置的程序，将电机从变频运行状态转变为工频运行状态，此时变频器也通过OHZ软启动方法，将另外一台电机带入到运行状态，结合偏差变化的具体情况，对输出功率进行优化调整，直到满足流量所需频率为止；通过这种固定的方法，可有效减少投资，一旦油泵发生故障，则自动切换并启动另外油泵运行。
3.3 多机运行模式
采用多机运行模式，在一套完整的供油系统中，利用若干台油泵完成一个供水目标，其中至少一台机器处于变频调速状态。多机运行主要以固定方式和循环软启动两种方式综合为主。一般情况下，如果系统的控制功率相对较低，则两种方式均可以选用；如果系统的控制功率比较大，则选用固定方式为佳；当变频器处于运行状态下，如果此时系统中的流量相对较低，并且低于设定值，那么经过一段时间之后，变频器就会进入到睡眠状态。如果管道中的压力在唤醒值之下，则变频器重新启动并运行，可起到良好的节能作用。
通过以上几种运行方法，可以根据运行实际情况设置多压力值；系统运行所处时间短不同，其压力值的大小也有所区别，以此满足用户的不同时段、不同压力等需求。
4 油泵调速系统的节能原理
在变频调速恒压供油系统中，大多以流量作为主要控制对象，采用阀门控制法、转速控制法。（1）阀门控制法是利用阀门的开度，对流量进行调节，可保持油泵电机转速的稳定性；主要改变油路的阻力，以此优化油量。在实际用油过程中，由于需油量不断变化，因此阀门开度不能始终保持不变，否则将引发超压或者欠压问题；（2）转速控制法主要对油泵电机的转速进行优化调节，以此控制流量；此时阀门的开度保持不变，通过对油的动能改变而优化流量。因此，扬程特性随着油泵转速的变化而有所区别，但是管阻特性始终保持不变。
5 变频调速的技术原理
变频调速技术可以通过普通的异步电机而实现，异步电机结构简单、维护方便、坚固耐用、经济可靠，适应各种恶劣的环境。特别是近年来出现的高性能、高精度的变频器，变频调速完全可以达到直流调速一样的性能。从设备投资来看，变频调速系统与同容量的直流调速系统可节省投入的20%左右。因此，应用变频调速技术已成为当前交流异步电机较为理想的方法之一，在油泵（风机）的调速中广泛应用。
6 小结
当前，虽然PLC程序已经通过了模拟调试和人工检查阶段，但是仍存在诸多现场因素难以预控。这就要求加强对PLC技术、现场控制技术的运用，实现电机的优化启动与停止，如果发现错误则及时修正、优化调节参数，确保电动机按照规划正常运行。
在恒压供油系统中，主要发挥PLC技术和变频器的核心作用，通过PLC技术 的强大性、灵活性等优势，对内置PID变频器进行优化控制，调节变频性能，实现恒压供油的控制目标。有关系统的应用特点，可概括为以下两方面：
（1）采用PCL控制变频器进行IPD调节，按实际需要随意设定压力给定值，实现恒压供油，使给油泵始终在高效率的工况下运行，在启动时压力波动小，可控制在给定值的5%范围内。
（2）由于电力企业用油的特性，要求本供油系统具有巡检的功能
对于整个生产系统运行来说，系统参数的控制与调节非常重要，只有提高参数的适应性，才能确保系统处于正常运行状态。通过实行现场调试手段，利用多个条件进行切换控制，减少频繁的设备切换操作，确保系统稳定性。
实验现场调试是系统投入运行中重要一个环节，主要包括PLC程序调试与运行，PID参数调整运行，手动控制的测试，报警的调试等。试验表明该系统具有极强的稳定性、可靠性、经济效应良好。
关键词：变频调速 恒压供油 节能原理
中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）011-065-02
1 绪论
随着我国社会经济的不断发展与完善，电力企业对供油系统的运行提出较高要求。衡量供油质量的重要标准之一是供油压力是否恒定，因为油压恒定于电力企业是非常重要的，如当发生锅炉需点火时，若供油压力不足或无油供应，不能安全运行，会造成更大的经济损失。用油多而供油少，则供油压力低；用油少而供油多，则供油压力大。通过确保管网内的油压恒定供油，实现供油与用油的平衡，一方面确保电能利用率，也确保了供油生产以及电机运行的安全可靠性。本设计采用简单实用的PLC和变频调速技术，发挥控制技术、电气技术以及变频技术的积极作用，对传统的城市高楼供油系统进行优化与改造。通过应用该系统，可有效保障供油的可靠性、稳定性，实现供油系统的集中化、高效率管理，并可顺利实现节能目标；尤其在我国当前能量日趋紧张的大背景下，设计并运用该系统，在保障企业运营效率、实现节能减排目标，具有重要作用。
2 变频调速恒压供油系统的应用特点
2.1 变频调速恒压供油系统的优点
有关变频调速恒压供油系统的应用优势，具体分析如下：
（1）具有良好的节能效果，节电程度高达20%-40%，全面支持绿色用电和绿色运行；
（2）该系统的占地面积较小，可通过最少的投資获得最高效率与收益；
