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摘要：本文介绍低压ABB变频器在电厂疏水箱水位控制、热网恒压补水、凝结水泵变频控制上的应用、及注意事项。
关键词：变频器 PID 控制 PLC
序言
变频调速在调速、节能、自动调节等方面具有同其它装置无法比拟的优越性，各种功能模块的开发，使得调节控制功能更加完善。可以同DCS和PLC等控制系统优化应用，使其在工业生产领域得到广泛的推广应用。本文以南屯电厂最近几年应用ABB变频进行技术改造和优化控制的几个成功事例进行介绍和总结，由此说明变频器装置在企业技术改造中的应用前景。
1、换热器恒压补水调节控制
我厂设计3台锅炉为220（T/H）循环流化床锅炉，2台50MW抽凝机组,保证生产的同时，冬季要为矿区的供暖4个月。设计了一套到矿区的供暖换热装置，并设有两台补水泵。
原系统设计中虽然设计了使用ABB变频控制，但是至调试起一直未能自动投运，补水压力依靠补水泵后的截止阀手动调节，当工况改变时，不能及时调整，满足不了压力控制要求。针对此情况，通过对ABB变频器说明书的研究，功能应用宏-PID控制实现，可通过对AI1AI2参数和代码4019、4020给定值选择设定，以及恒定的给定值（%）预先设定达到压力目标值，PI远传压力表做为实测值与目标值的差值，通过PID作用即可实现就地变频压力自动调节。2004年以来，通过对此调试应用，投运正常，自动调节压力，满足了冬季供暖。
2、疏水箱液位电机ABB变频器液位控制
电厂机组原热力系统部分因设计不合理，造成除盐水补水量大，设计了一套回收系统：一个6m3除盐水回收水箱，将以上除盐水母管合茬后接至该低位回收水箱，然后安装了1台电机为5.5KW的疏水泵，输送至热力系统进行回收再利用。设计了控制方案，设备：变频器 1台 型号ACS800-01-0016-3+P901型，1件型号为UHZ-50/0 具有远传功能的磁性液位计，将远传信号接入ABB变频器作为实测值，与内部设定值比较运算，输出控制水泵流量，从而实现了液位控制，其中设置了最小频率数为5HZ来保护水泵电机。通过此控制方案，采用变频控制系统自动将低位水箱中的水抽至补水箱，进行循环利用，极大的提高了经济效益。
3、凝结水泵电机应用ABB变频器水位调节控制
电厂每台机组配置有两台凝结水泵，运行方式为一备一用。凝结水泵在运行中主要存在的问题有：（1）在不同负荷情况下，凝结水泵均在额定功率下运行，造成不必要的大量电能损失。（2）实际运行中，凝结水再循环门的开度一般控制在90%左右，理论计算耗能约为30%~50%，不易控制也不经济。（3）凝结水泵采用工频直接起动，瞬间电流大，对厂用电网及电机本身均有不利影响。所以有必要对凝结水泵进行变频控制技术改造。
本厂采用“一拖二”的变频控制方式，改造采用ACS800-04M-0170-3+P901变频器2套。
实现的主要控制功能：
（1）正常运行时，水位设定值可以通过变频器控制盘数字化设定，通过PID调节功能块自动调节凝结水泵的转速，维持水位稳定。
（2）当一台凝结泵变频工作到50Hz并且接到DCS送来的高水位报警信号时，能够自动投入另一台凝结泵工频工作（根据工艺要求，投入工频工作的凝结泵停机时由人工发出停止命令）。
（3）变频控制柜拖动的两台凝结水泵运行时具有双重互锁功能：硬件互锁和软件互锁。
（4）机组启动前，可以指定任何一台凝结水泵作为变频泵主运行，另一台泵为工频泵做备用。变频控制柜在收到DCS送来的启动信号时能够自动启动相应水泵运行。
（5）异常情况时，当一台凝结泵在运行过程中有故障时，能够根据故障类型自动启动另外一台凝结泵投入工作。并且在变频控制柜本体设有紧急停机按钮，遇有紧急情况时，可以就地按动“紧急停止”按钮停止相应凝结泵的运行（不管处于变频运行还是工频运行）。
（6）通过现场调试，在保证凝结水母管压力不低于0.83MPa的同时（此水作为工作动力介质用），设置了最低运行频率40HZ，变频器能根据凝汽器热水井水位以频率40~50Hz范围内自动调整运行的。
