專利名稱：智能節(jié)電器用自動控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電機(jī)節(jié)電控制領(lǐng)域，尤其涉及智能節(jié)電器利用變頻技術(shù)使鍋爐給水泵系統(tǒng)電動機(jī)處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)的自動控制裝置。
背景技術(shù)：
在工業(yè)鍋爐中，給水泵廣泛采用三相交流異步電動機(jī)作為動力源，對于鍋爐給水狀態(tài)的控制，一般是按照鍋爐的負(fù)荷情況，根據(jù)鍋爐鍋筒內(nèi)水位的高低來對閥門操作實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，從而改變給水流量以滿足鍋爐用水需求；但在實(shí)際使用中，電動機(jī)不論鍋筒內(nèi)液位的高低均在較大壓力狀態(tài)下重負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)，且始終運(yùn)轉(zhuǎn)在額定轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，造成了能量的較大浪費(fèi)；目前通常利用變頻技術(shù)采取恒壓供水的方式對電動機(jī)的輸入電壓和頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)， 使之處于效率較高狀態(tài)以達(dá)到節(jié)能目的。然而當(dāng)鍋爐負(fù)荷波動較大，即蒸汽量變化大時(shí)用水量也頻繁變化，僅在給定壓力不變的情況下，實(shí)施給水壓力閉環(huán)控制較難保持鍋爐給水量與實(shí)際需要量相平衡，仍然有較多的能量浪費(fèi)，因此節(jié)能的空間有局限性。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服智能節(jié)電設(shè)備現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種根據(jù)鍋爐液位信號來實(shí)現(xiàn)鍋爐給水控制的智能節(jié)電器用自動控制裝置，以提高節(jié)電設(shè)備效率，并保持鍋爐液位安全。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種智能節(jié)電器用自動控制裝置，其特征在于包括鍋爐液位傳感器，用于采集鍋爐液位信號；液位變送器，其信號輸入端與鍋爐液位傳感器的信號輸出端連接，接收所述鍋爐液位信號，并轉(zhuǎn)換為一標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出；PID (Proportion Integration Differentiation，比例積分微分)調(diào)節(jié)儀，其信號輸入端與液位變送器的信號輸出端連接，接收所述標(biāo)準(zhǔn)電信號，并實(shí)現(xiàn)鍋爐液位反饋標(biāo)準(zhǔn)信號控制輸出；變頻器，其模擬信號輸入端與PID調(diào)節(jié)儀的信號輸出端連接，接收所述鍋爐液位反饋標(biāo)準(zhǔn)信號，并根據(jù)設(shè)定的程序和鍋爐液位反饋標(biāo)準(zhǔn)信號控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型的自動控制裝置除了可以采用上述控制方法的步驟進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，還可以采取人工干預(yù)手動調(diào)節(jié)。通過分別與變頻器上設(shè)置的手動增量、減量控制信號輸入端連接的手動增量按鈕和手動減量按鈕，操作人員可直接控制水泵電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)節(jié)給水流量來控制鍋爐水位。