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【摘 要】针对钢铁厂生产过程中的软化水供水系统的要求，采用变频控制技术方案，实现了恒压供水，并对其应用进行了分析。
【关键词】软水系统；变频器；变频恒压供水控制
1 引言
随着钢铁企业现代化建设不断地发展，钢铁生产用水需求量也不断地增加，由于钢铁生产工艺的要求，在其生产过程中需要大量的软化水作为冷却水，并根据生产需求随时调整补充软水量。传统的做法是通过调整阀门的开度来保证水泵出口流量和压力，这种操作方式使得软水系统不仅达不到良好的供水效率，也无法保证其供水的安全性和可靠性，还消耗大量的能源，造成资源浪费。因此在钢铁生产供水系统中采用变频器控制技术实现恒压供水有着重要的意义。
2 工艺系统简介
公司软化水站处理的软化水主要供应公司的软化水循环系统的补充水和软水供水系统。将中央水处理站经净化处理的清水由水泵送至长纤维过滤器，再经钠离子交换器后进入软化水池，经过处理的软化水由软水泵送入公司软化水供水管网，用于炼铁、炼钢、轧钢、制氧、余能电厂各区域的循环水补水等，工艺流程如下：
3 设计方案
在对公司软水系统进行控制的设计方案策划中，考虑各生产区域对软水需求的实际情况和特点，防止因生产过程中使用软水量的变化造成软水管网压力波动，使软水管网压力不足或过高，影响软水正常供水和生产，本方案采用变频调速恒压控制技术，达到软水管网的压力稳定。通过对各种变频器的技术指标进行比较，选择了西门子MICROMASTER 440系列变频器。
4 控制系统
4.1 变频恒压供水控制系统的组成
系统的硬件组成如下：
清水泵电机型号：Y3-250M-2W 功率55KW 电压380V
MM440变频器型号：6SE6440-2UD37-5FA1
软水泵电机型号：Y200L1-2-W 功率30KW 电压380V
MM440变频器型号：6SE6440-2UD33-7EA1
变频控制柜（包括变频器、断路器、电抗器、继电器等）
PLC：西门子S7-300可编程控制器
压力变送器：EJA430A-DAS4A-94DA
操作箱、水泵等组成。
4.2 MM440主要特性与技术规格
MM440是用于控制三相交流电动机速度和转矩的变频器，它由微处理器控制。采用现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）作为功率输出器件，具有很高的运行可靠性和多功能标准。其模块化设计，配置非常灵活，易于安装和调试，参数设置范围广，6个带电位隔离可编程数字输入，2个可编程的模拟输入（0～10V，0mA～20mA），2个可编程的模拟输出（0～20mA），3个可编程继电器输出，RS485接口，电机可低噪声运行（采用脉冲频率可选的专用脉宽调制技术），全面而完善的变频器和电动机保护功能（过电压、欠电压、过负荷、接地故障、短路、电机失步保护、电动机堵转保护、电动机过热、变频器过热），高性能的控制功能（具有矢量控制、V/F控制、自动再启动、捕捉再启动、滑差补偿、动能缓冲、用于定位控制的减速斜坡函数曲线等），BICO技术（内部功能互联）等。
4.3 系统控制的实现
本软水控制系统中，有清水泵5台（3用2备），其中变频泵2台（1用1备）。软水泵4台（2用2备），其中变频泵1台。通常投运变频泵供水，当系统需用软水量较少时，控制变频泵运行就可保证管网的压力和稳定，当需用软水量增大时，变频器的输出频率上升，变频泵升速，若变频器的输出频率已经上升到上限频率（设置为49Hz）而管网的压力仍不足时，投运工频泵，即同时控制运行变频泵和工频泵，以保证软水供水管网的压力和稳定。