（3）自动化水平相对较高，采取全数字化控制模式，可根据实际情况调节运行参数，包括设定值、加减速时间、运行方式、PID值等，具有良好的灵活性、可靠性；
（4）运行过程科学、合理，可有效控制平均转速，同时减少磨损程度，降低了维修的费用，极大提高油泵使用寿命；
（5）由于能对油泵实现软启动，并可消除油锤效应；
（6）操作简便，省时省力；
（7）全数字化控制，任意修改运行参数
2.2 传统定压方式的弊病
从传统的定压运行方式来看，存在诸多弊端。一方面，由于频繁地启动油泵或停止运行，不利于电机、开关器件等稳定运行，对其使用寿命造成影响；另一方面，在选择供油泵类型时，为了更好地保障安全系数，设计人员往往选择较大的电机类型；但是如果在油负荷较小的地区应用，仅利用节流孔板、减压阀等调节剩余的油头，将耗费大量的能量，造成能源浪费。
3 变频调速恒压供油系统的运行方式
3.1 单机运行模式
所谓单机运行模式，主要在一套完整的供油系统中仅设置一台电机，利用变频器发挥驱动作用。单机运行方法较为简单、可靠，整个电机启动、停止及运行状态，均通过变频器的操作而完成。通过应用该种运行方法，需要用户准备增量值，如果变频器的工作处于下限频率状态，且管道的压力在设定值以上，那么系统根据实现已经确定的程序，直接对电机运行实行控制；当跳开工频运行的一瞬间，降低了一个增量值，且变频器对电机增速过程实行控制，对降低的增质量进行优化补偿，实现无扰动的切换过程。
3.2 循环软启动模式
如果变频器处于上限频率运行状态，但是仍然不能全面满足流量要求；那么系统根据事先设置的程序，将电机从变频运行状态转变为工频运行状态，此时变频器也通过OHZ软启动方法，将另外一台电机带入到运行状态，结合偏差变化的具体情况，对输出功率进行优化调整，直到满足流量所需频率为止；通过这种固定的方法，可有效减少投资，一旦油泵发生故障，则自动切换并启动另外油泵运行。
3.3 多机运行模式
采用多机运行模式，在一套完整的供油系统中，利用若干台油泵完成一个供水目标，其中至少一台机器处于变频调速状态。多机运行主要以固定方式和循环软启动两种方式综合为主。一般情况下，如果系统的控制功率相对较低，则两种方式均可以选用；如果系统的控制功率比较大，则选用固定方式为佳；当变频器处于运行状态下，如果此时系统中的流量相对较低，并且低于设定值，那么经过一段时间之后，变频器就会进入到睡眠状态。如果管道中的压力在唤醒值之下，则变频器重新启动并运行，可起到良好的节能作用。
通过以上几种运行方法，可以根据运行实际情况设置多压力值；系统运行所处时间短不同，其压力值的大小也有所区别，以此满足用户的不同时段、不同压力等需求。
4 油泵调速系统的节能原理
在变频调速恒压供油系统中，大多以流量作为主要控制对象，采用阀门控制法、转速控制法。（1）阀门控制法是利用阀门的开度，对流量进行调节，可保持油泵电机转速的稳定性；主要改变油路的阻力，以此优化油量。在实际用油过程中，由于需油量不断变化，因此阀门开度不能始终保持不变，否则将引发超压或者欠压问题；（2）转速控制法主要对油泵电机的转速进行优化调节，以此控制流量；此时阀门的开度保持不变，通过对油的动能改变而优化流量。因此，扬程特性随着油泵转速的变化而有所区别，但是管阻特性始终保持不变。
5 变频调速的技术原理
变频调速技术可以通过普通的异步电机而实现，异步电机结构简单、维护方便、坚固耐用、经济可靠，适应各种恶劣的环境。特别是近年来出现的高性能、高精度的变频器，变频调速完全可以达到直流调速一样的性能。从设备投资来看，变频调速系统与同容量的直流调速系统可节省投入的20%左右。因此，应用变频调速技术已成为当前交流异步电机较为理想的方法之一，在油泵（风机）的调速中广泛应用。
6 小结
当前，虽然PLC程序已经通过了模拟调试和人工检查阶段，但是仍存在诸多现场因素难以预控。这就要求加强对PLC技术、现场控制技术的运用，实现电机的优化启动与停止，如果发现错误则及时修正、优化调节参数，确保电动机按照规划正常运行。
在恒压供油系统中，主要发挥PLC技术和变频器的核心作用，通过PLC技术 的强大性、灵活性等优势，对内置PID变频器进行优化控制，调节变频性能，实现恒压供油的控制目标。有关系统的应用特点，可概括为以下两方面：
（1）采用PCL控制变频器进行IPD调节，按实际需要随意设定压力给定值，实现恒压供油，使给油泵始终在高效率的工况下运行，在启动时压力波动小，可控制在给定值的5%范围内。
（2）由于电力企业用油的特性，要求本供油系统具有巡检的功能
对于整个生产系统运行来说，系统参数的控制与调节非常重要，只有提高参数的适应性，才能确保系统处于正常运行状态。通过实行现场调试手段，利用多个条件进行切换控制，减少频繁的设备切换操作，确保系统稳定性。
实验现场调试是系统投入运行中重要一个环节，主要包括PLC程序调试与运行，PID参数调整运行，手动控制的测试，报警的调试等。试验表明该系统具有极强的稳定性、可靠性、经济效应良好。