PLC和變頻調(diào)速技術(shù)以其獨(dú)特優(yōu)良的控制性被廣泛應(yīng)用在機(jī)械、冶金、制造、化工、紡織等領(lǐng)域,但在乙炔壓縮機(jī)上應(yīng)用國內(nèi)還是首次。乙炔壓縮機(jī)是以電石為原料生產(chǎn)溶解乙炔的主要生產(chǎn)設(shè)備,主要用于乙炔氣灌瓶,氣灌瓶對金屬切割工藝提供高效便利的動力。乙炔氣灌裝時,所處壓力會逐漸升高,當(dāng)灌裝達(dá)到后期,由于壓力升高,乙炔氣會因高溫而分解并放出大量的熱,易導(dǎo)致爆炸。為使乙炔氣在丙酮溶劑內(nèi)充分溶解,保持乙炔氣的穩(wěn)定,不能超過一定的速度,因此當(dāng)乙炔瓶的數(shù)量變化時,就涉及一個氣量調(diào)節(jié)的問題,以往曾采用改變電機(jī)的極數(shù)來調(diào)節(jié),近年來PLC和變頻控制迅猛發(fā)展,可編程控制器和變頻器質(zhì)量穩(wěn)定,調(diào)節(jié)直觀方便,為乙炔壓縮機(jī)的安全可靠性提供了更加可靠的工業(yè)控制設(shè)備。江西氣體壓縮機(jī)有限公司為滿足用戶不同工況下的應(yīng)用需求,率先開發(fā)了在乙炔壓縮機(jī)上應(yīng)用PLC(西門子公司的LOGO!可編程控制器)和變頻調(diào)速(艾墨森生產(chǎn)的變頻器)技術(shù),對溫度、速度、流量、壓力等工藝變量進(jìn)行控制,取得了良好的性能效果和經(jīng)濟(jì)效益,該項(xiàng)目為2005年度江西省科技成果和科技部科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金立項(xiàng)。
2 控制系統(tǒng)構(gòu)成
江 西氣體壓縮機(jī)有限公司生產(chǎn)的變頻乙炔壓縮機(jī)[如2Z-1.5/25型變頻乙炔壓縮機(jī),拖動電機(jī)采用了YB225M-8隔爆型(dIICT4)三相異步電動機(jī),變頻器為EV2000-4T0300G],控制系統(tǒng)有可編程控制及變頻控制電路,由頻率給定電路、空氣開關(guān)、交流接觸器組、頻率選擇開關(guān)、壓力信號輸入電路、隔離式安全柵、故障報警電路、電源電路、油泵電機(jī)驅(qū)動電路和壓縮機(jī)主電機(jī)驅(qū)動電路等組成,頻率給定電路又由可編程控制器和變頻器構(gòu)成。有關(guān)電儀原理如圖1所示:
圖1 電儀原理框圖
3 控制原理及功能實(shí)現(xiàn)
3.1 變頻控制電路
變頻控制電路由頻率給定電路和變頻器啟動停止電路組成。
(1)頻率給定電路由可編程控制器LOGO、頻率選擇開關(guān)SA2、中間繼電器KA7~12、及指示燈HL8~13組成(見圖2)。用戶可根據(jù)實(shí)際用氣量來選擇不同的排氣量,比如將頻率選擇開關(guān)SA2旋至“50%排氣量”時,中間繼電器KA7得電動作,相應(yīng)的指示燈HL8被點(diǎn)亮,同時中間繼電器KA7的常開輔助觸點(diǎn)閉合,輸出至可編程控制器LOGO的輸入端I1(見圖3),可編程控制器LOGO內(nèi)部已編好程序,通過可編程控制器LOGO的輸出端Q1、Q2、Q3輸出開關(guān)量至變頻器的多段速輸入端,再對變頻器進(jìn)行頻率設(shè)定為25Hz,使之對應(yīng)于“50%排氣量”時的轉(zhuǎn)速。同樣,不同檔位的頻率選擇,輸出至可編程控制器LOGO的I1~I(xiàn)6輸入端,就會輸出不同的Q1~Q3狀態(tài),對變頻器多段頻率進(jìn)行設(shè)定(50%、60%、70%、80%、90%、100%),使之對應(yīng)于不同排氣量時的頻率,乙炔壓縮機(jī)達(dá)到不同轉(zhuǎn)速運(yùn)行的需求。
圖2 速度給定與指示梯形圖
圖3 LOGO可編程控制器示意圖
?。?)變頻器啟動停止電路參見圖4,由啟動按鈕SB2、停止按鈕SB1、中間繼電器KA13的常開輔助觸點(diǎn)11、11a端子及交流接觸器KM1線圈組成,控制變頻器的上電,只有當(dāng)乙炔壓縮機(jī)潤滑油壓力建立后,即中間繼電器KA13的輔助觸點(diǎn)11、11a端子閉合后,交流接觸器KM1才會動作。
圖4 變頻器啟動停止電路示意圖
3.2 壓力信號輸入電路
壓力信號輸入電路由潤滑油壓力、進(jìn)氣壓力和排氣壓力信號輸入電路組成(見圖5)。
圖5 壓力信號輸入電路與工藝保護(hù)電路梯形圖速度給定與指示梯形圖
(1)潤滑油壓力信號輸入電路(見圖6),由壓力控制器SP2(控制油壓)輸出一開關(guān)量,由A1、A2接線端子接入隔離式安全柵GL1的輸入端9、10腳,由隔離式安全柵GL1的輸出端5、6腳輸出給工藝故障報警電路的3、29端,當(dāng)潤滑油壓力低于整定值時,由故障報警電路輸出停機(jī)命令給工藝故障綜合中間繼電器KA6(見圖5)使中間繼電器KA1(見圖4)斷開,變頻器的FWD和COM輸入端無運(yùn)轉(zhuǎn)信號輸入(見圖9),使變頻器停止工作,乙炔壓縮機(jī)停止運(yùn)行。
圖6 排氣壓力信號輸入隔離式安全柵GL1電路
?。?)排氣壓力信號輸入電路(見圖6),由電接點(diǎn)氨壓表SP3(控制排氣壓力)輸出一開關(guān)量,由A3、A4接線端子接入隔離式安全柵GL1的輸入端11、12腳,由隔離式安全柵GL1的輸出端7、8腳輸出給工藝故障報警電路的3、33端,當(dāng)排氣壓力高于整定值時,由工藝故障報警電路輸出停機(jī)命令給工藝故障綜合中間繼電器KA6(見圖5)使中間繼電器KA1(見圖4)斷開,變頻器的FWD和COM輸入端無運(yùn)轉(zhuǎn)信號輸入(見圖9),使變頻器停止工作,乙炔壓縮機(jī)停止運(yùn)行。
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