西门子模块6ES7235-0KD22-0XA8规格参数

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在油脂厂蒸发工艺liuliang控制系统中，需要检测混合油liuliang，通过变频器自动控制混合油泵转速，保持混合油liuliang在恒定值上，对5.5kW 的混合油泵进行了改造，代替了传统的气动调节阀并收到了较好效益。
　　(1)节电效果显著、改造后平均节电40%左右;
　　(2)由于变频器具有无级、无触点调速，可频繁启动，功率因数大等优点，使得电机的使用效率tigao(8～9.6)%，也使得系统工艺参数控制精度高，效果比调节阀控制要好;
　　(3) 由于混合油泵在实际运行中，电机转速将下降到40%～80%，转速降低，泵的轴承机械磨损减少，机械密封耐用，泵的维护费用降低，设备无故障时间更长;
　　(4) 由于混合油介质比较粘稠，且时常夹杂着少量豆粕末等杂物，所以传统调节阀节流调节方式中，经常出现堵塞等现象，尤其阀门在开度较小的情况下就更容易出现类似情况，而采用变频器后，物流沿阀门全开，liuliang的大小由转速来控制，不再出现堵塞现象。
　　(5)由于传统气动调节阀控制，需要干净的气源，空气压缩站等设备，所以无疑增加了维护工作量，而且调节阀需要定期调较，而采用变频器后不需任何常规维护工作，维护量几乎为零。
　　变频器在浸出器配料装置上的应用
　　油脂的浸出是在浸出器中完成的，进入浸出器的物料liuliang与溶剂liuliang应保持一定的比例关系，如果物料liuliang大，溶剂不渗透，浸出效果差，出油率就低;如果物料liuliang小，溶剂过剩，给蒸发工序带来困难，并且浪费溶剂。在浸出器进料装置上和溶剂泵上安装变频调速器后，就可以自动控制物料liuliang和溶剂liuliang，大大的tigao了浸出效果和出油率，为企业带来客观经济效益。
　　以往国内大多数同类变频控制系统中，多采用单一微机监控方案或单一变频器控制方案，这两种方案都具有很大的局限性。在单一微机监控方案中，微机要同时完成数据采集、闭环控制、图形显示、报表打印、数据管理和网络通讯等全部监测任务，风险过于集中。一但微机系统出现任何故障，整个系统有可能立即全部瘫痪，而且，系统可维护性极差。采用单一变频器的控制方案，虽然可以解决系统可靠性、可维护性方面的问题，但难以提供一个完善的人-机对话界面及数据分析和管理系统。这里介绍的系统则充分利用艾默生变频器的网络功能和PID 调节功能，采用微机/ 变频器混合方案，把分布在各个车间内的近30 台变频器，彼此间用RS485总线相连，并由上位机统一进行监控。这样，变频器负责完成数据采集和实时控制功能，而上位机负责完成流程画面显示，变频器各项运行参数的查询、诊断及报警功能。这种先进的交流调速网络，既实现了分散控制又体现了集中管理，具有运行可靠，易于维护的特点。

1、 引言

　　工业离心机是化工行业主要设备之一，其主要通过离心力作用将固液分离。一般包括进料、洗涤、脱水、括刀、卸料等几个部分，其中进料、洗涤、括刀、卸料等部分是通过电磁阀、气动阀控制;离心釜为实现固液分离的主要部件，由一台三相电机通过皮带传动。根据工艺特点在开始阶段物料主要是固液混合物，刚起动时负载相对较大，当达到一定的转速时液体在离心力的作用下由离心外侧流出，这样部分液体先被分离出来，随着电机转速的进一步tigao，负载也相应减小。根据工芝一般分为几个不同的分离效果。

　　三足立式离心机结构示意图如图1下所示。

2、变频器在离心机上的应用

　　2.1 变频器应用的提出

　　近几年变频器作为一种工业控制设备在不断更新发展，在各行各业都获得了广泛的应用。随着电力电子技术、变频控制理论、微机控制技术的不断成熟，变频器的性能不断完善、功能也不断增强：如多段速、可编程自动运行、通讯等，这使用得变频器能适应多种应用场合。根据离心机的生产工艺，可采用变频器的多段速功能控制来实现。另外，变频器一般都带有内置制动单元或外部制动单元，这可解决离心机在停车时因惯性大造成停车困难的问题。

　　2.2 康沃G2系列变频器在离心机上的应用

　　离心机负载为恒转矩大惯性负责，这里选用深圳康沃公司生产的G2系列恒转矩型变频器。以电机功率为22kW的4极电动机为例，选用CVF-G2-4T0220，其控制电路如图2所示。

