专利名称：高低压风机/水泵变频冗余控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及自动化控制技术领域，具体涉及一种高低压风机/水泵变频冗余控制系统。
背景技术：
风机和水泵是高电能消耗的重要设备，其功率从200kW至15000kW不等。在各行各业的各种生产过程中，风机和水泵被大量的采用于工艺流程上，而风机和水泵负载耗电量较大，起动电流较高，同时用阀门、挡板等装置来调节风量或者水量，在管道系统设计时，为满足生产环境的最大要求，必须留有余量，因此风机/水泵的风量、水量和压力往往偏大，功率的偏大设计必然造成能量的浪费。很多风机和水泵有高于30-70%的能量是消耗在调节阀的压降上的，不仅造成电能的浪费，工作效率低，而且还经常发生事故。 风机和水泵所用的高压电机产生是由于电机功率与电压和电流的乘积成正比，因此低压电机功率增大到一定程度(如300KW/380V)电流受到导线的允许承受能力的限制就难以做大，或成本过高。需要通过提高电压实现大功率输出。高压电机优点是功率大，承受冲击能力强；缺点是惯性大，启动和制动都困难。根据实际而定方式电机容量大大小于电源容量且1000KW以下的可直接启动，这时的冲击电流是额定值的3-6倍。为了防止冲击电流过大，对于大电机必须考虑减少启动电流的启动方式，最常用的方式有变频启动。传统技术中，高压变频器和高低压风机/水泵是一对一控制，并以增加风阻、或者水阻，牺牲电机的效率来达到要求的，损耗严重。降低生产过程中风机和水泵的电能消耗，以有效降低企业的生产成本一直以来是本领域技术人员追求解决的技术问题。
实用新型内容针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于解决高低压风机和水泵存在功功耗大的问题，提供一种高低压风机/水泵变频冗余控制系统。本实用新型采用的技术方案为一种高低压风机/水泵变频冗余控制系统；包括高压变频器，高低压风机/水泵，其特征在于，N台高低压风机/水泵由N + I台高压变频器控制，N为正整数；由DCS控制系统分别采集各台高低压风机/水泵的工作状态和功耗，控制各变频器的切换；采用一用一备或者多用一备的冗余DCS控制，实现在线无扰动切换。所述DCS控制系统中DCS选用美国通用电气公司的PAC8000。相比现有技术，本实用新型具有如下优点本实用新型创新性地提出高低压风机/水泵变频冗余控制技术，充分应用了冗余变频器、冗余控制系统和冗余控制信号等高新技术，形成了独特的变频器在线冗余切换技术和变频器离线冗余切换技术，离线切换时间小于3秒钟，在全球属于首创。高压变频器实现在线无扰动切换，实现了高低压风机/水泵的稳定控制和运行，若采用离线切换方式，其切换时间小于3秒，完全不影响高低压风机/水泵的正常运行；变频器切换采用冗余DCS控制系统，极大地提高了控制系统的可靠性。[0009]本实用新型充分结合变频器冗余技术、控制系统冗余技术、检测信号冗余技术等形成新的创新点，实现了高低压风机和水泵变频节能技术改造中的整体协调控制最优化，调度控制自动化。该产品的应用能够极大地提高高低压风机和水泵工艺设备的可靠性和自动化控制水平。采用现场本地启动，本地切换，远程DCS自动启动，定时自动切换或故障自动跟踪切换等方式；直接经济效益可以达到节电20-30% ;间接效益具有节能降耗、软启动、可调速、多种保护、提高电机功率因数、提高系统自动化和工艺水平、维护工作量少、降低成本
坐寸ο
