摘要：文章介绍了艾默生公司变频器EV2000系列在钢厂璇流井恒液位变频节能控制中的应用。 Abstract: Adoption of EV2000 inverter of Emerson in liquid level co
ntrol 关键词：变频器 超声波液位仪 PID恒液位控制 数传电台 前言： 包钢
带钢厂璇流井水系统是为轧线供生产用水，整个水系统是循环运行的。为保证璇流井内水位保证基本平衡，通过5#泵（110KW）将水池内循环水再抽到外面，防止水溢出。由于原有系统采用软启动启动，不能调节转速，水位的控制依靠人为值守，来通过开阀和关阀来控制。否则在低液位会造成水泵抽真空而损伤泵体（气蚀）;高液位则会淹没水泵房造成停电事故。为此，我们设计变频恒液位控制系统，液位检测采用超声波液位器（百特公司），通过变频器内部PID构成液位闭环，实现液位的自动恒定控制。 1、变频恒液位控制系统构成 系统水泵电机为110KW，四级，转速1480r/min。设计采用EV2000-4T1100P系列通用变频器作为水泵电机控制核心。液位检测采用百特工控公司生产FBSON-Y-05-N系列超声波物位
检测仪，供电
电源为AC220V，一体式安装。量程zui大可达到5米，实际检测水位zui高1.85米。系统原理图附图一至三。 采用一台EC20-1006BRA作简单的继电连锁，除了和旧系统进行连锁（互锁），还有变频器的简单启动和停止及报警。本系统还另外装有一台EC20-1006BRA，通过串口与一台数传电台相通讯（MODBUS）,来实现和另外一个水泵房（净环泵房）实现连锁。当璇流井有高液位报警时，通过PLC及数传电台传送到净环泵房，由操作人员确定水泵的启动和停止（由于二者距离太远，且不适合
电缆敷设，所以采用无线数传的方式）。 其中璇流井内PLC设置为主站，净环内PLC为从站。数传电台采用深圳科立讯生产的PT6080无线数传电台是利用先进的单片机技术,无线射频技术,数字处理技术设计的功率较大,体积较小的模块式半双工数传电台,采用SMT新工艺,选用高质量的元器件。抗干扰能力强，精致坚固，结构紧凑，安装方便。数话兼容，数传可优先。RS232、RS485及TTL多种接口可供选择，适应面宽。参见下面原理图：
2、变频恒液位控制参数及工作原理： 2.1 EV2000 通用技术规格： 输入额定电压;频率三相，380V～440V;50Hz/60Hz 允许电压工作范围电压：320V～460V;电压失衡率：<3%;频率：±5% 输出额定电压380V 频率0Hz～650Hz 过载能力G型：150%额定电流1分钟，200%额定电流0.5秒; P型：110%额定电流1分钟;150%额定电流1秒 主要控制性能调制方式磁通矢量PWM调制 调速范围1：100 起动转矩0.50Hz时180%额定转矩 运行转速稳态精度≤±0.5%额定同步转速 频率精度数字设定：zui高频率×±0.01%;模拟设定：zui高频率×±0.2% 频率分辨率数字设定：0.01Hz;模拟设定：zui高频率×0.1% 转矩提升自动转矩提升，手动转矩提升0.1%～30.0% V/F曲线四种方式：1种用户设定V/F曲线方式和3种降转矩特性曲线方式（2.0次幂、1.7次幂、1.2次幂） 加减速曲线三种方式：直线加减速、S曲线加减速及自动加减速方式;四种加减速时间，时间单位（分/秒）可选，zui长60小时 直流制动直流制动开始频率：0.20～60.00Hz; 制动时间：0.0～30.0秒; 制动电流：G型：0.0～100.0% P型：0.0～80.0% 点动点动频率范围：0.20Hz～50.00Hz;点动加减速时间0.1～60.0秒可设，点动间隔时间可设 多段速运行通过内置PLC或控制端子实现多段速运行 内置PI可方便地构成闭环控制系统 自动节能运行根据负载情况，自动优化V/F曲线，实现节能运行 自动电压调整（AVR）当电网电压变化时，能自动保持输出电压恒定 自动限流对运行期间电流自动限制，防止频繁过流故障跳闸 自动载波调整根据负载特性，自动调整载波频率;可选 客户化功能纺织摆频纺织摆频控制，可实现中心频率可调的摆频功能 定长控制到达设定长度后变频器停机 下垂控制适用于多台变频器驱动同一负载的场合 音调调节调节电机运行时的音调 瞬停不停机控制瞬时掉电时，通过母线电压控制，实现不间断运行 捆绑功能运行命令通道与频率给定通道可以任意捆绑，同步切换 运行功能运行命令通道操作面板给定、控制端子给定、串行口给定，可通过多种方式切换 频率给定通道数字给定、模拟电压给定、模拟电流给定、脉冲给定、串行口给定，可通过多种方式随时切换 辅助频率给定实现灵活的辅助频率微调、频率合成 脉冲输出端子0～50kHz的脉冲方波信号输出，可实现设定频率、输出频率等物理量的输出 模拟输出端子2路模拟信号输出，分别可选0/4～20mA或0/2～10V，可实现设定频率、输出频率等物理量的输出 2.2为实现璇流井内恒液位控制，我们采用给定电位计作为液位给定，反馈采用超声波液位仪（变送输出4-20MA）。通过变频器内部的PID调节器做压力闭环调节。变频器参数设置如下： FP.01=0 参数写保护选择，全部参数允许改写 F0.00=3 给定为VCI模拟给定 F0.03=1 端子运行 F0.04=0 转向为正向 F0.08=1 负载为风机类 F0.10=15 加速时间 F0.11=15 减速时间 F0.14=1 V/F曲线设定（2次幂，泵类负载特性） F5.00=1 闭环运行有效 F5.01=1 给定为VCI F5.02=1 反馈为CCI（注意要做调线改动）,超声波输出 F5.09=20 zui小给定量对应反馈（4mA ,相对于20mA为20%） F5.12=0.10 比例增益 F5.13=0.05 积分时间 FH.00=4 四极电机 FH.01=110 功率110KW 变频器内部PID控制框图：
2.3超声波参数设置 a、测量模式选择：距离测量
b、测量范围：0-185cm c、响应速度选择：慢速 d、安全物位：保持超声波工作电压220VAC，输出信号为4-20MA为可靠检测液位，使用超声波变送器必须使其响应速度较慢。这是因为过快的响应速度，会造成外界干扰信号的扰动，使液位信号变化太快，影响了正常的设备运行。降低速度，可以使信号综合平均后输出实际稳定电流信号。 3、实际运行效果 经过现场一段时间的运行，变频恒液位运行效果非常好。当用电位计设定一个液位高度后，变频器以恒液位控制方式运行。当液位设定为70cm，实际检测璇流井内的液位基本在60-80cm之间恒定。当液位低于70cm，变频器频率降低，直到zui后停止在zui低运行频率（20HZ）。这是因为如果变频器运行频率过低，水泵的扬程不够，电机功率白白损耗掉，不利于节能运行。设置zui低运行频率，能够使水泵扬程达到要求（璇流井内循环水不会造成在zui低的运行功率下导致液位过低而水泵抽真空）。变频器的频率一般在生产的时候达到35-45HZ左右，这样的节能率是非常高的（40%左右），而且恒液位控制大大的降低了操作人员的劳动强度。当由于某种原因造成液位过高时，通过EC20 PLC和数传电台还可以为上级泵站提供信号，实现泵站水系统的连锁控制，保证了正常的生产供水要求，同时也大大地节约了电能（35%以上），为包钢节能降耗工程作了一个典范工程。
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