冻结站盐水泵恒流变频控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种冻结站盐水泵恒流变频控制系统，包括计算机监控单元，变频控制柜，盐水泵单元，检测单元，变频控制柜控制盐水泵单元，检测单元将采集到的盐水流量信号送到变频控制柜中，采用PID控制方法，控制变频器的输出频率改变盐水电机的转速，使管道中的盐水流量达到设定值，实现恒流控制，变频控制柜控制盐水泵单元并以PROFIBUS-DP数据总线为基础实现与计算机联网进行集中监控，该系统能有效的进行数据对比和协同控制，实现组网集控的效果。
【专利说明】冻结站盐水泵恒流变频控制系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及冻结站盐水循环系统【技术领域】，具体涉及冻结站盐水泵恒流变频控制系统。
【背景技术】
[0002]据统计，电动机每年消耗掉全国用电量的62%左右，既是第一位用电大户，也是节能潜力最大的用户。其中，风机、泵、压缩机之类的通用电机系统每年耗电量占全国发电量的31%，其中变负荷运行的占70%。由此可见，风机、泵类电机节能调速潜力很大，且对调速精度要求不高，节能前景十分广阔。
[0003]目前各冻结施工单位在冻结施工组织设计和调节盐水流量时，存在以下不足:
(a)在进行施工组织设计时，系统容量设计留有较大的裕量，实际运行时系统匹配不合
理，往往是“大马拉小车”，造成大量的能源浪费；
(b )仅对阀门开度进行调节，水泵拖动电机仍处于恒转速运转状态，大量能量浪费在阀门和管路中，由于憋泵的情况长期存在，造成水泵的寿命大大缩短；
(c)调节盐水循环时将管道压力作为参考，而冻结管相当于U型管，且盐水的进出口高度相等，即盐水泵的静扬程为零，盐水泵的转速只是改变盐水的流量，而与扬程无关，且盐水在封闭的管路中具有连续性，本身具有一定的动能和位能，即使盐水泵的转速很低，盐水也能在管路中流动，所以在这里采用恒压供水的意义不大；
(d)盐水泵机组进行独立控制时，无法有效的进行数据比对和协同控制，未实现与计算机联网进行集中监控的功能，自动化程度低；
因此，实现冻结站盐水泵变频控制的集控技术，对节能减排、降低企业用电成本；实现整个冻结站设备的在线监控、远程监控，提高冻结站的工作稳定性及故障处理能力，降低设备损耗，提高自动化、信息化水平，具有十分重要的意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种冻结站盐水泵恒流变频控制系统。该恒流变频控制系统能实现盐水的恒流控制、盐水泵运转频率的控制和远程监控，提高盐水循环控制的精度及系统的工作效率，降低设备损耗，节约大量的能源和维修资金，提高系统的自动化水平。
[0005]为了达到上述目的，本发明提供一种冻结站盐水泵恒流变频控制系统，包括计算机监控单元、变频控制柜单元、盐水泵单元、以及信号检测单元，其特征在于:整个系统的控制机构为变频控制柜，内部包含PLC控制器和变频器，信号检测单元中流量传感器和压力传感器连接到PLC控制器上，系统的执行机构盐水泵单元与变频器相连，变频控制柜控制盐水泵单元并通过数据总线与计算机进行连接通信，实现计算机的远程监控功能。
[0006]所述的变频柜外部操作面板上具有仪表、指示灯、变频器控制面板和触摸屏。
[0007]所述的检测单元包括流量传感器和压力传感器。[0008]通过流量传感器检测盐水循环管路中的盐水流量大小与设定流量值进行比较，并在PLC控制器中采用PID控制方法进行调节分析，然后输出信号控制变频器的输出频率改变盐水泵的转速，实现恒流变频控制的目的。
[0009]盐水泵机组不再是独立控制，而是基于PR0FIBUS-DP数据总线实现与计算机联网并进行集中监控，能有效的进行数据对比和协同控制。操作人员无需到达现场即可了解并控制所有盐水泵机组的运转情况，提高自动化程度。
[0010]结合本发明的结构特点和所依据的工作原理，本发明的有益效果具体体现为:
(a)远程监控，提高了自动化、信息化水平，变频控制柜中的PLC增加了通信模块，具有较强网络通讯能力，通过与上位机(工业控制计算机)相连，实现系统联网及盐水泵的远程监控，使工作人员在值班室即可看到每台水泵的运转情况，实时观察并记录各种运行参数，并可以对盐水泵施加控制，提高了整个冻结站的自动化、信息化水平。
[0011](b)恒流控制，提高了控制精度，与常规恒压供水控制系统相比，冻结管相当于U型管，盐水的进出口高度相等，即盐水泵的静扬程为零，盐水泵的转速只是改变盐水的流量，而与扬程无关，且盐水在封闭的管路中具有连续性，本身具有一定的动能和位能，即使盐水泵的转速很低，盐水也能在管路中流动，所以本发明采用恒流控制，更能直接、精确的控制管路中盐水的流量。
[0012](C)本发明不再通过改变阀门开度改变盐水流量，而是利用变频调速技术调节盐水泵的转速，阀门无需频繁动作，消除了憋泵现象，延长了设备的使用寿命，减少了在阀门和管路中的能量浪费，提高了系统的工作效率。
[0013](d)实现软启动，变频调速技术能使电动机在带负荷情况下实现软启动，有效地抑制和避免了大电流对电网及机械设备的冲击。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]附图1为冻结站盐水泵恒流变频控制系统示意图。
[0015]其中(I)为计算机监控单元；(2)为变频控制柜，内部包括变频器，PLC控制器等，外部操作面板上有各种仪表、指示灯、控制按钮、变频器控制面板和触摸屏；(3)为压力传感器；(4)为流量传感器；(5)为盐水泵单元；(6)其他盐水泵单元及变频控制柜。
【具体实施方式】
[0016]以下根据附图对本发明发明进行详细说明。
[0017]本实施例中，通过安装在盐水管路上的流量传感器检测管路内盐水的流量，并把流量转换成电信号后输入PLC控制器，并在PLC控制器中采用PID控制方法进行控制，输出信号控制变频器的输出频率改变盐水泵的转速。当冻结需冷量增大时，管路内部的流量小于设定流量，流量信号通过PID调节后，变频器输出频率增大，水泵电机转速提高，盐水流量变大直至稳定；相反当冻结需冷量减小时，管路内部的流量大于设定流量，流量信号通过PID调节后，变频器输出频率减小，水泵电机转速降低，盐水流量变小直至稳定。本发明检测单元中的压力传感器仅起到监视的作用，在闭环控制中并不是利用检测到的压力信号为依据进行变频调节控制。
[0018]除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变化形式的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种冻结盐水恒流变频控制系统，包括计算机监控单元、变频控制柜单元、盐水泵单元、以及信号检测单元，其特征在于:整个系统的控制机构为变频控制柜，内部包含PLC控制器和变频器，信号检测单元中流量传感器和压力传感器连接到PLC控制器上，系统的执行机构盐水泵单元与变频器相连，变频控制柜以检测单元流量传感器采集的管路流量信号为依据，控制盐水泵单元运转频率，实现恒流变频的控制，变频控制柜控制盐水泵单元不再独立运行，而是基于PROFIBUS-DP数据总线与计算机组网，实现计算机的远程监测和集中控制。
2.根据权利要求1所述的盐水恒流变频控制系统，其特征在于:所述的变频柜外部操作面板上具有仪表、指示灯、变频器控制面板和触摸屏。
3.根据权利要求1所述的盐水恒流变频控制系统，其特征在于:所述的检测单元包括流量传感器和压力传感器。
【文档编号】F04B49/06GK103727019SQ201310724123
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月23日 优先权日:2013年12月23日
【发明者】陆卫国, 沈华军, 潘存银, 李子祥, 胡业林, 郑晓亮 申请人:中煤矿山建设集团有限责任公司