(7)设备试运行期间发生多次不知原因的变频事故跳闸，经分析原因为：本次变频技术改造， 控制柜安装的PLC控制器(施耐德PLC-TWDLCAA24DRF)和变频器安装在同一控制柜，并且布线紧凑，离动力线较近。由于变频器输入电流频谱中5次谐波和7次谐波的成份非常高；变频器多数逆变桥采用SPWN调制方式，输出电压占空比例高，易产生高频电压波；由于电动机定子绕组电感性质，变频器电流输出的谐波分量仍很大，以上三个当面的主要原因将对布置在同一控制柜内的PLC控制器产生干扰。后把控制器分开安装，远离变频器柜，干扰消除。投运后，没有再发生因干扰导致跳闸事故发生。
4、使用变频器技术改造中应注意的一些问题
现从技术上提供几点建议供借鉴参考：
4.1工艺流程一般是相互影响的，选择控制方案时一定考虑必须实现工频--变频运行的切换系统（旁路系统），在生产过程中，采用手工切换如能满足设备运行工艺要求，建议尽量不要选用自动旁路。
4.2如果是互为备用的设备，可以定期切换，尽量不要采用1台变频带同一系统的多台设备，一出事故调，都不能控制，只能全停下来才能维修，影响生产，再次投入变频，那样变频其利用周期短。
4.3 要考虑变频器和PLC共同配合使用的情况，要解决因变频器谐波产生的干扰问题。
4.4 要保证系统的电气和信号系统的接地，一定独立接地，避免外来和本系统内的干扰；与变频器连接的信号线，必须采用屏蔽电缆，屏蔽线的单端要求可靠接地。
5、结束语
随着变频技术和电子产品的发展，变频器的一些新的功能得以研发和应用，像矿山、电厂、化工行业、暖通行业等，风机水泵类负荷较多，充分应用变频器进行节能改造已经逐渐被大家所接受。对于目前低压变频器，投资较低、效益高，一年左右就可以收回投资而被广泛应用。高压变频器虽然投入高，但节能效果更显著，最近我厂已经试投运的1台送风机高压变频器，经济计算，预计不到两年即可收回成本。总之，通过使用变频技术改造，给企业可以带来巨大的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1] 张燕宾编著．变频调速应用教程．北京：机械工业出版社，2007.1．
[2]ABB变频器用户手册．购置设备厂家提供．
关键词：变频器 PID 控制 PLC
序言
变频调速在调速、节能、自动调节等方面具有同其它装置无法比拟的优越性，各种功能模块的开发，使得调节控制功能更加完善。可以同DCS和PLC等控制系统优化应用，使其在工业生产领域得到广泛的推广应用。本文以南屯电厂最近几年应用ABB变频进行技术改造和优化控制的几个成功事例进行介绍和总结，由此说明变频器装置在企业技术改造中的应用前景。
1、换热器恒压补水调节控制
我厂设计3台锅炉为220（T/H）循环流化床锅炉，2台50MW抽凝机组,保证生产的同时，冬季要为矿区的供暖4个月。设计了一套到矿区的供暖换热装置，并设有两台补水泵。
原系统设计中虽然设计了使用ABB变频控制，但是至调试起一直未能自动投运，补水压力依靠补水泵后的截止阀手动调节，当工况改变时，不能及时调整，满足不了压力控制要求。针对此情况，通过对ABB变频器说明书的研究，功能应用宏-PID控制实现，可通过对AI1AI2参数和代码4019、4020给定值选择设定，以及恒定的给定值（%）预先设定达到压力目标值，PI远传压力表做为实测值与目标值的差值，通过PID作用即可实现就地变频压力自动调节。2004年以来，通过对此调试应用，投运正常，自动调节压力，满足了冬季供暖。
2、疏水箱液位电机ABB变频器液位控制
电厂机组原热力系统部分因设计不合理，造成除盐水补水量大，设计了一套回收系统：一个6m3除盐水回收水箱，将以上除盐水母管合茬后接至该低位回收水箱，然后安装了1台电机为5.5KW的疏水泵，输送至热力系统进行回收再利用。设计了控制方案，设备：变频器 1台 型号ACS800-01-0016-3+P901型，1件型号为UHZ-50/0 具有远传功能的磁性液位计，将远传信号接入ABB变频器作为实测值，与内部设定值比较运算，输出控制水泵流量，从而实现了液位控制，其中设置了最小频率数为5HZ来保护水泵电机。通过此控制方案，采用变频控制系统自动将低位水箱中的水抽至补水箱，进行循环利用，极大的提高了经济效益。