由于变频泵的控制方式一样，我们就以一台变频泵的控制为例说明软水系统变频恒压供水控制的实现，见下图1。
图1 变频控制电路图
变频泵的控制分别设有集中操作、就地操作两种控制方式，可通过现场操作箱上转换开关进行选择。就地操作又分为由现场操作箱上按钮进行控制操作和在变频控制柜面板上按钮完成控制操作。在变频控制柜面板上进行操作时，按下启动按钮启动变频泵，再通过变频控制柜面板上的速度调节旋钮（电位器给定频率）调节变频泵的转速。集中操作则是指由PLC完成远程自动控制的操作方式。
远程自动控制方式：控制系统通过压力变送器检测软水泵出口管网上的压力信号（4～20mA）并反馈给PLC，PLC程序将此压力反馈信号与系统设定的压力值进行比较，经过运算和逻辑判断后的结果作为频率指令（即速度给定），PLC将此频率指令输出给变频器，控制调节变频泵的转速，使软水泵出口管网压力保持在恒定的范围内，实现压力的闭环控制。
由于水泵属于平方律负债，当转速超过其额定转速时，转矩将按平方规律增加，为了防止水泵电机严重过载，变频器的工作频率不允许超过额度频率。因此本控制系统中将上限频率设置为49Hz。同样为防止因水泵转速过低，出现水泵的全扬程小于供水系统的实际扬程的现象，下限频率设置为30Hz。启动频率设置为10Hz。
在电源与变频器输入侧之间串联交流电抗器，可以抑制谐波电流，提高输入电源的功率因数（提高至0.75～0.85），削弱电源浪涌对变频器的冲击，改善电源电压的不平衡性。
5 结论
变频恒压供水自动化程度高，控制系统操作简便、维护方便，具有节能功能，在钢铁厂供水系统中被广泛应用。公司软水系统采用变频恒压控制，从运行效果看，软水管网的运行水压稳定，响应速度快，达到恒压供水的工艺要求。降低能耗，提高了系统的整体性能。
参考文献：
[1]西门子 MICROMASTER 440 使用说明书.西门子电气传动有限公司.
[2]张燕宾，胡纲衡，唐瑞球.实用变频调速技术培训教程.机械工业出版社.2003.8
【关键词】软水系统；变频器；变频恒压供水控制
1 引言
随着钢铁企业现代化建设不断地发展，钢铁生产用水需求量也不断地增加，由于钢铁生产工艺的要求，在其生产过程中需要大量的软化水作为冷却水，并根据生产需求随时调整补充软水量。传统的做法是通过调整阀门的开度来保证水泵出口流量和压力，这种操作方式使得软水系统不仅达不到良好的供水效率，也无法保证其供水的安全性和可靠性，还消耗大量的能源，造成资源浪费。因此在钢铁生产供水系统中采用变频器控制技术实现恒压供水有着重要的意义。
2 工艺系统简介
公司软化水站处理的软化水主要供应公司的软化水循环系统的补充水和软水供水系统。将中央水处理站经净化处理的清水由水泵送至长纤维过滤器，再经钠离子交换器后进入软化水池，经过处理的软化水由软水泵送入公司软化水供水管网，用于炼铁、炼钢、轧钢、制氧、余能电厂各区域的循环水补水等，工艺流程如下：
3 设计方案
在对公司软水系统进行控制的设计方案策划中，考虑各生产区域对软水需求的实际情况和特点，防止因生产过程中使用软水量的变化造成软水管网压力波动，使软水管网压力不足或过高，影响软水正常供水和生产，本方案采用变频调速恒压控制技术，达到软水管网的压力稳定。通过对各种变频器的技术指标进行比较，选择了西门子MICROMASTER 440系列变频器。
4 控制系统
4.1 变频恒压供水控制系统的组成
系统的硬件组成如下：
清水泵电机型号：Y3-250M-2W 功率55KW 电压380V
MM440变频器型号：6SE6440-2UD37-5FA1
软水泵电机型号：Y200L1-2-W 功率30KW 电压380V
MM440变频器型号：6SE6440-2UD33-7EA1
