循環泵變頻控制系統的製作方法
2023-07-04 06:59:46 2
循環泵變頻控制系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種循環泵變頻控制系統，包括系統供電電源以及用於對循環泵電動機進行控制調試的PLC控制設備，其特徵在於：還包括其信號輸入端與PLC控制設備的信號輸出端連接，其信號輸出端與循環泵組電機對應的變頻控制端子連接，用於對循環泵電機進行相應的變頻控制的變頻控制單元。本實用新型能夠有效調節循環泵電機的工作頻率，減少能源損耗；變頻起動後對循環泵電機設備的衝擊減少並進而降低運行成本；同時變頻控制能夠減少機組起動時電流波動，而這一波動電流會影響電網和其它設備的用電，即變頻器能夠有效的將起動電流的峰值減少到最低程度，延長電機的使用壽命。
【專利說明】循環泵變頻控制系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電機控制技術，具體的說是涉及一種適用於汙泥發酵循環泵電動機變頻控制的控制系統。
【背景技術】
[0002]目前，在汙泥處理領域循環泵運行時，通常採用以閥門來控制循環泵的流量的運行方式，其閥門的開度一般為30%，但是用閥門控制循環泵流量時，會有一定功率的電能被損耗浪費掉了(即閥門的阻力損失)，且隨著閥門開度的減小，這個損耗會相應增加，造成的電能不必要浪費。
[0003]那麼尋求在不用考慮變換閥門開度的條件下，如何實現轉運同樣流量的情況下，儘可能避免閥門的阻力損失，進一步提高節能效果是本領域的研究重點之一，在實際工作中， 申請人:發現利用變頻控制原理通過調節(降低)頻率的方法來控制調節循環泵的流量，可以有效降低消耗在閥門的功率，能夠取得良好的節能效果。
【發明內容】
[0004]鑑於已有技術存在的缺陷，本實用新型的目的是要提供一種適用於汙泥發酵循環泵電動機用的循環泵變頻控制系統，該系統具有控制操作簡便、節能效果優異等優點。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型的技術方案:
[0006]循環泵變頻控制系統，包括系統供電電源以及用於對循環泵電動機進行控制調試的PLC控制設備，其特徵在於:
[0007]還包括其信號輸入端與PLC控制設備的信號輸出端連接，其信號輸出端與循環泵組電機對應的變頻控制端子連接，用於對循環泵電機進行相應的變頻控制的變頻控制單
J Li ο
[0008]所述變頻控制單元包括用於對循環泵電機進行相應的變頻控制的變頻動力迴路以及用於邏輯控制並進行相應的變換控制的控制迴路；其中，所述的變頻動力迴路包括與電源連接，用於實現變頻動力迴路的通斷的斷路器、變頻器以及用於實現變頻器在相應的工頻電網以及變頻動力迴路之間切換，實現對循環泵電機的變頻轉換保護的轉換接觸器；所述控制迴路包括用於實現對變頻動力迴路邏輯控制的PLC控制器以及控制相應的變頻動力迴路通斷的繼電器。
[0009]進一步的，所述的變頻器的輸出端串接輸出電抗器。
[0010]所述變頻控制單元可對應獨立控制一個循環泵電機，也可同時控制多個循環泵電機即對循環泵電機進行控制。
[0011 ] 所述系統供電電源、PLC控制設備以及變頻控制單元之間通過動力電纜進行連接。
[0012]與現有技術相比，本實用新型的有益效果:
[0013]本實用新型能夠有效調節循環泵電機的工作頻率，減少能源損耗；變頻起動後對循環泵電機設備的衝擊減少並進而降低運行成本；同時採用變頻控制能夠減少機組起動時電流波動，而這一波動電流會影響電網和其它設備的用電，即變頻器能夠有效的將起動電流的峰值減少到最低程度，延長電機的使用壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的節電原理說明示意圖；
[0015]圖2為本實用新型的系統結構框架圖；