　　其中X1到X3为康沃变频器多功能控制端子，这里作为多段速选择端子使用，根据需要选用三段速即低速运行、中速运行及高速运行，具体运行速度可通过设定相对应的参数，CVF-BU-4T0220为康沃公司生产的制动单元，其原理参见图4。

　　2.1 康沃变频器主要参数设定

　　根据离心机负载特性，设定以下主要参数：

　　其中多功能端子与多段速度选择如下（0表示断开、1表示接通）：

　　2.2 康沃制动单元的应用

　　离心机为大惯性负载，采用变频器控制时都要求增加制动单元才能满足要求。由电机的运行特性知道当电机的实际转速高于同步转速时，电机运行在发电机状态。当离心机开始停机时，变频器的输出频率开始按减速时间下降，由于负载惯性较大，离心机此时转速变化较慢，造成电机实际转速高于同步转速，电机处于发电机状态。由变频器的主回路可知，此时电机侧反馈回的能量将通过逆变回路的续流二极管D1-D6反馈到直流回路的滤波电容C1、C2上，这时变频器的母线电压UD并会升高（即泵升电压）。

　　如果不把这部份能量消耗掉，过高的泵升电压将使用变频器出现保护，甚至会损坏变频器。为尽快把电机反馈的能量消耗掉必须加装装制动组件，深圳康沃电气公司生产的CVF-BU系列制动单元适用于各种通用变频器，如图3所示。当制动单元控制回路检测到直流母线电压达到设定值时控制其开关器件IGBT开通，制动电阻RB接到回路中将电机的反馈的能量消耗在电阻上。

3 调试注意问题

　　根据离心机负载特性，在调试时应注意：

　　3.1 离心机负载起动转矩要求较高，可能出现起动难的情况。这时可适当tisheng变频器的转矩补偿值，康沃G2系列设定参数为L-1。但起动转矩补偿不可太大，否则可能出现过流（故障代码为ER03）、过载（故障代码为ER09）等报警，若在加速中出现过流报警（故障代码为ER01），应适当延长加速时间。

　　3.2 离心机惯性大，若要变频器按减速时间停车，必须加装制动单元，其制动电阻的选择可参考提供的说明书。正常工作时制动电阻会因消耗能量而发热，如果减速时会出现过压报警（故障代码为ER05）可通过设置b-8参数适当延长减速时间。

　　3.3 一般离心机安装在操作现场，多台变频器集中置于控制室内。如果现场距离心机距离超过变频器的允许范围，应采相应的处理措施，如合理分布主回路线与控制、加装输出电抗或滤波器以防变频器输出电压的衰减，或考虑加大变频器的容量。

4 结论

　　离心机采用变频调速，可以根据不同工艺要求和物料的方便地选择多段速运行，同时采用变频控制实现电机的软启动减少对电网的冲击。变频器具有过流、过载、过压等丰富的保护功能。当负载或电机出现异常时变频器因故障停机并快速封锁输出，这样可及时保护电机。

　　本文对康沃变频器应用于驱动离心机负载进行了分析，供相关用户参考。

1 引言

多年来，安川公司在石油行业积累了非常丰富的经验，如g7/p7/f7/g5/p5/g5hhp/vs等不同系列的变频器都已经在oem商中获得了广泛的应用，目前主要领域有离心分离机、泵、风机、运送设备、计量设备、压缩机等。
在石油化工行业应用的安川变频器具有下面几个特点:
(1) 其nema 3r的封装形式能够经受住油田常见的恶劣环境;
(2) 其专用的用户化驱动软件case能非常有效地工作于诸如磕头机的往复负载，从而无须采用耗能厉害的动态制动电阻;
(3) 其的硬件设计和pc板喷涂工艺使得变频器在油田等恶劣环境和振动率高的场合下正常工作。
本文主要介绍了安川在石油行业的几个典型案例。

2 实现卧螺离心机的节能降耗

在石油行业中，经常要用到卧螺离心机来处理原油脱水和污泥分离等工序，安川变频器已经成功地应用于derric公司的de-1000系列卧螺离心机，并取得了节能降耗的效果。
卧螺离心机的原理如图1所示，物料从进料口进入到离心机，筒体与螺旋同向低差速高速旋转、使物料的固相、液相分离，较重颗粒的固相被离心甩到筒壁并由螺旋推出筒体外，较轻颗粒的固相或液相则从另一端管道排出。

