西门子ＭＩＣＲＯＭＡＳＴＥＲ４４０变频器在工业给水上的应用

佟子平等

摘要：自从通用变频器问世以来，变频调速技术在各个领域得到了广泛的应用。在工业上由于其技术的可行性以及简单的维护和高效节能，所以在变频节能上面有极大的发展空间。

关键词：西门子；MM440；工业给水

兴隆中密度生产所需的工业用水依靠动力车间两台55KW的水泵供给，一台24小时不间断供给，一台停机备用。当企业正常生产时，动力车间输出工业水的压力足够满足企业生产的需要。但当停产时，这时所需工业水的用量大幅下降，而此时水泵依然输出原有的压力，不仅使管道内超压造成资源的不必要浪费，而且对泵体也造成损害。针对这种情况，向公司提请建议：改造原有的电气设计电路，在水泵上端安装一台变频器，在管网的末端安装一差压变送器，根据差压变送器反馈的水压信号实时改变变频器的输出频率，使管网的压力始终保持一定。根据水泵的相似原理可知：当速度变化时，流量与转速成正比，当一台泵在转速发生变化时，泵的主要性能参数将按比例定律变化，从而依靠调节转速的方法来调节流量使电机取用的功率将大为减少。这样当工业水用量减少时，变频器带动的水泵的转数降低，不仅使泵体得到保护，而且由于电机的频率降低、电流变小，所耗电量也减少，达到了节能的目的。

经过选型决定采用西门子MICROMASTER440系列55KW变频器，因为西门子MM440系列变频器具有如下优点：

1、完整的电气保护：过压、欠压、过流、缺相保护、过热保护等；

2、能耗的优化：在达到给定值后，系统会自动优化电机能耗；

控制仪表采用昌晖SWP－ND90 PID控制仪，它可同时显示输入、测量信号及阀位反馈信号，可自动跟随外部给定值进行控制输出。压力变送器采用美国BANNA产品，所使用的供电电压为24V DCZ线制的4－20mA输出。这样经过整体配置就形成控制仪表－变频器－水泵－压力变送器这样结构的闭环控制。

一、仪表参数的设置

根据压力设定，管网恒压的PID运算都需在昌晖仪表上进行，所以仪表的参数设定非常重要，否则会造成压力不稳。根据需要设定仪表的P值为12.5，I设为40S。而由于微分的作用是反映误差信号的变化率，能产生超前的控制作用，对系统控制具有预见性。对于管网恒压的控制不太适合所以无需设置。管道的压力设定为3.5公斤，外部模拟量信号输入类型设为4－20mA。

二、变频器参数的设置

设置MM440变频器参数如下表：

首先根据电机铭牌设置变频器P0304、P0305、P0307、P0310、P0311参数，使变频器对电机进行自动优化。变频器的加速时间设为10S，在10秒内从OHz启动到管网达到设置压力值时所需的频率，以减少瞬间启动电机造成大电流对变频器的冲击。模拟量输入为接收昌晖仪表输出的0-20mA，而输出的信号是根据仪表设定的压力值与管网上安装的压力变送器反馈的信号自动进行PID运算。这样当管网上的压力高于仪表设定的值时变频器自动降频，而当管网上的压力低于仪表设定的压力值时变频器又自动提高频率，从而使管网的压力与设定值基本一致，达到设计时管道所需的压力要求。

三、绘制电气原理图

电气原理图如下表：

电气说明：在电气柜上安装一选择开关与急停按钮，当水泵不需工作时使KMl回路断开，变频器断电。另外由变频器内部继电器触点控制K2，当变频器发生过流、内部故障时在柜门上发出声、光报警。另外由于变频器会对电网产生高次谐波，所以在变频器的进线端安装一电抗器，以抑制电网电压波形畸变对变频器的损害，另外通过对谐波的滤波作用可以改善功率因数，从而减少谐波电流对电网的污染。

四、结束语

近几年来随着变频器的普及，变频节能技术在国内也得到了广泛的应用。通过改变电机的运转频率，从而实现气体、水的压力与流量的恒定等，实现了节能的目的。通过对动力车间工业水变频节能的改造不仅使单台

泵每年节能30％左右，实现了全自动的控制，而且大大降低了操作人员的劳动强度，减少了机械部分的冲击，延长了水泵的使用寿命，当初所投入的资金三年内全部收回，取得了良好的经济效益。