软启动器、变频器在污水处理厂鼓风机房的应用

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软起动器So tSt t f ar r e

‘变频嚣世界' 2 0 0 4年 1 1月

软启动器、变频器在污水处理厂鼓风机房的应用Ap l a in o f St r r n n e e rBlwe o o wa e pi t f c o So t a t d Iv r r o o r e a t f Ro m f Se gTr a m e tPl n e t n a t

北京创联信控制技术有限公司颜清红

张全胜

Y nQ n j n h n u nh n a igi g Z a g Q a s e g a

摘要：义介绍丁软 l j动器、变

} ) C污水乏} 1

f受 f f嚼的¨ .莳照描述 J系统‘J lL I

托制功能

关罐闻：软动器变频器

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制系统

Ab ta t Th r ceito u e h p l aino o t trm ix rm a dP C I l lwe o m fs wa et ame t ln I sr c: eat l nr d c stea pi t f f sat‘n t’ n L o’ o rro o e g e t n a t t i c o s c" b r p d s r e es s m o f uaina dc nr l u cin e ci s h y t c n i rt n o t n t . b t e g o o f oKe r s of sat r I e t r Roo shl、 r Co to’t I1 ywo d:S t tre nv re t O￣ e n r l se 1

[图分类‘ 2中]X5

[ 芝南际Ⅱ]I f 3 _ 5

足、 l

l引言本污水处理厂地处华东地区，建于长江下游江中的岛屿上。此污水处理厂一期建设规模为日处理污水 5万吨。

机出现故障时开 2换向阀。 工艺流程图如图 1所示。

由于当地气候常年炎热潮湿，又地处江中。故整个污水处理厂建设前业主对设备以及自动化程度要求很高。

2鼓风机房设备选型21机房设备选型 .本污水处理厂动力鼓风机房主要功能为对东、西两组氧化池曝气，设备配备如下： ()共安装了 5台 2 0 w的法国 HI O罗茨鼓风机， 1 0k B N

l鼓风机 0

2壹风机 lE

3壹风帆 -E

4鼓风机 0

5鼓风机 l

图1工艺流程图

3自控系统构成说明31本框架

.基本系统是实时监控系统，依据集散控制系统设计的基本原则，整个鼓风机组的控制系统构成 DH4 5网络， 8分为以下 3个部分： ( )主监控站( 1以下简称 MC ) P;

2台为一组，正常工作时， 1、2鼓风机与 4。 鼓 。、5风机各为一个工作组，调节送风量。1 5 使用变频器控制鼓风机，2:4=使用软启动器控制鼓风机，当某一工作组的变频控制的鼓风机出现故障时， 3风机自动启动，替换 鼓有故障的鼓风机继续运行。

( ) l::风机组过程控制分站( 2=~5=鼓以下简称 LC ) P; ( )鼓风机组电气传动系统， 3台鼓风机变频控制柜 3即和 2台鼓风机软启动控制柜。 鼓风机组控制系统原理框图如图 2所示。

( )每台鼓风机出口配 2台电动调节阀， 2执行头采用 a ma品牌。其中 1 u台排气阀， l台放空阀。 ( )总管配备 2台电动调节换向阀， 3主要配合 3=用=备鼓风机投入系统工作。当 1、2鼓风机组中的 l风机 出现故障时开 1=向阀，当 4、5鼓风机组中的 5::换 =风

32MCP能说明 . 功M P由可编程控制器，以及相应的人机界面( C 触摸式显示操作面板 )鼓风机运行状态、报警等设备组成。数 Th o l f Iv t s 7 e W r o n er I 3 d er

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MPI C:控站：

( )根据上一级计算机自动控制系统的风量给定值， 7调节风机频率。

33L功能说明 CP每台 LCP分别由可编程控制器，以及相应的人机界 面(触摸式显示操作面板)、鼓风机运行状态指示、出口空气温度显示、出口空气压力显示等设备组成。通过数据通讯

线与 MC P进行数据交换，同时可按照 MC P下发的调度控制命令，完成对鼓风机组的启/停等控制。LCP的盘面示意图如图 4所示。l鼓风机 0 2鼓风机 3鼓风机 4鼓风机 5鼓风机 0 0 0 0

图2鼓风机组控制系统图

据通过 DH4 5网络与 5台鼓风机组的就地控制盘( C ) 8 L P进行数据交换。MC P将有关信息、数据进行分析和处理后通过人机界面(触摸式显示操作面板)进行显示，同时将有关数

据上传给厂区上一级计算机管理系统。根据上级计算机管

理系统下发的调度命令，向各 LC P下发控制指令，由各鼓风机 L CP完成对鼓风机组的控制。M CP的盘面示意图如图 3所示。

●●● ●●◆——■■—■■■目乜囊l I' W函 l 1日—日

图4 L的盘面示意图 CP

主要功能：

●曩■■

●瑾—目

●厦圃

◆●匡照 L圃

()监视并控制单台鼓风机的运行； 1

( )带有就地仪表指示；:口空气温度、出口空气 2如出压力等鼓风机运行参数显示；

●■圈圈雹圈

●●●囝圃匣匿堙圈

()带有越限报警保护功能；: 3如电机温度过高时产生声光报警提示，且故障保护停机；

()具有手动/自动工作方式选择； 4正常运行时，转换开关置于自动位置运行，手动控制仅在电气系统和设备调试时使用，同时也可在计算机系统故障时临时使用；( )带有启动、正常/紧急停车操作按钮； 5

