基于G120變頻器的控制系統(tǒng)在礦井加壓泵站的應用

陳繼勛

（甘肅能源化工職業(yè)學院，甘肅 蘭州 730207）

1 泵站變頻控制技術簡述

泵站的變頻調(diào)速技術的原理是利用管網(wǎng)壓力上的感應信號保持在輸入狀態(tài)下，自動調(diào)節(jié)變頻器根據(jù)系統(tǒng)提供的信息來調(diào)整輸出頻率，進而對泵電節(jié)，這樣就不僅能夠保證供水量而且能有效的減少單位的水資源的浪費，下面是關機的轉速與供水量進行調(diào)于泵站變頻控制技術的優(yōu)勢[1]。

（1）能夠?qū)崿F(xiàn)對泵站系統(tǒng)進行精準控制?？梢岳糜嬎銠C的自動檢測功能，對泵站的變頻調(diào)速系統(tǒng)進行控制，當用水量或者是水壓發(fā)生改變，計算機可以及時發(fā)現(xiàn)并且能夠?qū)Ρ谜咀龀鱿鄳恼{(diào)整，這樣就能夠保證泵站一直都處于節(jié)能并且高效率的工作，根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，泵站將水的壓力調(diào)整到20kpa之內(nèi)，計算機對泵站的變頻控制最高。由于泵站啟動是通過變頻調(diào)速控制，因此可以對泵站中泵所需要的啟動電流和需要的啟動能耗進行精準控制，能夠有效的降低這些能耗，除此之外，這能夠有效地降低泵站在啟動時對機械的一些損壞，最重要的是采用變頻技術能夠避免在進行切換時所引起的水泵發(fā)生震動，可以延長泵站的機械設備的使用壽命。

（2）在煤礦中采用變頻泵站控制系統(tǒng)的優(yōu)勢。我國在智能化，機械自動化的技術的突飛猛進，使得工程中重要系統(tǒng)環(huán)節(jié)的集中控制和管理已成為趨勢。煤礦中采用變頻泵站系統(tǒng)已經(jīng)取代了原始的泵站的管理系統(tǒng)。通過利用先進的數(shù)字化信息通信技術，能夠?qū)Ρ谜鞠到y(tǒng)進行全面的監(jiān)控以及精準控制，很大程度上保障了泵站正常運行。傳統(tǒng)的礦井加壓泵站的控制系統(tǒng)線路復雜，維護繁瑣等缺點，無法自動控制整個泵站，遠程通訊能力差等缺點和局限性，阻礙了業(yè)務的發(fā)展。隨著可編程控制技術在工業(yè)控制領域的應用和發(fā)展，建立基于G120變頻器的自動控制系統(tǒng)已成為解決這一問題的有效途徑。

2 基于G120變頻器的自動化控制的優(yōu)勢

首先在硬件方面，因為自來水泵站的自動控制系統(tǒng)基于G120變頻器并采用了可編程控制器。上位機以控制網(wǎng)為主要控制設備，因此控制線相對于傳統(tǒng)控制系統(tǒng)要簡單得多，因此其可靠性很高，而且只要變更控制程序就能滿足變更生產(chǎn)過程的要求[2]。其次，在控制規(guī)模上，基于G120變頻器的加壓泵站自動控制系統(tǒng)由可編程控制器進行控制，從而使程序員可以編寫一套閉式的上位機上的回路控制程序，實現(xiàn)對整個泵站的自動控制。

3 基于G120變頻器控制系統(tǒng)礦井系統(tǒng)的實現(xiàn)

3.1 控制系統(tǒng)

