ATV312变频器在船舶废气脱硫控制系统中的应用

张忠磊

（中船澄西船舶修造有限公司，江苏 江阴 214400）

物流行业的发展扩大了船舶的规模，使船舶柴油机产生的废气逐渐增多，船舶运输导致的空气污染受到了广泛关注。船舶废气脱硫控制系统应运而生，在很大程度上控制了船舶排放的废气。但是在实际的控制系统运行中，船舶废气脱硫控制系统难以有效地控制内部参数，使得系统的脱硫效果不佳，难以降低船舶废气污染。

1 船舶废气脱硫控制系统分析

在“一带一路”战略及经济全球化发展背景下，国际贸易取得了良好的发展，带动了船舶运输行业的发展，船舶制造规模和吨位不断增加。在船舶运行的过程中，柴油机大都将石油产品作为燃料，会在船舶运行期间产生大量的废气污染，对生态环境造成破坏。国际海事组织就全球范围内的注册船舶进行了调研分析，分析结果表明，全球超过50%的船舶将二冲程柴油发动机作为动力系统，这类柴油发动机在运行期间会产生大量的硫氧化物。相关数据统计表明，船舶每年产生的SOx高达六百万吨，约占全球总排放量的5%。在此发展背景下，运输企业需要在船舶中应用废气脱硫技术，降低船舶运输造成的废气污染。就目前的状况而言，最常用的船舶废气脱硫技术为闭环废气脱硫技术。

在实际应用中，主要通过碱液实现硫氧化物的有效处理。因此，在应用闭环废气脱硫技术时，运输企业需要应用船舶废气脱硫控制系统，根据船舶运行产生的废气量、脱硫洗涤水的流量、碱度以及海水温度等参数，控制闭环废弃脱硫过程中的碱液供应量，在保障废气脱硫效果的基础上，尽量使用最少的碱液供应量，提升闭环废气脱硫技术的环保效益。由此可以看出，船舶废气脱硫控制系统的应用，关键在于碱液供应量的合理控制。在压差保持不变的基础上，碱液供应系统中的碱液供应量和碱液泵呈正相关关系，技术人员可以通过碱液泵转速的精准控制，实现碱液供应量的控制，保障闭环废气脱硫的效果。就目前的技术水平而言，常用的控制器包括PLC控制器、PID调节器，PID调节器具备结构简单、操作便捷、可靠性高等优势，在速度控制方面有较为广泛的应用。与此同时，在工业设备的速度控制方面，变频器也具备良好的控制效果，技术人员可以根据船舶废气脱硫控制系统的实际状况，选择相应参数及规格的变频器，将其与PID调节系统进行配合，提升碱液泵的控制效果。结合我国船舶废气脱硫控制系统的现状，本文主要选择ATV312变频器作为变频器，与PID调节配合应用，对改进后的控制系统进行分析，明确ATV312变频器的应用效果。

2 ATV312变频器在船舶废气脱硫控制系统中的应用

2.1 ATV312变频器的设置方案

为了明确ATV312变频器在船舶废气脱硫控制系统中的具体应用，本文利用CodeSys软件开发平台，进行ATV312变频器参数的合理分析及有效设置，确保ATV312变频器能够有效控制碱液供应量。其中，CodeSys平台开发的软件支持可重构功能，具备功能强大、易于学习以及先进可靠等优势，可以为软件提供基于IEC61131-3国际标准的开发环境，在国内外的船舶企业中有广泛的应用。如BECK-HOFF、Bachmann、浙大中控以及中船重工等企业。与此同时，CodeSys平台属于独立于硬件的平台，可以实现全集成化的软件开发，非常适用于船舶废气脱硫控制系统的设计及改进。因此，本文主要通过CodeSys软件开发平台以及ATV312变频器设计控制系统的配合应用，提升船舶废气脱硫控制系统的性能。基于软件开发平台及变频器设计控制系统，选择Modbus RTU模式通讯方式作为PLC与变频器间的通信，保障ATV312变频器PID调节功能的发挥，利用PID的调节功能进行碱液供应量的精准控制，促进船舶废气脱硫控制系统的作用发挥。

