1 引言
石藥集團(tuán)維生藥業(yè)（石家莊）有限公司一直努力進(jìn)行技術(shù)改造，利用先進(jìn)的控制工藝及控制技術(shù)，降低成本，提高工作效率。此次對(duì)降溫水循環(huán)泵恒壓供水系統(tǒng)進(jìn)行的改造正是對(duì)以前設(shè)備進(jìn)行的重要改造之一。

2 降溫水循環(huán)系統(tǒng)介紹
設(shè)備參數(shù):
管道離心泵： rbhw125-250（上海瑞邦泵業(yè));
電動(dòng)機(jī)： y200l2-2 37kw；
電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速： 2950r/min；
管道運(yùn)行壓力： <0.7mpa；
揚(yáng)程： 60m；
流量： 138m3/h；
吸入高度： 4.5m；
選用變頻器： atv58hd46n4x 30kw。

3 系統(tǒng)原理
降溫水循環(huán)系統(tǒng)由循環(huán)水池、循環(huán)泵、工藝管路、降溫設(shè)備及使用設(shè)備組成，降溫循環(huán)水由循環(huán)水池進(jìn)入循環(huán)泵，由泵體打入循環(huán)系統(tǒng)給工藝設(shè)備降溫，再回流到降溫循環(huán)水池，其中的壓力由循環(huán)泵出口閥門開度控制，外管道上有壓力變送器，將壓力信號(hào)傳送給和利時(shí)dcs工控系統(tǒng)，在操作間內(nèi)的工控機(jī)上顯示運(yùn)行壓力，并提醒操作人員進(jìn)行相應(yīng)的控制。
由于設(shè)備的使用情況不穩(wěn)定，壓力值一直不穩(wěn)定，操作人員只能根據(jù)壓力情況及降溫循環(huán)水使用情況調(diào)節(jié)出口閥門，并開啟回流閥門，進(jìn)行壓力控制；不但控制精度很低，操作的難度也很大，由于實(shí)際使用流量較小，經(jīng)常出現(xiàn)管道降溫水的壓力異常超高，引起管路故障及降溫水泄漏，使得工作的強(qiáng)度較高。鑒于以上情況，決定改造控制系統(tǒng)，以改進(jìn)以上的情況。
由于原來的壓力信號(hào)一直存在，只是在工控機(jī)上顯示，沒有參與控制，而閥門控制既不方便，精度低、浪費(fèi)大；參考現(xiàn)在流行的恒壓供水控制系統(tǒng)，將降溫水循環(huán)系統(tǒng)改為恒壓控制是個(gè)不錯(cuò)的選擇。改造只是增加變頻控制系統(tǒng)，將原來的dcs工控系統(tǒng)控制模式改變并將控制信號(hào)連接到變頻控制系統(tǒng)，即可解決問題。
3.1 具體系統(tǒng)控制說明
原降溫水管道上取得的壓力信號(hào)傳遞到dcs工控系統(tǒng)以后，做一個(gè)改進(jìn)，將dcs工控系統(tǒng)的程序改進(jìn)一下，增加控制模塊，模塊輸入由模擬壓力信號(hào)及變頻器故障輸入信號(hào)組成，模擬信號(hào)再輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)參與計(jì)算及控制，故障信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào)警，提醒操作人員及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的操作，dcs工控系統(tǒng)再將系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù)輸出到輸出模塊生成相應(yīng)的模擬量輸出，并將報(bào)警情況生成報(bào)警信號(hào)顯示在工控機(jī)上。模擬量輸出信號(hào)采用模擬電流4-20ma信號(hào)，可以有效的防止信號(hào)的線路干擾；模擬信號(hào)傳輸?shù)阶冾l器模擬量輸入端子，控制變頻器輸出頻率。由于泵的啟動(dòng)及停止操作最好在現(xiàn)場，因此啟?？刂迫匀挥稍瓉憩F(xiàn)場控制按鈕來實(shí)現(xiàn)，只是將控制電路進(jìn)行相應(yīng)的改造，加裝中間繼電器，由中間繼電器的控制點(diǎn)將控制信號(hào)輸入到變頻器數(shù)字量輸入點(diǎn)li1，控制變頻器的啟動(dòng)和停止。
由于增加模塊，計(jì)算機(jī)的程序需增加相應(yīng)的控制程序塊，然后增量下裝到主控單元中。程序中增加了手、自動(dòng)輸出頻率設(shè)定及實(shí)際壓力顯示值和輸出頻率的頁面程序，自動(dòng)控制的模擬輸入pid算法及pid參數(shù)設(shè)置，報(bào)警信息等；工控機(jī)顯示屏上能夠顯示程序中增加的所有控制量及顯示與報(bào)警等參數(shù)。
變頻器選用atv58hd46n4x施耐德變頻器，由于是泵用變頻器，選用功率比電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率小一級(jí)；應(yīng)用變頻器的控制端子中的li1、+24做為變頻器的啟動(dòng)和停止控制端子，r1a、r1c為報(bào)警輸出端子，ai2、com為模擬量輸入端子。
其電氣接線原理圖見圖1。

