变频恒压供水在钢厂浊环水循环系统中的应用

张 红,金 月,李生珠

（1.长春工程学院，长春 130012；2.国网西藏信通公司，拉萨 850000；3.吉林省配电自动化工程研究中心, 4.长春供电公司电力调度控制中心，长春 130012）

变频恒压供水在钢厂浊环水循环系统中的应用

张 红1,3,金 月2,李生珠4

（1.长春工程学院，长春 130012；2.国网西藏信通公司，拉萨 850000；3.吉林省配电自动化工程研究中心, 4.长春供电公司电力调度控制中心，长春 130012）

本文主要针对钢厂浊环水循环系统的生产工艺的要求和运行特点，建立了循环水控制系统，并对变频调速恒压供水在大型企业循环水控制系统设计。分析循环水控制系统运行特征和控制要求，设计出总体控制方案。

变频调速恒压供水；钢厂浊环水循环系统；循环水控制系统

0 介绍

随着我国国民经济的不断发展，钢铁工业得到了迅速的发展。钢厂浊环系统是独立并且十分重要的子系统，循环水泵是循环水系统中不可或缺的执行器件，它消耗的电能占钢厂总用电量的1%～1.5%[1]。如何在钢厂的浊环系统采用新技术对现有的水泵优化组合，改善水泵的运行状态，从而降低浊环水循环系统中水泵能耗有很重要的现实意义。

在钢厂传统给水方式中，无反馈信号和压力控制，用水量小时，系统压力增高，泵效率降低，管路内漏增加，阀门损坏加剧；用水量增大时，系统压力则降低，易造成系统高位供水点断水，目前通化钢铁浊环厂泵站数量大、范围广、类型多、自动化程度低，监控室值班人员定点采集浊环系统中的出水压力，通过电能计量表计量器功率等并将数据传送与监控室，当出水压力低于设定压力时报警，此时控制人员需调节水泵阀门的开度从而保持浊环系统的供水保持恒定[2]。通过对钢厂浊环系统的调研，构建了浊环系统循环水恒压控制方案，实现循环水控制系统的变频调速恒压供水。

1 变频调速供水原理

使用变频调速技术实现循环水系统的恒压供水是通过变频器调节异步电动机的转速，改变水泵的出水量，保证管网压力恒定。因此变频调速恒压供水的实质就是变频调节异步电机的转速实现调速的。

在变频调速时，变频器实现从高速到低速保持有限的转差率，变频调速具有调速范围广、效率高、机械性能较硬等优点，成为浊环系统中的首选方案[3]。

2 控制系统构成

2.1 浊环水循环控制系统

浊环水循环控制系统主要有以下4部分组成：

（1）信号检测。在现场中采用了HX-T61型号的压力变送器，检测到的压力信号被标准化后反馈到PLC模拟量输入端，并与给定压力值进行做差比较后，再由控制器运算处理[4]。

（2）水泵机组。每个泵站内由变频泵和工频泵组成。

（3）控制系统。① PLC：循环水控制系统中电气控制及其重要的部分，接收现场传感器采集的压力信号经过PLC逻辑运算后通过输出模块作用于执行机构；②变频器：根据PLC的运算结果，调节其输出调压进而调节水泵的开度实现变频调速水泵。

2.2 变频调速恒压供水系统设计

运用变频调速技术实现浊环系统的恒压供水，其中变频调速恒压供水系统的部件主要有水泵、电动机、阀门、接触器、变频器等器件组成，在此浊环水循环系统中，共有4个泵站，其通过一根管道进入，有压力变送器来测得进水的压力，泵站共有工频、变频、停止三种工作状态，其运行过程见图1。

第一台水泵M1和第二台水泵M2工频运行。循环水控制系统开始运行时，系统中所有输水管道上的压力都为零，在变频器开始运行后，水泵M3开始启动并且转速不断增加，管网压力也不断加大，当大到给定值，这时供水量满足了需求量，电动机转速就稳定到一个定值，控制系统在这个运行期间M3运行在变频调速状态。M4运行在停止状态。当系统水量需求增大时，在系统压力闭环控制下将会进一步增大水泵电机的转速，增加水量输出以达到再一次的稳定运行。而当水泵电机M3的供电频率达到工频50Hz时，仍然没有达到用户水量的需求量。这时控制系统就会启动锁相环控制电路，让水泵电机M3稳定切换到工频运行，同时让M4变频启动。如果当这两个变频供水泵都运行到工频状态时，仍然不能满足需要，这时在泵站优化调度中心，就会启动其他泵站满足用户用水量的需求。如果用水量减少时，由循环水总泵站调度中心还决定停止某些泵站的运行，在具体到某个泵站时，按照“先启动后关闭”的原则关闭变频泵。

图1 变频调速恒压供水自动控制系统组成原理框图

2.3 变频调速恒压供水系统总设计

根据以上的要求，选用通用变频器PLC，此种控制方式可以通过变频器进行变频调速，同时PLC模块中包含自适应模糊PID调节器，可以用于将来模块的扩展，参数交接方便，此种方法可以实现软硬件结合[5]。在浊环的循环水控制系统中，用水量会发生很大变化要求，通过采集现场的实际出水压力与系统要求的压力比较后产生控制控制，然后通过变频器控制输出频率从而来控制水泵的转速调节出水压力。

图2 浊环循环水控制系统控制方案

3 结束语

本文主要讲变频调速技术应用到浊环系统的循环水系统控制中，并按照系统的要求实现节能，并设计系统总的控制方案。

[1]乔维德.应用PLC模糊控制实现变频调速恒压供水[J].工矿自动化，2007（03）：118-120.

[2]E H Mamdani.Application of FuzzySynthesis.IEEE TransComputer 1977Logic to Approximate Reasoning Using（12）：1182-1190.Linguistic.

[3]刘英,采用锁相同步切换技术的变频恒压供水控制系统, 北京工业大学硕士论文,28-29

[4]顾跃,基于PLC的变频调速恒压供水系统研究[D].长沙：中南大学，2003.

[5]王瑞兰，基于模糊PID控制的变频调速恒压供水控制系统，山东大学硕士论文.24-25.