图I是高低压风机/水泵变频冗余控制系统结构示意图；图2是高低压风机/水泵变频冗余DCS控制系统结构原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。如图I所示，一种高低压风机/水泵变频冗余控制系统；2台高低压风机由3台高压变频器控制；由DCS控制系统分别采集所述2台高低压风机的工作状态和功耗，3台控制变频器的切换；采用二拖一或者三拖二的运行控制方式，实现一用一备或者多用一备的冗余DCS控制，实现在线无扰动切换。本实用新型根据通常高低压风机和水泵变频技术改造工艺情况和要求，该方案设计采用三级系统结构，第一级为现场仪表数据检测，第二级为过程数据处理，及DCS控制系统，第三级为监控操作。为了方便现场工艺参数的检测，将现场温度、压力、流量、液位和电离真空度等检测信号通过标准接口输出标准4-20mA信号给DCS控制系统，然后经过DCS处理后，实时控制现场各工艺设备的生产运行，同时将处理后的工程量数据信息通过工业Ethernet通信接口传送到监控操作站，实现工艺过程参数的实时监控和操作处理。实现本实用新型，采用高低压风机/水泵变频冗余DCS控制系统；包括底板为RailBus总线技术的控制器底板和I/O模块底板，每个控制器底板可安装一对冗余的控制器，一个电源监测模块，同时备有两个9针的RS485接口，支持MODBUS RTU协议；主控制器为266MHz 32位微处理器，25M内存，双以太网和串行通讯接口，支持API、现场总线、ModBus、HART、点对点通讯以及0PC，实现冗余配置； I/O模块模拟量输入A/D转换分辨率为16位，模拟量输出A/D转换分辨率为12位，对现场回路进行检测，内置输入变量线性化、工程单位转换、开平方滤波、报警及冷端温度补偿运算功能；接线端子排为带回路开关和保险丝，为无电弧和无火花型接线端子排；电源N+1冗余配置的、采用浮空设计的电源模块，正常情况下两块电源各承担50%的供电负荷，其中一块电源出现故障时，另一块电源承担100%的负荷。所述底板中，每个I/O底板具备8模块和4模块底板两种选择，根据现场信号的不同具备2区和I区应用底板，模块与模块间相互隔离，支持热插拔。[0025]所主控制器中，一个主控制器最多可安装64个I/O模块，支持热插拔。两个以太网口、4个串行通讯口集成在CPU卡及其底板上，全面支持Modbus TCP以太网通讯协议、Modbus RTU工业串行通讯协议、RS232/422/485串行通讯协议、HART协议，以及FF、Profibus现场总线协议。操作站与控制站能够冗余通讯，保证了操作系统的安全可靠性，全面采用OPC技术，为厂级信息管理系统提供了方便的数据接口。控制系统的模块化设计使得用户很容易搭建一个完整的复杂的系统。扩充灵活，可以实现从小到几个回路，大到数千个回路不同规模的应用。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本
发明的权利要求范围当中。
权利要求1.一种高低压风机/水泵变频冗余控制系统；包括高压变频器，高低压风机/水泵，其特征在于，N台高低压风机/水泵由N+ I台高压变频器控制，N为正整数；由DCS控制系统分别采集各台高低压风机/水泵的工作状态和功耗，控制各变频器的切换。
2.根据权利要求I所述的高低压风机/水泵变频冗余控制系统，其特征在于，所述DCS控制系统中DCS选用美国通用电气公司的PAC8000。
专利摘要本实用新型提供一种高低压风机/水泵变频冗余控制系统；包括高压变频器，高低压风机/水泵，其特征在于，N台高低压风机/水泵由N＋1台高压变频器控制，N为正整数；由DCS控制系统分别采集各台高低压风机/水泵的工作状态和功耗，控制各变频器的切换；实现一用一备或者多用一备的冗余DCS控制，实现在线无扰动切换。本实用新型创新性地提出高低压风机/水泵变频冗余控制技术,充分应用了冗余变频器、冗余控制系统和冗余控制信号等高新技术，变频器切换采用冗余DCS控制系统，极大地提高了控制系统的可靠性。
文档编号G05B19/418GK202563324SQ20122013610
公开日2012年11月28日 申请日期2012年3月31日 优先权日2012年3月31日
发明者王盛学, 汪仁智 申请人:重庆明宝科技发展有限公司