图1 安川变频器的卧螺离心机上的应用

图1左图中，主电机拖动的负载为筒体，副电机拖动的负载为螺旋，由于在正常作业中，主电机的速度始终高于副电机，致使副电机长期工作在发电状态，传统的方法是采用能耗严重的涡流制动，其相当于刹车系统调速差。显然，将这部分能量充分利用起来是非常可观的。
安川的方案是基于变频器母线共联，将副电机的电能通过两台变频器之间的母线消耗到主电机的电动状态中去，使能量通过母线在变频器间共享，从而大大tisheng了系统的稳定性和可靠程度，同时又能降低能耗，比传统的涡流制动能耗节省20％～40％。安川的gpd 515/g5采用的是矢量工作方式，通过安装编码器，可以jingque地实现差转速控制，同时在料堵塞时也能提供足够的转矩。
采用安川变频控制的卧螺离心机控制系统主要有以下特点:
(1) 人机界面hmi(一般采用pc-based系统)作为主机来进行控制，包括变频器间devivenet通讯、母线电压监测、各变频器参数读取和写入、进料各点控制等;
(2) 主电机采用gpd 515g5变频器来控制筒体的运转，由于工作在矢量控制方式下，因此它能提供足够大的启动转矩，克服筒体的惯量平滑启动;
(3) 副电机也采用gpd 515g5来控制螺旋以低于主电机的速度运转，其螺旋与转鼓之间的速差可以根据进料的变化自动调节，在堵塞情况下，螺旋能提供足够的转矩将料推出、清空并再次运行;
(4) 通过共母线方式来再生能量处理，其再生能量的大小取决于筒体的转速和筒体与螺旋的转速差;
(5) 变频器线路板的涂层设计配合防爆电机能使该系统稳定工作在油田恶劣的环境，如水汽、腐蚀气体、意外振动等。
通过全世界范围内多个油田的应用，配备安川gpd系列变频器的卧螺离心机都取得了明显的效果。油田原油脱水的产量成十倍地tigao，由于该型离心机能长时间无故障地运行，对于物料的变化，变频器都能轻松克服并可以被自由调整输出; 由于变频调速节能环保和调速方便，能解决涡流制动的耗能发热问题和液压驱动的漏液问题，传动的部件都能以标准件替代，因此卧螺离心机都能做到免维护运行;现场总线devicenet的应用将变频器的设置和监视变得非常简单，用户只需在hmi上就可以得到一切传动运行数据和设定相应的工艺数据。实现输油泵站的压力pid控制管道输油是将原油(或油品)加压、加热通过输油管道由某地(一般是油田)输送至另一地(一般是炼厂、码头等)。加压的目的是为原油提供动能，以克服沿线地理位差及管道沿线的压力损失; 加热是针对“含蜡高、凝点高、粘度大”的“三高”原油而采取的措施，目的是使管道中原油的温度始终保持在凝点以上或更高的温度以使原油顺利流动。实现原油的长距离输送必须有输油站及线路两大部分。输油站中包括输油泵机组、加热设备、计量化验、通讯设备、储油罐等。
在这里有一个例子介绍了安川变频器vs616p5在俄克拉荷马州塔尔萨输油泵站(如图2）中的应用情况。该泵站的主泵是功率为110kw的往复泵，将附近各采油点的原油经加压后送到数公里外的炼油厂。

图2 安川变频器在输油泵上的应用

在原先的控制方案中，该加压泵站是通过可编程控制器来实现简单的压力控制，即到达压力低限时开泵、到达压力高限时关泵。频繁的开停动作对于大负载电机而言，将会对电网造成强大的冲击，同时也对原油管路有一定的损害作用。由于采用简单的on/off控制，导致输送石油的压力不稳，压力波动大，对于原油的集输系统的过程控制造成一定的困难; 同时，频繁性开关对于阀门部件、管路等造成的维修量与日俱增，严重时还会发生大罐抽空、管线堵塞和原油冒罐事故，对生产带来大量的浪费。为了解决这些矛盾，在现有的原油集输网络中引进变频调速技术，自动跟踪调节运行状态，已经收到了良好的效果。
在该加压泵站中，原来的主泵采用安川变频器拖动后，可以方便地利用变频器内部集成的pid功能进行压力闭环控制。如图2所示，用户管路端安装的压力传感器信号直接进入变频器的fv或fi端，变频器就会自动计算出与设定值之间的差值，然后再控制变频器的输出。
使用变频器后，该泵站不仅明显降低了机械损耗和维护量，同时对电网的冲击已经大为减少，从原先直接启动时电机额定电流的600％～800％降低到150％左右，功率因数也上升至98％左右。由于采用pid控制，电机的运行速度不再是再满速空转中，而是降低了转速，平均运行电流从大于160a降低到116a左右(大约降低了30％)。
由于石油输送管路潜在的高压问题，用户不得不装设高于10倍常规压力标准的压力传感器,因此实际采样的电压数值有效区域很窄，只有选择高精度的压力传感器才能正常进行pid控制。同时，变频器对拖动的负载必须进行有效地调谐以进行参数整定，使电机和水泵工作在佳状态。为了避免管线共振效应，设置机械共振点也是必需的。