[0016]圖3為本實用新型變頻控制單元電路原理示意圖；
[0017]圖4為本實用新型實施例變頻控制單兀變頻動力迴路電路原理意圖；
[0018]圖5為本實用新型實施例變頻控制單元控制迴路電路原理示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖，對本實用新型進行進一步詳細說明。
[0020]如圖1所示，由於水泵是平方率負載特性，因此以某水泵系統為例說明本實用新型的節能原理:圖中，曲線①為水泵系統阻力特性，曲線②為工頻速度下的水泵流量與壓力關係曲線，此時水泵工作在A點，軸功率Pl與Q1、H1乘積，即圖中面積AQUHlA成正比；若要通過閥門將流量從Ql降到Q2，則工作點由A移到C，流量下降，壓力上升，軸功率減少不多，減少的能量被閥門消耗；若採用變頻調速控制技術，則工作點由A移到B，在滿足同樣流量Q2的情況下，壓力也下降，軸功率大大降低，且沒有閥門損耗。
[0021]假設電機的運行頻率由工頻下調到45Hz時，則節電率=(電機額定功率-電機實際功率)/電機額定功率=(W工頻-W變頻)/W工頻=(50Hz-35Hz)/50Hz = 30% ；
[0022]其中上述公式涉及到的轉速與流量、壓力、軸功率關係式:
[0023](1)Q1/Q2 = nl/n2 ；
[0024](2)H1/H2 = (nl/n2)2 ；
[0025](3)P1/P2 = (nl/n2)3。
[0026]基於上述原理，如圖2、圖3，本實用新型提出的循環泵變頻控制系統，包括系統供電電源、PLC控制設備以及其信號輸入端與PLC控制設備的信號輸出端連接，其信號輸出端與循環泵組電機對應的變頻控制端子連接，用於對循環泵電機進行相應的變頻控制的變頻控制單元。
[0027]所述變頻控制單元包括變頻動力迴路以及控制迴路；所述變頻動力迴路可對應獨立控制一個循環泵電機，也可同時控制多個循環泵電機即對循環泵電機組進行控制。
[0028]其中，所述的變頻動力迴路包括依次連接的斷路器、變頻器以及轉換接觸器；
[0029]所述斷路器與電源連接，用於實現變頻動力迴路的通斷，設立斷路器元件，可以幫助變頻控制完成變頻動力迴路的通斷操作，並能夠在電路和變頻器出現短路或過載時提供保護，以在電機維護時切斷電源保證操作人員安全。
[0030]所述變頻器的輸出端串接輸出電抗器，由於變頻器的運行載波頻率為固定載波頻率，因此無法通過降低載波頻率的方式來降低變頻器的運行幹擾。為保證變頻器及電機的順利運行，在變頻器的輸出端，加裝輸出電抗器，輸出電抗器可以有效抑制變頻器的IGBT開關時產生的瞬間高電壓，減少此電壓對電纜絕緣和電機的不良影響。
[0031]所述轉換接觸器用於實現變頻器在相應的工頻電網以及變頻動力迴路之間切換，實現對循環泵電機的變頻轉換保護的轉換接觸器；設置有工頻切換器件，以保證在變頻器出現故障時，通過自動控制相應的迴路將電動機切換回工頻電源。
[0032]所述控制迴路包括用於實現對變頻動力迴路邏輯控制的PLC控制器以及控制相應的變頻動力迴路通斷的繼電器，通過PLC控制器輸出的時序控制信號控制繼電器(也可使用接觸器或者兩者結合使用)吸合，達到控制與循環泵電機連接的繼電器按照相應的時序控制信號工作的目的。
[0033]所述PLC控制器用於將原汙泥處理的循環泵的PLC的輸出控制點作為變頻控制單元中循環泵接觸器切換的控制信號，實現對應的邏輯控制，形成主站、從站控制結構。
[0034]所述繼電器與上述PLC控制器組成對應的邏輯控制電路。
[0035]所述系統供電電源、PLC控制設備以及變頻控制單元之間通過動力電纜進行連接。
[0036]下述為本 申請人:在實際應用本專利申請內容中涉及的具體實施例:
[0037]如圖4的變頻動力迴路:1-6、循環泵電動機，Ql1、斷路器，Q21、斷路器，KMl1、轉換接觸器，KM21、轉換接觸器，KMl、接觸器，KM2、接觸器，KM3、接觸器，KM4、接觸器，KM5、接觸器，KM6、接觸器，U11、變頻器，U21、變頻器。每組由6個厭氧罐組成，且每組厭氧罐的循環泵(如圖中的標號1-6)循環交替運行，在每個時間段只有一臺循環泵在運行，所以在每組厭氧罐的6臺循環泵安裝二臺變頻器結構(即變頻控制單元)(一用一備)，由自動控制系統即PLC控制設備自動切換，實現循環泵的循環交替運行。
[0038]圖5的控制迴路:1_6、循環泵電動機，K01、繼電器，K02、繼電器，K03、繼電器，K04、繼電器，K05、繼電器，K06、繼電器，KM1、接觸器，KM2、接觸器，KM3、接觸器，KM4、接觸器，KM5、接觸器，KM6、接觸器。上述控制迴路包括用於實現對變頻動力迴路邏輯控制的PLC控制器以及控制相應的變頻動力迴路通斷的繼電器與接觸器，通過PLC控制器輸出的時序控制信號控制繼電器與接觸器組合實現吸合控制，達到控制與循環泵電機連接的開關器件按照相應的時序控制信號工作的目的。
[0039]本案變頻控制單元可以設置獨立的PLC控制器(如圖5)，進行相應的變頻切換，也可以直接利用原汙泥處理的循環泵的PLC控制設備的輸出控制點作為變頻控制單元中循環泵接觸器切換的控制信號，即在不改變原有的PLC控制設備結構的前提下，向對應電機輸送指令信號，控制電機的轉速變換，進而實現節能的效果。
[0040]上述變頻控制單元可以集成於一個變頻控制櫃，在所述變頻控制櫃加設變頻調速用的電位器，可以根據操作人員的輸出頻率；加設顯示設備與操作面板，與變頻控制單元的電器元件相連，直觀顯示變頻控制櫃的運行狀態，同時方便操作人員控制變頻裝置的運行，及對電機等被控制設備進行現場操作；還可安裝有各種儀器儀表及指示燈，例如電壓表、電流表、頻率表，及電源指示燈、報警指示燈、運行指示燈、工頻指示燈等，變頻控制櫃的運行及操作狀態，可以直接反應在各項儀表及指示燈上，實現對變頻器工作狀態的實時監測。
[0041]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，根據本實用新型的技術方案及其實用新型構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.循環泵變頻控制系統，包括系統供電電源以及用於對循環泵電動機進行控制調試的PLC控制設備，其特徵在於: 還包括其信號輸入端與PLC控制設備的信號輸出端連接，其信號輸出端與循環泵組電機對應的變頻控制端子連接，用於對循環泵電機進行相應的變頻控制的變頻控制單元。
2.根據權利要求1所述的循環泵變頻控制系統，其特徵在於:所述變頻控制單元包括用於對循環泵電機進行相應的變頻控制的變頻動力迴路以及用於邏輯控制並進行相應的變換控制的控制迴路；其中，所述的變頻動力迴路包括與電源連接，用於實現變頻動力迴路的通斷的斷路器、變頻器以及用於實現變頻器在相應的工頻電網以及變頻動力迴路之間切換，實現對循環泵電機的變頻轉換保護的轉換接觸器；所述控制迴路包括用於實現對變頻動力迴路邏輯控制的PLC控制器以及控制相應的變頻動力迴路通斷的繼電器。
3.根據權利要求2所述的循環泵變頻控制系統，其特徵在於:所述的變頻器的輸出端串接輸出電抗器。
4.根據權利要求1所述的循環泵變頻控制系統，其特徵在於:所述變頻控制單元可對應獨立控制一個循環泵電機，也可同時控制多個循環泵電機即對循環泵電機進行控制。
5.根據權利要求1所述的循環泵變頻控制系統，其特徵在於:所述系統供電電源、PLC控制設備以及變頻控制單元之間通過動力電纜進行連接。
【文檔編號】H02P5/46GK203968020SQ201420426647
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月30日 優先權日:2014年7月30日
【發明者】楊蒙, 喬曉時, 王成宇, 劉晨, 張松立, 呂丹, 夏元亮, 劉程 申請人:大連東泰有機廢物處理有限公司