圖1 電氣接線原理圖

3.2 參數(shù)設(shè)置
由于變頻器的使用及dcs工控系統(tǒng)控制功能加強(qiáng)，使得工藝控制參數(shù)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，因此對(duì)變頻器的參數(shù)設(shè)定要根據(jù)實(shí)際工藝進(jìn)行參數(shù)整定。具體變頻器參數(shù)及pid參數(shù)設(shè)置見附表，為了保證壓力升高的平穩(wěn)性，合理選擇加速時(shí)間，既能保證減少管道壓力沖擊，又能及時(shí)適應(yīng)管道壓力變化，供應(yīng)降溫水的使用量。

附表 變頻器及pid的參數(shù)設(shè)置表

3.3 改造過程
（1）電氣回路改造
將配電室內(nèi)主回路器件按照電氣原理圖進(jìn)行相應(yīng)改造，增加控制電源及中間繼電器改造控制回路，并將控制回路控制點(diǎn)引入變頻器控制點(diǎn)；增加dcs工控系統(tǒng)輸入輸出模塊，鋪設(shè)工控系統(tǒng)的輸入輸出控制線路，并將輸入輸出線路與變頻器、輸入輸出模塊連接，變頻器送電后，按照表1所列出的參數(shù)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置;
（2）軟件系統(tǒng)改造
根據(jù)原來工控系統(tǒng)程序及增加模塊的輸入輸出點(diǎn)數(shù)量，改進(jìn)原來的系統(tǒng)程序，增設(shè)屏幕參數(shù)顯示及控制參數(shù)設(shè)定模塊；進(jìn)行增量下裝，下裝完成后，按照表1進(jìn)行pid參數(shù)設(shè)置。
（3）系統(tǒng)調(diào)試
電氣回路及工控系統(tǒng)改造完成并檢查后，送電進(jìn)行調(diào)試，先調(diào)試啟動(dòng)停止回路的運(yùn)行情況，正常后再調(diào)試工控系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)及工控系統(tǒng)的信號(hào)處理情況，然后開啟降溫水泵調(diào)試pid參數(shù)，找出合適的pid曲線;
（4）調(diào)試中遇到的問題
首先要注意的是降溫水系統(tǒng)管路由原先的閥門調(diào)節(jié)改為調(diào)節(jié)泵運(yùn)行頻率時(shí)，泵的進(jìn)出口閥門一定要全開，回流閥門要關(guān)死，否則不但影響節(jié)能效果，還有可能引起泵的頻率共振，引起電氣故障。其次pid參數(shù)的設(shè)置和調(diào)節(jié)要與降溫水的實(shí)際使用情況結(jié)合，既要有效的保證降溫水平穩(wěn)供給，又要保障恒壓供水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，最后將適合于本系統(tǒng)的pid參數(shù)列入附表。

4 效益分析
（1）節(jié)能效果明顯
由于采用了恒壓供水控制方式，將離心泵的實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速降低，因此將節(jié)約大量的電能，減少相應(yīng)的電費(fèi)支出。經(jīng)過測(cè)算，每小時(shí)實(shí)際運(yùn)行頻率約為40hz,實(shí)際運(yùn)行電流為40a左右，原來實(shí)際電流68a，接近額定電流。離心泵每年節(jié)約電量為：
節(jié)約電量=28a×380×1.732×0.87×24×350=13.5萬度/年
（功率因數(shù)為0.87，每年運(yùn)行時(shí)間約為350天）
由以上計(jì)算可以看出采用了變頻恒壓控制以后，每年僅節(jié)約電費(fèi)將可達(dá)到:
節(jié)約電費(fèi)=13.5萬度×0.53元/度=7.15萬元/年
而變頻器價(jià)格僅13000元，輸入、輸出模塊約8000元，線路及施工費(fèi)用約為2000元，短期內(nèi)就可以收回購買恒壓供水新增設(shè)備的投資。
（2）降低維修費(fèi)用及降溫水的成本
避免供水管網(wǎng)水壓異常增高，造成的跑水、漏水現(xiàn)象，降低維修費(fèi)用及降溫水的成本;
（3）降低操作人員的操作強(qiáng)度，提高供水質(zhì)量。

5 結(jié)束語
這次離心泵變頻改造是一次非常有意義的嘗試，隨著國家節(jié)能技術(shù)的飛速發(fā)展，節(jié)能的需求會(huì)越來越大，通過這次成功的改造增強(qiáng)了繼續(xù)進(jìn)行設(shè)備改進(jìn)的信心，也將為公司帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。