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变频器在城市污水处理中的应用

变频器在城市污水处理中的应用

2007/4/19 9:07:00
1 引言 随着全球水资源的紧缺,随着人们生活水平的提高,随着人们环保意识的不断加强,对城市的污水进行处理也势在必行了。污水处理技术是利用一些设备、设施和工艺技术将污水中所含有的污染物分离出来,将有害的物质转化为无害且稳定的物质,从而使污水得以净化。 2 控制系统方案 下面我们就以新密污水处理厂的曝气设备鼓风机的控制为例予以说明。 新密污水处理厂采用分散管理、集中控制的集中型自动化控制系统。该自动化系统主要由设在中央控制室的集中监控管理级计算机、现场PLC子站以及现场仪器仪表等构成。通过PROFIBUS-DP通信网络将三者有机的连接在一起。 中央控制室监控计算机巡回检测各工段的工艺参数和电气参数,进行相应的处理,完成各自工段工艺设备的过程控制,现场PLC站并向中央控制室集中监控管理计算机实时传送所需的信息。在中央控制室通过鼠标或键盘可控制现场主要设备的启、停控制和监控管理及数据采集。 曝气设备在城市污水处理厂中,是必不可少的充氧设备。虽然污水处理工艺不同选用的曝气设备种类有所不同。曝气设备基本分为:鼓风曝气设备和表面曝气设备。鼓风曝气设备的充氧工作主要是由鼓风机产生的空气导入到曝气设备内进行的,经过曝气设备的空气在池(沟)底与污水接触,然后产生气泡并向上运动,从而完成氧的传递。 本污水厂鼓风机房共有2台额定功率为132kW,额定电压为380V,额定电流185A,额定转速为2960rpm的鼓风机,2台鼓风机工作一台备用一台。2台鼓风机以工作80小时为一个周期轮换着备用,从而保证2台鼓风机的工作时间一致,保证了使用寿命。正常工作时采用变频器对鼓风机进行启动、停止、调速等一系列控制。 控制鼓风机的变频器选用ABB公司生产的ACS800系列功率为160kW变频器来对鼓风机进行控制。鼓风机控制原理如下图1所示。
图1 鼓风机控制原理图图1 鼓风机控制原理图
用变频器1VF可以分别对鼓风机M1、M2进行控制,1KM11和1KM21分别是用来变频器切换M1和M2鼓风机的交流接触器。同一时间变频器只能对其中一台鼓风机进行启动、停止及调速等操作。其变频器的控制回路的原理图如图2所示。
图2 变频器的控制回路的原理图图2 变频器的控制回路的原理图
上电后,对变频器进行参数设置,其中: 设置0~50Hz对应0~2960rpm; 设置10.01为外部启动、停机和转向信号源为DI1,2。通过数字输入DI1的值来控制启动和停机。0=停止,1=启动; 设置10.03为FORWARD固定为正向运转; 设置11.01为REF1(rpm)即速度给定值; 设置11.03为AI2外部给定REF1的信号源,由模拟量AI2给定。给定的模拟量为4~20mA信号输入。运行转速(频率)输出为模拟量为4~20mA信号输出。 做完上述等一系列设定后,便开始了就地操作,就地通过变频器的控制盘,对鼓风机进行启停操作,操作一切正常。试运转一段时间后便开始了与PLC之间进行连接,试图用PLC模拟量输出模块远程给定变频器AI2端口启动转速,PLC数字量输出模块给变频器DI1端口启动信号,从而实现PLC远程对变频器进行自动控制,从而实现远程对鼓风机进行启、停及转速调节等控制。 完成PLC及变频器的控制线路连接后,把变频器切换成远程模式,PLC对变频器的AI2端口给定模拟量4~20mA的速度信号,对DI1端口给定DI1=1的数字量启动信号,变频器启动了。但是启动后变频器控制盘显示实际运行转速与给定转速之间的对照如表1所示。
经过查手册,发现8110故障是:模拟控制信号低于最小允许值,可能造成的原因:错误的信号标准,或者控制电缆出错。 经过排查,控制电缆没有问题,PLC给定的信号用万用表测量,也在4~20mA范围之内,信号给定没有问题。电话咨询ABB技术支持,对方让我重新作ID MAGN(电机励磁辨识),重新设定变频器的相关参数,设定完毕后,开机发现故障依旧存在。 经过反复检查控制回路信号线和变频器的参数设定均没有问题,而给定转速与实际工作转速之间有近300rpm的误差,而且鼓风机不能在1000rpm和2900rpm运转,带着这个问题,笔者查了相关手册和书籍,造成这种原因的可能是因为电磁干扰。 首先将变频器与PLC之间的信号线采用一端接地的方式,开机继续测试,测试结果仍没有得到好转。这样我就继续检查了变频器和PLC的接地情况,发现PLC柜体与变频器柜体接地是同一个接地电缆连接,我断开了PLC柜体和变频器柜体之间的接地连接线,要求业主按照规范新做了一个信号接地线连接到PLC柜体上,让变频器的接地线和PLC柜的接地线相互独立。 通电继续测试,测试结果,一切正常。测试后的对照表如表2所示。
通过上面数据表明,信号接地线接入后,给定转速与实际运行转速之间的越来越接近,整个变频调速系统进入了正常的、稳定的工作模式。 3 结束语 通过这次现场调试发现,地线在综合自动化控制系统中的发挥着不可忽略的功效。将此次调节的经验写出,供大家参考。相互交流。 信息来源于:变频器世界
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