該智能節(jié)電器用自動控制裝置的控制方法包括如下步驟(1)從鍋爐液位傳感器獲取鍋爐液位信號；(2)通過液位變送器將鍋爐液位傳感器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號；(3)通過PID調(diào)節(jié)儀將液位變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)電信號轉(zhuǎn)換為可控制的鍋爐液位反饋標(biāo)準(zhǔn)信號；(4)將鍋爐液位反饋標(biāo)準(zhǔn)信號輸入到變頻器的模擬信號輸入端；(5)根據(jù)模擬輸入信號的特性，將變頻器主控操作系統(tǒng)面板上的輸入信號種類選擇開關(guān)置于電流檔位；(6)設(shè)定參數(shù)，包括設(shè)定由外部通道控制；設(shè)定開關(guān)量輸入，由鍵盤控制；設(shè)定由PID調(diào)節(jié)儀控制；設(shè)定由開關(guān)量和模擬量共同控制；設(shè)定上限頻率，對應(yīng)模擬量的100% ；設(shè)定下限頻率，對應(yīng)模擬量的最小值；設(shè)定啟動開關(guān)控制信號，開始運(yùn)行；設(shè)定PID功能參數(shù)。由于本實(shí)用新型采用變頻節(jié)電技術(shù)，在輸入電流中存在部分諧波，為防止可能對周圍設(shè)備正常運(yùn)行產(chǎn)生影響，該裝置采用由電抗和電容構(gòu)成的濾波單元來抑制和濾除輸入端的諧波，從而將系統(tǒng)的綜合諧波值控制在允許范圍。本實(shí)用新型的有益效果在于1、本實(shí)用新型采用變頻技術(shù)對鍋爐液位傳感器采集的鍋爐液位信號進(jìn)行自動跟蹤，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而調(diào)節(jié)給水流量，使鍋爐液位始終保持良好狀況，確保鍋爐安全運(yùn)行的同時(shí)，還有利于降低電機(jī)及水泵的運(yùn)行噪音、發(fā)熱量，減小管道系統(tǒng)因高壓產(chǎn)生的泄漏，降低閥門、管件等的維修成本，有利于延長設(shè)備的使用壽命。2、本實(shí)用新型設(shè)有人工干預(yù)手動調(diào)節(jié)電路，在自動控制電路發(fā)生故障時(shí)，操作人員可以直接控制水泵的運(yùn)行狀態(tài)，加強(qiáng)了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。3、本實(shí)用新型采用由電抗元件和電容元件構(gòu)成的濾波單元來抑制和濾除輸入端的諧波，從而將系統(tǒng)的綜合諧波值控制在允許范圍，簡單有效。4、利用本實(shí)用新型的自動控制裝置，在鍋爐正常運(yùn)行負(fù)荷下節(jié)電率可達(dá)15% 45%，具有高效節(jié)能、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。

圖1是鍋爐水泵電動機(jī)液位控制電氣圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型的智能節(jié)電器用自動控制裝置包括鍋爐液位傳感器，用于采集鍋爐液位信號；液位變送器LT，其信號輸入端與鍋爐液位傳感器的信號輸出端連接，接收鍋爐液位信號，并轉(zhuǎn)換為4 20mA的標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出；PID調(diào)節(jié)儀，其信號輸入端與液位變送器的信號輸出端連接，接收4 20mA的標(biāo)準(zhǔn)電信號，并轉(zhuǎn)換為4 20mA的鍋爐液位反饋標(biāo)準(zhǔn)信號輸出；變頻器Ul，其模擬信號輸入端AI2、GND與PID調(diào)節(jié)儀的信號輸出端連接，GND表示模擬地。變頻器Ul的三相交流電源的輸入端R1、S1、T1和三相交流電源之間連接有空氣開關(guān)QF、接觸器KMl和電抗元件Li，變頻器Ul的三相交流電源輸出端U1、VI、Wl和水泵電動機(jī)M之間連接有電抗元件L3。如圖1所示，變頻器Ul的三相交流電源的輸入端R1、S1、T1還連接了電抗元件L2 和電容元件C，電抗元件L3、L2和電容元件C組成了濾波單元，用于抑制和濾除輸入端的諧波，削弱采用變頻技術(shù)產(chǎn)生的諧波干擾，使系統(tǒng)的綜合諧波控制在允許范圍內(nèi)。圖中QF表示氣動開關(guān)，KMl表示接觸器。變頻器Ul設(shè)有啟動運(yùn)行控制輸入端DIl，變頻器Ul的數(shù)字公共端COM和啟動運(yùn)行控制輸入端DIl之間連接有可控開關(guān)。本具體實(shí)施方式