變頻器的控制系統(tǒng)選擇的SIMATICS7PLC系統(tǒng)，變頻泵站系統(tǒng)所采用控制器是有西門子研究開發(fā)的，屬于一種新型的控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)屬于可以一種功能比較強大的系統(tǒng)，可以將整個生產(chǎn)過程進行全面的控制，這種控制具有很強的穩(wěn)定性。而PLC則是采用SIMATICs7-200SMARTSR40CPU。上位機監(jiān)控一般都是采用兩套配置，這樣有利于雙機熱備功能的實現(xiàn)[3]。對于泵站運行的控制以及操作等的調(diào)節(jié)還有就是運行過程中的一些信息參數(shù)均能夠在計算機上進行操作。上位機的功能是可以對各種儀器的運行參數(shù)，和機械設備的運行狀態(tài)，并且能夠?qū)⑦@些信息繪制成曲線圖。

所采用的變頻器具有下面幾項特點：

（1）由于該變頻器是采用的模塊化設計，因此能夠進行靈活驅(qū)動，并且便于維護，能夠完成適應于各種應用中實現(xiàn)其保護功能。

（2）該變頻器能夠保證設備的安全運行，并且操作比較簡單，從某種方面來說大大降低了企業(yè)需要在安全方面的成本，不僅可以節(jié)約成本而且對于工作人員和設備的安全也有足夠的保障。

3.2 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)與設置

利用PROFI-NET以太網(wǎng)來完成系統(tǒng)的通訊信息的傳遞，變頻器完成CDS/DDS功能的過程是：CDS表示變頻器控制參數(shù)，DDS表示的是驅(qū)動參數(shù)，工作人員可以根據(jù)實際情況進行設置不同的配置，這樣就能夠在需要的時候進行切換最合適的配置，不僅節(jié)約了時間還提高了效率[4]。

3.3 離心泵的啟動，以及停止的操作方式

（1）主要的控制方式分為三種，本地控制，遠程手動控制方式以及遠程自動控制。本地控制的方式是通過在現(xiàn)場控制箱上自帶的操作按鈕來實現(xiàn)對離心泵的控制；遠程手動控制的方式是利用計算機來遠程控制，其控制效果與前一種控制方式相同。遠程自動控制與前兩種方式完全不同，它的原理是通過對儲液罐的液位的變化進行自我調(diào)節(jié)，一般采用這種方式都要求儲液罐帶有高精確度的檢測器，這樣才能夠精準實現(xiàn)對離心泵的控制。不過利用這種方式還需要工作人員對液壓值進行設定，當計算機檢測到儲液罐內(nèi)的液壓低于了設定值，就會控制降低變頻器的頻率，當檢測到儲液罐內(nèi)的液壓值高于設定值，則會加快變頻器的頻率。除此之外還要求工作人員對變頻器的頻率設定一個范圍，這樣才能夠達到對最合理的控制。

離心泵的啟動一般都是通過變頻器來控制的，因為變頻器的特點，工作人員可以隨時隨地的根據(jù)實際需要對其進行相應的調(diào)整，一般情況下，現(xiàn)場只擁有一臺變頻器，因此為了避免由于變頻器發(fā)生故障的時候，會嚴重影響到礦井的供水問題，所以對于這種情況，可以加入另外兩種啟動方式，一種是軟啟動器，另一種是工頻直接啟動，一般離心泵在啟動時會產(chǎn)生很大的電流，這種情況會對礦金的電網(wǎng)以及變壓器造成損壞，加入軟啟動器還有一個特別重要的原因就是可以降低這種啟動電流，從而對電網(wǎng)和變壓器起到保護作用。

3.4 電動閥的啟停控制

為了在上位機上實現(xiàn)統(tǒng)一操作，增加了兩種類型的啟停回路，并且這兩種回路都是由PLC進行控制，因為plc控制能夠?qū)芈啡绻l(fā)生過載，超轉矩等現(xiàn)象時起到保護作用，與此同時，還能夠讓電動閥門的開度在上位機進行實時顯示，從而便于工作人員根據(jù)實際情況進行做出正確的判斷。

4 結語

綜上所述，當基于G120變頻器系統(tǒng)在礦井泵站投入運行后，從自動化控制的角度來說，節(jié)省了人力資源，提高了工作效率。