( )按照设定的参数，对鼓风机电动机、冷却风机以 6及调节阀等进行自动控制；

( )按照要求，将相关鼓风机运行参数上传给 M C, 7 P图3 MCP 的盘面示意图

并接受 M CP的控制。

主要功能：

34软启动器、变频器功能说明 .整个鼓风机房五台鼓风机组的电气传动系统为 1、 3、5鼓风机为变频控制，2、4 鼓风机为软启动器控制， 3。风机为变频备用风机。鼓 正常工作时， 1。、2鼓风机与 4、5鼓风机各 为一个工作组，控制东西两侧出气管的送风量。当其中 某一工作组的变频器控制的风机出现故障时， 3变频鼓

( )实现对鼓风机组的远程控制和调节功能； 1 ()实时显示鼓风机组的运行状态： 2 ()提供声光报警： 3

()接受各 LC 4 P上传信息，并按要求控制 LC P工作； ( )具有与污水处理厂的上一级计算机自动控制系统 5进行通讯的功能；

()监视是否有故障产生， 6判断是否启动备用风机；7 l e W o l fIv t s 4 Th r o er d n er

风机自动启动，替换有故障的鼓风机继续运行，电机故待

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界) 2 0年 1月 04 1

障消除后，则重新启动， 3。频鼓风机停止。变电气系统控制盘示意图如图 5所示。

供电电压、电流、频率、转速、故障报警等，同时将以上信息上传给 LCP,并接受 LCP的控制命令； ( )软起动控制柜可就地显示所控鼓风电机的工作状 3

态、供电电压、电流、故障报警等，同时将以上信息传给 LC P.并接受 LCP的控制命令； ( )变频器控制的鼓风机可根据上一级计算机控制系 4统计算出来的送风量来调节鼓风机的工作频率，使污水的曝气环节达到最佳效果； ()防止电机在低频工作时烧毁， 5变频器提供了电机过温保护功能：

()鼓风机使用变频调速器和软启动器控制，电机平 6使滑启动。 ABB软启动器的特点及选型：图5电系统控制盘示意图 气

在本项目中选用了 ABB公司的 P SD系列软启动器。 P D软启动器具有坚固的金属外壳设计，可适合各类常规 S

主要功能：

( )完成对单台鼓风电机的配电； 1 ( )变频控制柜可就地显示所控鼓风电机的工作状态、 2

启动和重载启动。柔性组合的电位器式参数设定，清晰的L ED状况与故障指示于前面板上，如图 6所示，同时可选

附表控制功能表功能项目 实现方式

l鼓风机组本地就地手动操作方式：将鼓风机 L P控制箱的于/自动 l关切换到“一 5 C丌手动”位置，利用 L CP控制箱上的启停按钮和变频风机的在鼓风机旁具备就地手动操作功能。 频率调节电付器控制鼓风机的启停和运行频率的调节。

l5鼓风机组远程手动操作方式：一

将鼓风机 l P控制箱的手/自动开荚切换到“ J C自动”位置，同时中控室计算机监控系统设置为远程手动

中控室计算机监控系统七远程手动控操作方式、由 I控幸计算机系统远程手动操作鼓风机的启停和变频风机的运行频率。 f】制鼓风机的运行。 l、2和 4、5鼓风机组自动运

行方式：

将鼓风机 1 I控制箱的于/自动 l关切换到“ C丌自动”位置，同时中控室计算机监控系统设置为全自动操

5台鼓风机分成两组.分别对爆气池作方式。

进行曝气，其中 l变频风机和 2

T/当风量给定值< l 5/l、l或 5变频风机根据风量给定值自动调节运行频率； 1m t时 频软启鼓风机为 对西边的曝气/当风量给定值> l n t时 .自动启动 2或 4工频软启风机，同时变频风机按照风量差值 (组， 1 1/l 5 设

池进行曝气。5变频风机和 4工频

定风量一 1m/ )节变频 I机运行频率： l0 h调 x I

软启鼓风机为一组，对东边的曝气池/当风量给定值< 9 m/时 I 0 h 频软启冈机自动停止。 进行曝气。3变频风机为备用风机。

3风机自动运行方式： 当 1 2或 4 5风机故障或正常 / /

/当 l/2风机故障：换向 l 3风机停止 l换阀关闭：

先打开，全开后 3鼓风机启动。故障消除后 l风机启动 .