中，可控開關(guān)采用繼電器KA1，繼電器KAl的一對常開觸頭用于啟動運(yùn)行信號。 本具體實(shí)施方式
中，PID調(diào)節(jié)儀型號采用北京昆侖海岸XSC5-BFIT0C，變送器LT采用鍋爐自帶的配套液位變送器。如圖1所示，利用變頻器U1、水泵電動機(jī)M、鍋爐液位傳感器、液位變送器LT和PID 調(diào)節(jié)儀等組成閉環(huán)系統(tǒng)，根據(jù)鍋爐鍋筒內(nèi)的給水壓力、工作水位的范圍變化要求，并對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行程序設(shè)定。鍋爐液位傳感器采集到鍋爐的實(shí)際液位信號，由液位變送器LT轉(zhuǎn)換成 4 20mA標(biāo)準(zhǔn)電信號，再經(jīng)PID調(diào)節(jié)儀進(jìn)行處理，輸出4 20mA的鍋爐液位控制信號至變頻器Ul模擬信號輸入端AI2，變頻器Ul根據(jù)設(shè)定的程序和鍋爐液位反饋標(biāo)準(zhǔn)信號來控制電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)時(shí)跟蹤液位的變化調(diào)節(jié)給水流量。若滿足系統(tǒng)參數(shù)給定值條件，則變頻器 Ul自動調(diào)節(jié)輸出頻率，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸入功率，使電動機(jī)始終運(yùn)行在最佳能耗點(diǎn)， 減小了由于壓力的不變造成的額外損耗，達(dá)到對鍋爐水位跟蹤和給水流量控制的目的。按照鍋爐運(yùn)行水位的安全要求，在滿足注水壓力的前提下，控制鍋爐水位波動變化在中上的范圍，采用鍋爐液位反饋標(biāo)準(zhǔn)信號來實(shí)時(shí)控制水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，即能達(dá)到節(jié)能的目的。本實(shí)用新型智能節(jié)電器用自動控制裝置的控制方法包括如下步驟(1)從鍋爐液位傳感器獲取鍋爐液位信號；(2)通過液位變送器將鍋爐液位傳感器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號；(3)通過PID調(diào)節(jié)儀將液位變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)電信號轉(zhuǎn)換為可控制的鍋爐液位反饋標(biāo)準(zhǔn)信號；(4)將鍋爐液位反饋標(biāo)準(zhǔn)信號輸入到變頻器的模擬信號輸入端；(5)根據(jù)模擬輸入信號的特性，將變頻器主控操作系統(tǒng)面板上的輸入信號種類選擇開關(guān)置于電流檔位；(6)設(shè)定參數(shù)，包括F0-02設(shè)為1，即設(shè)定由外部通道控制；F0-03設(shè)為1，即設(shè)定開關(guān)量輸入，由鍵盤控制；F0-04設(shè)為8，設(shè)定由PID控制；F0-07設(shè)為1，設(shè)定由開關(guān)量和模擬量共同控制；F0-12設(shè)為49，上限頻率設(shè)置，對應(yīng)模擬量的100% ；F0-14設(shè)為30，下限頻率設(shè)置，對應(yīng)模擬量的最小值；[0057]F4-00設(shè)為1，設(shè)定啟動開關(guān)控制信號，開始運(yùn)行；FA組PID功能參數(shù)設(shè)定。其中F0-02 F0-04，F(xiàn)0-07，F(xiàn)O-12，F(xiàn)O-14，F(xiàn)4-00 及 FA 表示功能代碼。經(jīng)過以上的功能參數(shù)編程設(shè)置，變頻器根據(jù)鍋爐液位反饋標(biāo)準(zhǔn)信號控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)時(shí)跟蹤液位的變化調(diào)節(jié)給水流量，實(shí)現(xiàn)最佳的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到節(jié)電目的。