3、凝结水泵电机应用ABB变频器水位调节控制
电厂每台机组配置有两台凝结水泵，运行方式为一备一用。凝结水泵在运行中主要存在的问题有：（1）在不同负荷情况下，凝结水泵均在额定功率下运行，造成不必要的大量电能损失。（2）实际运行中，凝结水再循环门的开度一般控制在90%左右，理论计算耗能约为30%~50%，不易控制也不经济。（3）凝结水泵采用工频直接起动，瞬间电流大，对厂用电网及电机本身均有不利影响。所以有必要对凝结水泵进行变频控制技术改造。
本厂采用“一拖二”的变频控制方式，改造采用ACS800-04M-0170-3+P901变频器2套。
实现的主要控制功能：
（1）正常运行时，水位设定值可以通过变频器控制盘数字化设定，通过PID调节功能块自动调节凝结水泵的转速，维持水位稳定。
（2）当一台凝结泵变频工作到50Hz并且接到DCS送来的高水位报警信号时，能够自动投入另一台凝结泵工频工作（根据工艺要求，投入工频工作的凝结泵停机时由人工发出停止命令）。
（3）变频控制柜拖动的两台凝结水泵运行时具有双重互锁功能：硬件互锁和软件互锁。
（4）机组启动前，可以指定任何一台凝结水泵作为变频泵主运行，另一台泵为工频泵做备用。变频控制柜在收到DCS送来的启动信号时能够自动启动相应水泵运行。
（5）异常情况时，当一台凝结泵在运行过程中有故障时，能够根据故障类型自动启动另外一台凝结泵投入工作。并且在变频控制柜本体设有紧急停机按钮，遇有紧急情况时，可以就地按动“紧急停止”按钮停止相应凝结泵的运行（不管处于变频运行还是工频运行）。
（6）通过现场调试，在保证凝结水母管压力不低于0.83MPa的同时（此水作为工作动力介质用），设置了最低运行频率40HZ，变频器能根据凝汽器热水井水位以频率40~50Hz范围内自动调整运行的。
(7)设备试运行期间发生多次不知原因的变频事故跳闸，经分析原因为：本次变频技术改造， 控制柜安装的PLC控制器(施耐德PLC-TWDLCAA24DRF)和变频器安装在同一控制柜，并且布线紧凑，离动力线较近。由于变频器输入电流频谱中5次谐波和7次谐波的成份非常高；变频器多数逆变桥采用SPWN调制方式，输出电压占空比例高，易产生高频电压波；由于电动机定子绕组电感性质，变频器电流输出的谐波分量仍很大，以上三个当面的主要原因将对布置在同一控制柜内的PLC控制器产生干扰。后把控制器分开安装，远离变频器柜，干扰消除。投运后，没有再发生因干扰导致跳闸事故发生。
4、使用变频器技术改造中应注意的一些问题
现从技术上提供几点建议供借鉴参考：
4.1工艺流程一般是相互影响的，选择控制方案时一定考虑必须实现工频--变频运行的切换系统（旁路系统），在生产过程中，采用手工切换如能满足设备运行工艺要求，建议尽量不要选用自动旁路。
4.2如果是互为备用的设备，可以定期切换，尽量不要采用1台变频带同一系统的多台设备，一出事故调，都不能控制，只能全停下来才能维修，影响生产，再次投入变频，那样变频其利用周期短。
4.3 要考虑变频器和PLC共同配合使用的情况，要解决因变频器谐波产生的干扰问题。
4.4 要保证系统的电气和信号系统的接地，一定独立接地，避免外来和本系统内的干扰；与变频器连接的信号线，必须采用屏蔽电缆，屏蔽线的单端要求可靠接地。
5、结束语
随着变频技术和电子产品的发展，变频器的一些新的功能得以研发和应用，像矿山、电厂、化工行业、暖通行业等，风机水泵类负荷较多，充分应用变频器进行节能改造已经逐渐被大家所接受。对于目前低压变频器，投资较低、效益高，一年左右就可以收回投资而被广泛应用。高压变频器虽然投入高，但节能效果更显著，最近我厂已经试投运的1台送风机高压变频器，经济计算，预计不到两年即可收回成本。总之，通过使用变频技术改造，给企业可以带来巨大的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1] 张燕宾编著．变频调速应用教程．北京：机械工业出版社，2007.1．
[2]ABB变频器用户手册．购置设备厂家提供．