3 实现注水站离心泵的liuliang压力控制

在石油工业中经常会进行注水处理，其主要是利用注水井把水注入油层，以补充和保持油层压力的措施称为注水。油田投入开发后，随着开采时间的增长，油层本身能量将不断地被消耗，致使油层压力不断地下降，地下原油大量脱气，粘度增加，油井产量大大减少，甚至会停喷停产，造成地下残留大量死油采不出来。因此，为了弥补原油采出后所造成的地下亏空，保持或tigao油层压力，实现油田高产稳产，并获得较高的采收率，必须对油田进行注水。
在很多油田注水站的泵配置中，功率都非常大，通常采用工频降压启动，且大多采用离心泵，通过节流阀来控制liuliang。我们知道，变频器使用在离心泵上具有非常大的节能潜力，因此在泵设计余量充足的情况下，采取变频调速不啻是个优的办法。使用安川f7，就能轻松实现节能运行和抑制高次谐波。在f7的节能控制运行范围里，它根据大效率控制，对离心泵更能发挥超群的节能效果。
对于离心水泵的变频调速改造有巨大的节能潜力，我们通过将f7变频器应用到注水站水泵，实践证明其节能效果在30～50％，有时高达70％。为什么离心泵设备通过变频调速调节liuliang有如此惊人的节能呢？在此将其原理加以阐明。如附表所示，离心泵的liuliang与转速成正比(公式1)，压力与转速平方成正比(公式2)，功率与转速的立方成正比(公式3)。因此在调节liuliang时如降低20％的liuliang，功耗则会下降50％。但是必须注意，转速与压力是平方关系，当转速下降20％压力则会下降到64％，因此必须要注意工艺要求。
通常离心泵类设备传统的风量、liuliang风门控制的，大量的能源耗在风门或截流阀的阻力上，风门或截流阀控制liuliang的功耗与liuliang关系见(公式4）。比较截流阀控制与变频调速调节，可以看到在liuliang变化范围，采用变频调速的方法具有很大的节能潜力，因此在油田其他供水泵上进行变频改造同样会取得很大的节能效果。

4 结束语

本文重点介绍了安川变频器在石油工业中的几个典型应用，它能方便地调节电机转速，并在一定程度上节约能耗，非常适合油田和化工环境恶劣的场合使用。

一、现场总线技术简介：
     随着信息技术的飞速发展，引起了工业自动化系统结构的深刻变革，信息交换的范围正迅速覆盖从工厂的管理、控制到现场设备的各个层次，并逐步形成了全分布式网络集成自动化系统和以此为基础的企业信息系统。现场总线就是顺应信息技术的发展趋势和工业控制系统的分散化、网络化、智能化要求而发展起来的新技术，它的出现和发展已经成为全球工业自动化技术的热点之一，受到全世界和工业界的普遍重视。目前，现场总线已成为自动化技术发展的原动力，现场总线技术融合PLC、DCS技术构成的全集成自动化系统以及信息网络技术将形成二十一世纪自动化技术发展的主流。

二、PROFIBUS的特点：

作为国际现场总线标准之一的PROFIBUS在工业自动化、传动、化工等领域占据主导地位。除具有现场总线的普遍特点外，PROFIBUS还有其独特的优点：

总线传输速度高，高可达12Mbps；
采用主从轮询方式，具有确定的传输响应时间，可应用于对时间要求苛刻的复杂控制系统中；
PROFIBUS满足了从现场层到工厂管理层对网络的要求，应用面广、产品多样。尤其在传动行业，几乎所有厂家的产品都支持 PROFIBUS；
多种行规保证了不同厂家产品之间的通用性。

三、TDS－PA01艾默生变频器PROFIBUS适配器：

TDS－PA01是针对TD系列变频器开发的PROFIBUS-DP适配器，变频器与TDS－PA01之间通过串行RS485总线进行连接，高通讯速率125Kbps（TD3000），完全可以满足现场控制的要求。TDS－PA01不仅实现了PROFIBUS-DP的功能，还完成了传动行规的解释以及与变频器之间的协议转换等功能。

TDS－PA01的应用范围：

在新的现场总线控制系统中可以采用带现场总线接口的安圣变频器；
可以在原有的现场总线系统中用艾默生变频器进行设备升级和替换；
借助现场总线适配器能方便地将传统控制系统升级为现场总线控制系统；
有了TDS－PA01现场总线适配器，艾默生变频器可方便做到：

艾默生变频器可方便的接入所有由PLC 构成的PROFIBUS现场总线控制系统之中；
艾默生变频器可方便的接入基于PC的控制系统之中；
艾默生变频器具备互连设备间的信息交换能力。