通常，鍋爐液位反饋標(biāo)準(zhǔn)信號也可以從鍋爐DCS (Distributed Contorl System, 集散控制系統(tǒng))獲取。本系統(tǒng)除了能實(shí)現(xiàn)上述根據(jù)鍋爐水位的自動調(diào)節(jié)外，還可以采取人工干預(yù)手動調(diào)節(jié)。如圖1，變頻器Ul設(shè)有手動增量信號輸入端DI4和手動減量信號輸入端DI5，數(shù)字公共端COM和手動增量信號輸入端DI4之間連接有手動增量按鈕SBl，數(shù)字公共端COM和手動減量信號輸入端DI5之間連接有手動減量按鈕SB2，操作人員可直接控制水泵電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)節(jié)給水流量來控制鍋爐水位。
權(quán)利要求1.一種智能節(jié)電器用自動控制裝置，其特征在于包括鍋爐液位傳感器，用于采集鍋爐液位信號；液位變送器，其信號輸入端與鍋爐液位傳感器的信號輸出端連接，接收所述鍋爐液位信號，并轉(zhuǎn)換為一標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出；PID調(diào)節(jié)儀，其信號輸入端與液位變送器的信號輸出端連接，接收所述標(biāo)準(zhǔn)電信號，并實(shí)現(xiàn)鍋爐液位標(biāo)準(zhǔn)信號的控制輸出；變頻器，其模擬信號輸入端與PID調(diào)節(jié)儀的信號輸出端連接，接收所述鍋爐液位標(biāo)準(zhǔn)信號，并根據(jù)設(shè)定的程序和鍋爐液位反饋標(biāo)準(zhǔn)信號控制水泵電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的智能節(jié)電器用自動控制裝置，其特征在于所述變頻器設(shè)有啟動運(yùn)行控制輸入端(DIl)，變頻器的數(shù)字公共端(COM)和啟動運(yùn)行控制輸入端(DIl)之間連接有可控開關(guān)。
3.如權(quán)利要求2所述的智能節(jié)電器用自動控制裝置，其特征在于所述可控開關(guān)為繼電ο
4.如權(quán)利要求1所述的智能節(jié)電器用自動控制裝置，其特征在于所述變頻器設(shè)有手動增量信號輸入端(DI4)，變頻器的數(shù)字公共端(COM)和手動增量信號輸入端(DI4)之間連接有按鈕。
5.如權(quán)利要求1所述的智能節(jié)電器用自動控制裝置，其特征在于所述變頻器設(shè)有手動減量信號輸入端(DI5)，變頻器的數(shù)字公共端(COM)和手動減量信號輸入端(DK)之間連接有按鈕。
6.如權(quán)利要求1所述的智能節(jié)電器用自動控制裝置，其特征在于所述變頻器的三相交流電源輸入端上連接有電抗元件和電容元件組成的濾波單元。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種智能節(jié)電器用自動控制裝置，包括鍋爐液位傳感器，液位變送器，PID調(diào)節(jié)儀和變頻器，變頻器根據(jù)設(shè)定的程序和鍋爐液位反饋信號來控制水泵電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)時(shí)跟蹤液位的變化調(diào)節(jié)給水流量。本實(shí)用新型還公開了該自動控制裝置的控制方法。本實(shí)用新型采用變頻技術(shù)對鍋爐液位傳感器采集的鍋爐液位信號進(jìn)行自動跟蹤，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而調(diào)節(jié)給水流量，使鍋爐液位始終保持良好狀況，確保鍋爐安全運(yùn)行的同時(shí)，還有利于降低電機(jī)及水泵的運(yùn)行噪音、發(fā)熱量，減小管道系統(tǒng)因高壓產(chǎn)生的泄漏，降低閥門、管件等的維修成本，有利于延長設(shè)備的使用壽命，高效節(jié)能、安全可靠。
文檔編號H02P27/04GK201964390SQ20102068654
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者葉超, 王建坤, 陳衛(wèi)祖 申請人:蘇州漢風(fēng)科技發(fā)展有限公司