变频控制柜（包括变频器、断路器、电抗器、继电器等）
PLC：西门子S7-300可编程控制器
压力变送器：EJA430A-DAS4A-94DA
操作箱、水泵等组成。
4.2 MM440主要特性与技术规格
MM440是用于控制三相交流电动机速度和转矩的变频器，它由微处理器控制。采用现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）作为功率输出器件，具有很高的运行可靠性和多功能标准。其模块化设计，配置非常灵活，易于安装和调试，参数设置范围广，6个带电位隔离可编程数字输入，2个可编程的模拟输入（0～10V，0mA～20mA），2个可编程的模拟输出（0～20mA），3个可编程继电器输出，RS485接口，电机可低噪声运行（采用脉冲频率可选的专用脉宽调制技术），全面而完善的变频器和电动机保护功能（过电压、欠电压、过负荷、接地故障、短路、电机失步保护、电动机堵转保护、电动机过热、变频器过热），高性能的控制功能（具有矢量控制、V/F控制、自动再启动、捕捉再启动、滑差补偿、动能缓冲、用于定位控制的减速斜坡函数曲线等），BICO技术（内部功能互联）等。
4.3 系统控制的实现
本软水控制系统中，有清水泵5台（3用2备），其中变频泵2台（1用1备）。软水泵4台（2用2备），其中变频泵1台。通常投运变频泵供水，当系统需用软水量较少时，控制变频泵运行就可保证管网的压力和稳定，当需用软水量增大时，变频器的输出频率上升，变频泵升速，若变频器的输出频率已经上升到上限频率（设置为49Hz）而管网的压力仍不足时，投运工频泵，即同时控制运行变频泵和工频泵，以保证软水供水管网的压力和稳定。
由于变频泵的控制方式一样，我们就以一台变频泵的控制为例说明软水系统变频恒压供水控制的实现，见下图1。
图1 变频控制电路图
变频泵的控制分别设有集中操作、就地操作两种控制方式，可通过现场操作箱上转换开关进行选择。就地操作又分为由现场操作箱上按钮进行控制操作和在变频控制柜面板上按钮完成控制操作。在变频控制柜面板上进行操作时，按下启动按钮启动变频泵，再通过变频控制柜面板上的速度调节旋钮（电位器给定频率）调节变频泵的转速。集中操作则是指由PLC完成远程自动控制的操作方式。
远程自动控制方式：控制系统通过压力变送器检测软水泵出口管网上的压力信号（4～20mA）并反馈给PLC，PLC程序将此压力反馈信号与系统设定的压力值进行比较，经过运算和逻辑判断后的结果作为频率指令（即速度给定），PLC将此频率指令输出给变频器，控制调节变频泵的转速，使软水泵出口管网压力保持在恒定的范围内，实现压力的闭环控制。
由于水泵属于平方律负债，当转速超过其额定转速时，转矩将按平方规律增加，为了防止水泵电机严重过载，变频器的工作频率不允许超过额度频率。因此本控制系统中将上限频率设置为49Hz。同样为防止因水泵转速过低，出现水泵的全扬程小于供水系统的实际扬程的现象，下限频率设置为30Hz。启动频率设置为10Hz。
在电源与变频器输入侧之间串联交流电抗器，可以抑制谐波电流，提高输入电源的功率因数（提高至0.75～0.85），削弱电源浪涌对变频器的冲击，改善电源电压的不平衡性。
5 结论
变频恒压供水自动化程度高，控制系统操作简便、维护方便，具有节能功能，在钢铁厂供水系统中被广泛应用。公司软水系统采用变频恒压控制，从运行效果看，软水管网的运行水压稳定，响应速度快，达到恒压供水的工艺要求。降低能耗，提高了系统的整体性能。
参考文献：
[1]西门子 MICROMASTER 440 使用说明书.西门子电气传动有限公司.
[2]张燕宾，胡纲衡，唐瑞球.实用变频调速技术培训教程.机械工业出版社.2003.8