EV2000在煤矿通风机节能控制中的应用

艾默生变频器及PLC在恒液位控制中的应用内蒙古森鼎环保节能股份有限公司 张彬 董海英摘要：文章介绍了艾默生公司变频器EV2000系列在煤矿通风机节能控制中的应用。关键词：变频器 压力变送器 PID恒压控制 Adoption of EV2000 on energy-saving control in ventilator of mineSonding Environmental protection & Energy Saving Co.,Ltd., Inner Mongolia ZhangBin DongHaiYingAbstract: EV2000 inverter PID control ventilator前言：煤矿通风机是煤矿安全生产的最重要设备。由于其重要性，在系统设计中往往其冗余量较大。为满足正常生产，需要调节风机出口挡板（风门），以达到合适的通风量，这样将会有相当大的能源浪费。采用变频调速进行转速调节，将风门全部打开，将会节约大量的能源（30%以上）。由于其重要性和安全性，我们特别选用了艾默生EV2000系列变频器作为核心控制器件，配合PLC连锁控制，并通过一备一用的设计达到最大安全裕量。1、变频恒压力供风的系统组成通风机电机容量：132KW。变频器选用EV2000-4T1320P，选用压力传感器。2、变频恒液位控制参数及工作原理：2.1 EV2000 通用技术规格： 输入额定电压；频率三相，380V440V；50Hz/60Hz允许电压工作范围电压：320V460V；电压失衡率：3；频率：5输出额定电压380V频率0Hz650Hz过载能力G型：150额定电流1分钟，200额定电流0.5秒；P型：110额定电流1分钟；150额定电流1秒主要控制性能调制方式磁通矢量PWM调制调速范围1：100起动转矩0.50Hz时180额定转矩运行转速稳态精度0.5额定同步转速频率精度数字设定：最高频率0.01；模拟设定：最高频率0.2频率分辨率数字设定：0.01Hz；模拟设定：最高频率0.1转矩提升自动转矩提升，手动转矩提升0.130.0V/F曲线四种方式：1种用户设定V/F曲线方式和3种降转矩特性曲线方式（2.0次幂、1.7次幂、1.2次幂）加减速曲线三种方式：直线加减速、S曲线加减速及自动加减速方式；四种加减速时间，时间单位（分/秒）可选，最长60小时直流制动直流制动开始频率：0.2060.00Hz；制动时间：0.030.0秒；制动电流：G型：0.0100.0P型：0.080.0点动点动频率范围：0.20Hz50.00Hz；点动加减速时间0.160.0秒可设，点动间隔时间可设多段速运行通过内置PLC或控制端子实现多段速运行内置PI可方便地构成闭环控制系统自动节能运行根据负载情况，自动优化V/F曲线，实现节能运行自动电压调整（AVR）当电网电压变化时，能自动保持输出电压恒定自动限流对运行期间电流自动限制，防止频繁过流故障跳闸自动载波调整根据负载特性，自动调整载波频率；可选客户化功能纺织摆频纺织摆频控制，可实现中心频率可调的摆频功能定长控制到达设定长度后变频器停机下垂控制适用于多台变频器驱动同一负载的场合音调调节调节电机运行时的音调瞬停不停机控制瞬时掉电时，通过母线电压控制，实现不间断运行捆绑功能运行命令通道与频率给定通道可以任意捆绑，同步切换运行功能运行命令通道操作面板给定、控制端子给定、串行口给定，可通过多种方式切换频率给定通道数字给定、模拟电压给定、模拟电流给定、脉冲给定、串行口给定，可通过多种方式随时切换辅助频率给定实现灵活的辅助频率微调、频率合成脉冲输出端子050kHz的脉冲方波信号输出，可实现设定频率、输出频率等物理量的输出模拟输出端子2路模拟信号输出，分别可选0/420mA或0/210V，可实现设定频率、输出频率等物理量的输出2.2为实现璇流井内恒液位控制，我们采用给定电位计作为液位给定，反馈采用超声波液位仪（变送输出4-20MA）。通过变频器内部的PID调节器做压力闭环调节。变频器参数设置如下：FP.01=0 参数写保护选择，全部参数允许改写F0.00=3 给定为VCI模拟给定F0.03=1 端子运行F0.04=0 转向为正向F0.08=1 负载为风机类F0.10=15 加速时间F0.11=15 减速时间F0.14=1 V/F曲线设定（2次幂，泵类负载特性）F5.00=1 闭环运行有效F5.01=1 给定为VCIF5.02=1 反馈为CCI（注意要做调线改动）,超声波输出 F5.09=20 最小给定量对应反馈（4mA ,相对于20mA为20%）F5.12=0.10 比例增益F5.13=0.05 积分时间FH.00=4 四极电机FH.01=110 功率110KW变频器内部PID控制框图：2.3超声波参数设置a、测量模式选择：距离测量b、测量范围：0-185cmc、响应速度选择：慢速d、安全物位：保持超声波工作电压220VAC，输出信号为4-20MA 为可靠检测液位，使用超声波变送器必须使其响应速度较慢。这是因为过快的响应速度，会造成外界干扰信号的扰动，使液位信号变化太快，影响了正常的设备运行。降低速度，可以使信号综合平均后输出实际稳定电流信号。3、实际运行效果 经过现场一段时间的运行，变频恒液位运行效果非常好。当用电位计设定一个液位高度后，变频器以恒液位控制方式运行。当液位设定为70cm，实际检测璇流井内的液位基本在60-80cm之间恒定。当液位低于70cm，变频器频率降低，直到最后停止在最低运行频率（20HZ）。这是因为如果变频器运行频率过低，水泵的扬程不够，电机功率白白损耗掉，不利于节能运行。设置最低运行频率，能够使水泵扬程达到要求（璇流井内循环水不会造成在最低的运行功率下导致液位过低而水泵抽真空）。变频器的频率一般在生产的时候达到35-45HZ左右，这样的节能率是非常高的（40%左右），而且恒液位控制大大的降低了操作人员的劳动强度。当由于某种原因造成液位过高时，通过EC20 PLC和数传电台还可以为上级泵站提供信号，实现泵站水系统的连锁控制，保证了正常的生产供水要求，同时也大大地节约了电能（35%以上），为包钢节能降耗工程作了一个典范工程。附原理图如下: 参考文献EV2000系列通用变频器 艾默生网络能源有限公司新型PID控制及其应用 机械工业出版社 陶永华EC20使用手册 艾默生网络能源有限公司通用变频器及其应用 机械工业出版社 韩安荣百特工控现场仪表选型手册 福州福光百特自动化设备有限公司