摘要:分析传统水箱拉丝机皂液循环系统存在的问题，提出利用变频器和压力变送器组成恒压循环的控制方案，通过压力变送器实时监测循环系统中皂液的压力值，反馈给变频器，由变频器对循环水泵进行变频调速，实现水箱拉丝机皂液的恒压循环，节省人力，降低维护成本，有效节能30%以上。
1问题提出
传统的水箱拉丝机皂液循环采用集中循环方式［1］，由一台始终处于工频运转的水泵提供循环动力，流量控制是通过调节阀门开度来实现，其输入功率大，大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中，并且当车间工人换班时，有可能将所有水箱拉丝机的皂液阀关闭，造成循环水泵处于过载运行状态，而频繁过载运行极易导致水泵电机烧毁［2－3］。
2恒压供液控制
2．1控制原理
皂液恒压循环控制系统由
压力变送器、变频器、循环水泵组成，利用压力变送器采集皂液循环管道中的压力数值，反馈到变频器，经过内部PID计算，由变频器改变循环水泵电机的运行频率，调节循环水泵电机转速，从而达到皂液的恒压循环，恒压供液控制原理示意图如图1所示。
2．2控制过程
2．2．1系统组成
变频器选用ABB变频器510系列［4］，该型号变频器适合各种负载类型，ACS510还针对风机水泵应用做了特别的优化:(1)完全匹配风机和水泵。增强的PFC应用#多控制7台泵;两个好立的内置PID控制器PID1和PID2，PID1可设置两套参数，通过PID2可控制一个好立的外部阀门。(2)经济实用。当传动装置温度降低时增加开关频率，负载降低时自动降低电机磁通，安装简单，多种I/O和插件可方便地连接到现场总线上。(3)环保节能。变感量电抗器可根据不同负载匹配电感量，抑制和减少谐波。选用变频器型号ACS510－01－072A－4，额定电流72A，额定功率37kW，输出频率0～500Hz，加速时间0．1～1800s，减速时间0．1～1800s。
压力变送器选用PT500，量程0～0．6MPa，输出电流4～20mA，24V供电，准确度0．5级。压力变送器将皂液的压力信号转变为电流信号，其值和压力为线性关系，压力变送器输出的电流随压力增大而增加。
2．2．2控制过程
泵在工作时，由流体力学可知，泵的功率为流量和压力的乘积，而流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，可以得出泵功率与转速的立方成正比。如果水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速成比例下降，而此时泵的输出功率成立方关系下降。即水泵电机的耗电量与转速近似成立方比的关系，因而当所要求的流量减小时，可调节变频器输出频率使电机转速按比例降低，这时，电机的功率将按立方关系大幅度地降低，比调节挡板、阀门节能30%以上，从而达到节能的目的［5］。
控制操作有手动和自动2种模式，手动部分为电位器调整频率，实现变频调速;自动操作时，压力变送器检测到压力信号，转换成电流信号输入到变频器，与设定好的压力值比较，经过内部PID运算，调节变频器输出频率，达到恒压循环皂液的目的，变频器接线图如图2所示。
系统运行时，先采用手动模式，调节变频器频率，当循环系统中的压力达到生产要求时，记下此时压力变送器的检测值，作为自动控制的给定值，输入到变频器的PID调节器中，此值实际就是压力设定的对应值。然后通过按钮切换到自动状态，进行恒压循环，当压力值高于设定值时，变频器输出频率降
低，循环水泵降速，压力开始减小，当压力低于设定值时，变频器输出频率升高，循环水泵升速，压力开始增大。变频器参数设定见表1。
3应用效果
本系统在法尔胜特钢公司水箱拉丝机皂液循环系统投入使用，为50台水箱式拉丝机提供皂液循环，经过半年多跟踪统计，在生产部门开关阀门之后都能保证皂液流量和压力的稳定，不需要专人看管，减少了人工操作，降低了维护成本，可以有效节电30%以上，使用效果良好。
注明，三畅仪表文章均为原创，转载请标明本文地址
