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武钢硅钢厂空压机压力闭环变频调速系统的设万宁除渣设备烤玉米机旋转端子快速夹

时间:2022年08月31日

武钢硅钢厂空压机压力闭环变频调速系统的设计

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武钢硅钢厂是武钢一米七工程之一,硅钢厂空压机站是70年代国滨州内首家从日本引进的具有当时世界先进水平的大型空压设备,它采用活塞式空压机进行空气压缩,其制造工艺极其复杂,设备非常昂贵,同时它为全厂提供压缩空气,其地位又非常重要。但经过多年的长期运行,电气设备老化严重,各种能耗非常之大,工作条件极其恶劣,继电器损坏2015印度航展:Hexcel公司碳纤维和复合材料较多且无备品,空压机频繁起停,严重影响空压机的使用寿命。因此在1996年5月利用中修(12d)时间,对原系统进行了改造,采用当今计算机控制技术和变频技术,引入PLC闭环控制和变频控制,提高了控制系统精度,并使该空压机站的控制系统达到先进水平。

1 控制系统方案的确定及配置

1.1 方案的确定

(1)原空压机站存在的问题

.原系统采用开环控制,不能保证控制精度。

.当输出压力大于0.7MPa时,自动打开泄载阀,使异步电动机空转,严重浪费能源。

.继电器损坏较多且无备品,严重威胁生产。

.输出压力的调节是靠人为调节开度的大小来实现的,劳动强度大,调节速度慢,波动大,不稳定,精度低。

.异步电动机易频繁起动、停止,影响电机的使用寿命。工作条件恶劣,噪声大。

(2)工艺提出的新要求

.空压机出口压力必须控制在±0.05MPa内。

.在输出压力大于0.7MPa时,自动关闭泄荷阀。

.为了使新老系橡胶模具统双重化运行,从现有项目看在设计时要考虑新老系统的切换控制。

.增加油压、水位、空气压力的综合报警功能。

(3)现场的实际工作情况和全厂备品备件的统一考虑。

(4)确定方案

由于硅钢厂空压机站改造是国内首次在这个领域的改造,无借鉴经验可循,如何满足特殊的硅钢工艺要求及解决现存问题是这次改造的关键。我们提出改造方案为电气控制部分和压力闭环均采用PLC控制,电机采用变频器控制。这套方案不仅用PLC取代继电器,提高控制系统可靠性,而且压力闭环的引入,也提高控制系统的控制精度;电机用变频器控制,延长了电机的使用寿命,还降低了能耗,因此实现了低投资高产出的目标。

1.2 系统配置

改造后系统由FRN132P变频器、1151GP型压力变送器、MODICON PLC组成,如图1所示。

2 空压机站变频系统的工作原理及特点

2.1 磁通控制式正弦波PWM控制的逆变器工作原理

磁通控制式正弦波PWM逆变器的结构与GTR-SPWM逆变器的结构完全相同,不同的是GTR导通和截止的工作模式不同。

在实际工作中,为了不使一桥臂的上下管同时导通而发生逆变器的短路,需要设置延时电路。然而延时时间的存在,给逆变器带来新的问题,使逆变器产生误差电压。这种误差电压特别是在低速运行或切换频率较高时,对逆变器影响更大,致使导步电动机在低速时存在转矩脉动,旋转不均匀,甚至在某些特定频率区域引起电流的不稳定,造成系统振荡。为此,采用磁通控制式正弦波PWM控制方式。它不是按照调制正弦波和载波的交点来控制GTR的开通和关断,而是始终使异步电动机的磁通接近正弦波,旋转磁场的轨迹是圆形来决定GTR的导通规律,从而可以补偿误差电压造成的影响,在很低的频率下,保证异步电动机在低速时旋转均匀,从而扩大了变频调速系统的调速范围,抑制了异步电动机的振动和噪声。圆形旋转磁场的实现,是通过检测磁通,控制环节随时判断实际磁通超过误差范围与否,来改变GTR的工作模式,从而保证旋转磁场的轨迹呈圆形。

2.2 FRN132P富士变频器的组成及其特点

富士变频器主要由以下几个部分组成:主电路、保护电路、计算机数字控制电路、数字显示和故障诊断电路、数字与模拟输入、输出电路等组成。它的特点是:转矩脉动小;电磁噪音低;具有数字显示和故障诊断。

3 控制系统软件的实现

控制程序框图如图2所示。空压机站控制系统分为手动和自动两种工作方式。当系统准备条件就绪时(无故障、冷却水压力>0.2MPa,卸荷阀关闭、润滑油压力>0.15MPa),即可启动运行。在运行过程中,输出的空气压力控制在0.6~0.7MPa范围内。若输出的空气压力大于0.7MPa时,计算机发出报警且自动关闭卸荷阀,使空气压力下降,当空气压力下降到0.6MPa时,系统就自动启动升压;若输出的空气压力低于0.6MPa且频率小于等于23Hz时,系统故障停车并切换到老系统工作。

空压机站控制系统的闭环是利用软件中的PID2功能块来实现。定义PID2中的一个期望的控制点,称为设定点(SP),相对于SP而得到的测量值称为过程变量(PV)。SP与PV的韩国现代汽车的Santa Cruz跨界卡车上月来到了底特律的北美汽车展差值即偏差(E)。它将偏差(E)馈送到控制算法中就产生操作变量(MV),来调整被控过程使PV=SP,使偏差(E)=0。在现场的实际调试过程中,笔者是通过现场一次压力仪表(0~10V)采集现场的

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