检修保养时.为了不影响污水的正常/当 4/5风机故障：换向阀白先打开 .全开后 3鼓风机启动。故障消除后 5风机启动. 2’

处理工艺 3风机将自动接替故障风 机的运行。

3风机停止， 2换向阀关闭： / l/ 风机本地“ 2手动”检修保养 )3鼓风机的动作模式同 l/ 风机故障状态时的动作流程； (: 2 / 4 5风机本地“动”检修保养 )3鼓风机的动作模式同 5风机故障状态时的动作流程。/ 手 (:

l、2换向阀动作方式：

/模拟 l 2风机故障：换向阀打开 3风机向西侧管道送风；/ l

与 3风机配合使用，切换 3风机/模拟 4 5风机故障：换向阀打开、3风机向东侧管道送风； / 2 的送风方向。 / l、2换向阀同一时间只能有‘开。同时向中控室计算机系统传送开或关到位信号以及过 个打力矩报警信号。

风机排气阀、放空阀动作方式：

/当风机为停止状态时：排气阀全关，放空阀全开；

跟随鼓风机联动、当风机停止时排}/ l风机为运行状态时：当排气阀全开，放空阀全关；

气阀全关，放空阀全开；当风机运行时/同时向中控宦计算机系统传送开或关到位信号以及过力矩报警信号。排气阀全开，放空

阀全关。 i

Th o l f Iv l m I 5 e W r o er d n e 7

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软起动器So{Sf e f at r r

( )考虑到当地气候潮湿，每套电气控制柜内装有自 7动除湿装置。

()L P盘面指示仪表选用相应的进口智能显示仪表。 8 C

( )LC 9 P盘面的操作按钮、指示灯等电气元件选用进口的电气产品。

4控制功能阐述图6软起动器面板图

控制功能见附表。

配先进的电子过载继电器保护。

因负载是 2 O O kW罗茨鼓风机，选择软起动器时放大型号为 P D4 0 S 7,功率为 2 0 5 kW,标准不带电子过载保护。外配 ABB公司 TA系列 SU特性重过载热继电器，

5结束语整个鼓风机房设备已投入运行半年多，自控系统能很

好的与厂区监控系统协调工作，鼓风机房做到无人值守。罗茨鼓风电机由于应用了变频调速器和软启动器，能做到很好的平滑启动，即减少了对供电系统的电流冲击，又能很好的避免对设备的硬性冲击，延长设备使用周期。使用变频调速控制的鼓风机节能效果尤为突出，这在用电形势极其严峻的情况下有着极其重要的意义。

在启动过程中能承载过高的电流，同时软启动器进线侧加装快速熔断器，容量选定是软启动器额定电流的 3 5倍。—并增加旁路接触器。

3主要电气自控设备选型 . 5()MP 1 C的 P C控制系统选用美国 AB公司的S C 0 L L 50

系列 P LC可编程控制器，人机界面选用美国 AB公司的P n liw1 0 O寸触摸式彩色显示操作面板。 a eve 0 0 l () 1~5 L P的 P 2 C LC控制系统选用美国 AB公司

参考文献[]AB 1 B公司 .AC 6 0频器及 P D软启动器技术 S0变 S手册[] Z.

的 Mir o 0系列 P C可编程控制器，人机界面选 co L西xl0 5 L用美国 A B公司的 P n li 0 寸触摸式显示操作面板。 a e e 06 v w6( )鼓风机变频器选用 ABB原装的 AC 6 0系列变 3 S 0频器。

【】郭宗仁， 2吴亦锋，郭永可.编程序控制器应用系统设计及通信网络技术[ .北京： M]人民邮电出版

社，2 0 . 02[]AB公司 .P C选型应用手册[] 3 L Z.

()鼓风机软启动器选用 AB 4 B原装的 P D系列软启 S动器。 ( )电气控制柜内的低压元件：断路器、交流接触 5如器、中间继电器等选用 A BB产品。

作者简介颜清红男电气工程师术有限公司。 就职于北京创联信控制技

(接第6 上页)

业才能立于不败之地。

6结束语以高压变频器应用市场为例，它具有广阔的市场需求。变频器产业可能会像汽车产业一样成为主要产业，成为国家工业支柱及命脉。然而这个市场并不是现成的，需要人们去开发。目前，大部分人甚至还没有认识到通过

参考文献( 略)

作者简介吴加林(9 3 )男大学毕业中国变频技术开拓 1 5 -

变频器技术到底可以实现些什么。因此我们需要不断开拓市场，找出最需要这种技术的地方，并适当地进行应用。预计未来将会出现很多由风险资金和企业家投资的企业来加入变频器产业的发展，百家争鸣群雄争霸的局面将会继续，但历史规律将会注定只有不断创新拥有核心技术的企7 I eW od fIv tr 6 Th do n er s e

者，享受政府津贴的变频技术专家，中国优秀民营企业家， 成都佳灵电气制造有限公司总裁。多项国家火炬计划项目 及国家重点创新项目的负责人。在中(压变频器领域及高)电机调速控制理论方面有突破性的研究，拥有三十多项专利，在国内外发表论文数十篇，专著多本。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/qtdj.html