摘要：介紹了利用變頻調速技術控制制氧站液體泵的一次成功應用，實踐表明液體泵運行穩(wěn)定，安全可靠，節(jié)能效果顯著，值得大力推廣應用。 關鍵詞：變頻技術，低溫液體泵 1 引言 萊鋼9000m3/h制氧機采用分子篩吸附凈化、增壓透平壓縮機、規(guī)整填料塔、氧氣內壓縮和無氫制氬的新工藝。氧氣內壓縮流程無氧氣壓縮機，液氧經主冷凝蒸發(fā)器底部抽出經兩臺低溫液氧泵加壓，進入主換熱器組復熱后送到用戶管網。管網壓力若有大的變化將直接影響整個工況甚至停止供氧。另有兩臺低溫液氬泵用于精餾循環(huán)和無氫制氬。為了保證整個機組的穩(wěn)定順產，這四臺低溫液體泵均采用變頻調速，運行效果和節(jié)能效果良好。 2 變頻調速的基本原理 根據異步電動機轉速公式： n=n0（1-s）=60f（1-s）/P （1） 式中 n——電機轉速； n0——電機同步轉速； s——電機轉差率； f——電源頻率； P——電機磁極對數。 從式（1）可看出，三相交流電動機的轉速取決于同步轉速n0，而n0又取決于電源頻率f，當改變電源頻率f時，同步轉速與頻率成正比變化，異步電機的轉速n也隨之改變，所以如能平滑改變電源頻率，即可平滑地調節(jié)異步電動機的轉速。再根據泵流量相似定律的比例定理，泵流量與轉速的一次方成正比，只要改變泵轉速，就可改變泵的出力。 3 變頻調速控制系統(tǒng)組成 系統(tǒng)主要由AC800F DCS自動控制單元、四臺變頻器及四臺低溫液體泵等組成。變頻器采用深圳康沃公司生產的CVF-G1型，它主要分主回路和控制回路兩部分：主回路由整流器、濾波環(huán)節(jié)和逆變器組成，用來為電機提供調壓調頻電源，其中整流器將工頻電源變換為直流電源，濾波環(huán)節(jié)吸收整流器和逆變器之間的電壓波動，而逆變器將直流電源再變換為交流電源?？刂苹芈穭t給主回路提供信號，由頻率與電壓的運算回路、主回路的電壓/電源檢測回路、電動機的速度檢測回路、將運算回路的控制信號進行放大的驅動回路以及逆變器和電動機的保護回路組成。 4 變頻調速方案 （1） 正常運行方式為1#液氧泵和1#液氬泵自動變頻運行，2#液氧泵和2#液氬泵備用。當1#液氧泵或1#液氬泵系統(tǒng)出現(xiàn)故障跳閘時，由DCS聯(lián)鎖2#液氧泵或2#液氬自啟動運行，以確保整個空分裝置的穩(wěn)定運行。 （2） 變頻器驅動液體泵啟動過程要求平滑，加速從0Hz開始，在5～12秒內達到反饋信號對應轉速，并由儀表反饋來的過程信號對轉速進行控制。 a） 對液氧泵而言，當管線內壓力發(fā)生變化時變頻器根據儀表信號自動調節(jié)轉速，當管線內介質壓力低于工藝要求時，反饋信號減小使得液氧泵轉速升高，管線內壓力增大直至達到工藝要求；反之，液氧泵轉速下降，管線內壓力降低，直至達到工藝要求，形成一套閉環(huán)調節(jié)系統(tǒng)。 b） 對液氬泵而言，當氬分餾塔低部液位發(fā)生變化時變頻器根據儀表信號自動調節(jié)轉速，當液位低于工藝要求時，反饋信號增大使得液氬泵轉速降低，氬分餾塔低部液位升高直至達到工藝要求；反之，液氬泵轉速升高，氬分餾塔低部液位降低，直至達到工藝要求，形成一套閉環(huán)調節(jié)系統(tǒng)。 （3） 功能項設定：將啟動數據及電機數據輸入變頻器。來自DCS的工藝過程受控參數（對于液氧泵而言是指管線內壓力，對于液氬泵而言是氬分餾塔低部液位）作為遠程控制信號，并設定為4～20mA，頻率下限0Hz對應4 mA，上限50Hz對應20mA，加速時間按電機容量不同相應選擇8-12s，減速時間8s?？滴肿冾l器共有20余項故障可由變頻器內部檢測裝置測出來，均按電機額定運行值設置，故障自動復位5次，其它項以變頻器ID運行后參數默認值為主。脈寬系列的占空比按正弦規(guī)律變化,這樣輸出的電壓脈沖可以使負載電流中高次諧波成份大大減少。變頻器效率可達97%,功率因數大于95%。在任何負載條件下,都能調整輸出,使電動機處在最佳運行狀態(tài)。 （4）保護功能：啟動時變頻器先對其本身內部狀態(tài)及參數設置進行自檢，內置電子熱保護以及電動機超載保護，變頻器交流輸入側過壓、欠壓保護，變頻器直流側過壓、欠壓保護；輸出端相間短路、斷路、接地保護；并實時報警。對運行過程中出現(xiàn)的故障，能顯示故障類型及編號。 5 使用效果 （1）調速范圍寬 液體泵電機工作頻率轉速范圍為0～50Hz，正常狀態(tài)時為30～50Hz，而變頻器調速范圍為0～50Hz，完全滿足生產工藝對液體泵的要求。 （2） 電動機啟動無沖擊運行平穩(wěn) 不采用變頻的交流拖動系統(tǒng)不能在0～50Hz的任意轉速上停留，啟動設備震動大。使用變頻器后，電機從零速啟動，開始輸入的啟動轉矩小，然后漸漸平滑升速，這樣減小對設備的沖擊，系統(tǒng)設備故障率低，為穩(wěn)定液體泵的機械參數創(chuàng)造了條件。 （3） 產品質量和產量得到了提高 由于實時反饋信號對電機的控制，減少了人為因素對生產過程的干攏，提高了工藝控制精度，在工藝設備不變的情況下，使產品質量和產量得到了提高。 （4） 故障大幅度降低 使用變頻調速，電氣設備故障大幅度降低，從沒發(fā)生過因啟動電流大和工藝波動造成的熱繼電器動作或空氣開關速斷動作而引起的異常停機事故。 6 結論 變頻調速用于制氧站泵類驅動控制，由于其技術先進,功能齊全,節(jié)電效果顯著，還可與DCS、PLC等控制系統(tǒng)組成開環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)，使工藝運行更趨合理，設備自動化程度提高，因此是一種理想的調速控制方式，既提高了設備效率，又滿足了生產工藝要求，經濟效益十分明顯。 參考文獻 [1] CVF-G1使用手冊 [2] AC800F DCS組態(tài)手冊 作者簡介 韓夢云（1972-） 男 工程師 主要從事冶金自動化控制工作。