2.2 ATV312变频器的参数设置

在实际的船舶废气脱硫控制系统运行中，管理人员需要通过手动操作控制减压供应泵的开启和停止，确保碱液供应泵的转向符合系统运行要求，避免碱液供应泵的管路出现泄漏问题，实现其安全稳定运行。在此基础上，技术人员需要采用合理的参数设置，实现船舶废气脱硫系统的远程控制及本体控制。因此，技术人员需要在保留ATV312变频器出厂参数的基础上，结合船舶废气脱硫的实际要求，进行ATV312变频器本体参数的以及PLC控制器参数的合理设置。

Modbus RTU通讯模式在传输速度方面具有一定的局限性，CodeSys软件开发平台在进行Modbus RTU通讯设备的初始化参数设置中，仅能够进行20个参数的设置。但是为了实现船舶废气脱硫控制系统的远控和本控要求，技术人员需要对系统内的多个参数进行设置，其数量超过20个。为了解决这一问题，技术人员需要在参数中选择不会在ATV312变频器运行期间出现变化的参数，通过ATV312变频器本体的参数设置，实现这类参数的有效控制。本节主要介绍ATV312变频器本体中需要注意的参数代码：

（1）控制菜单drC中的FCS，根据INI进行设置，技术人员在按住INI后，操作界面显示为no后，重复该操作，通过两次处理完成恢复出厂设置的操作；（2）控制菜单CtL中的LAC，根据L3进行设置，技术人员持续按住L3三秒，在界面出现闪烁后完成操作；（3）tCC，根据2C进行设置，技术人员持续按住2C三秒，在界面出现闪烁后完成操作；（4）Cd1，通过MDc进行设置，将控制通道1选择为Modbus控制方式；（5）Cd2，通过tEr进行设置，将控制通道2选择为本地控制方式；（6）CCS，通过LI3进行设置，利用LI3的连接和中断，完成控制通道1和控制通道2间的切换；（7）Tbr，波特率的数值设定为19.2；（8）CrL3及CrH3，CrL3为AI3的下限值，数值设定为4mA、CrH3为AI3的上限值，数值设定为20mA。

与此同时，技术人员需要在CodeSys软件开发平台对ATV312变频器进行从站通道参数的设置，具体包括以下内容：PIF中PI调节器的反馈，将其设置为AI3；PS4及PS2的预置速度，两者与PID冲突；PI调节器的积分争议及比例增益，单位均为0.01；电机额定频率设定为10倍；电机额定转速设定为1RPM；4-20ma信号故障停车模式等。在上述从站通道参数的设置基础上，CodeSys软件开发平台可以全面有效监控ATV312变频器的电压、电流等运行参数，实现ATV312变频器故障的实时监测。

2.3 ATV312变频器的有效应用

在ATV312变频器的参数设置完成后，技术人员可以通过带有CodeSys工具的操作面板将CodeSys和ATV312变频器进行有效连接，完成船舶废气脱硫控制系统的完善。本文选择北尔电子X2 control 10操作面板作为连接工具，利用RS-485接口实现CodeSys和ATV312变频器的连接，在两者连接完成后，工作人员可以通过触摸的方式，选择X2 control 10操作面板的按钮，完成ATV312变频器的远程开启和远程停止操作。在X2 control 10操作面板中，工作人员不仅能够将远程控制，还可以实时监测ATV312变频器的电压、电流以及频率等参数，并将实时运行参数和标准参数范围进行对比，从而发现ATV312变频器存在的故障，为工作人员提供故障报警，有助于ATV312变频器的安全稳定运行。与此同时，在船舶废气脱硫控制系统检测到ATV312变频器的PID给定值出现变化时，能够自动更改ATV312变频器的输出频率，使碱液供应量出现变化，提升船舶废气脱硫效果，降低船舶航行产生的废气污染。

3 结语

综上所述，船舶废气脱硫控制系统的运行状况与废气脱硫效果联系密切，技术人员需要改进传统的船舶废气脱硫控制系统，提升脱硫效果。通过本文的分析可知，技术人员可以采用CodeSys工具和ATV312变频器的配合应用的方式，实现碱液供应量的有效控制，提升船舶废气脱硫控制系统的控制水平，促进船舶行业的可持续发展。