PLC变频调速控制在风机中的应用.docx

PLC变频调速控制在风机中的应用.docx

《PLC变频调速控制在风机中的应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC变频调速控制在风机中的应用.docx（41页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

PLC变频调速控制在风机中的应用

学号：

常州大学

毕业设计（论文）

（2012届）

题目

学生

学院专业班级

校内指导教师专业技术职务

校外指导老师专业技术职务

二○一二年六月

PLC变频调速控制在风机中的应用

摘要：

论文首先介绍了风机的基本信息和现状，风机调速方案的种类，以及变频调速技术的发展现状及其优势，PLC的发展概况等。

目前，许多通风系统都存在一定问题，井下气压维持恒定十分重要。

而对风机应用变频调速系统，则可使电机根据现场的压力情况，随时调节转速，使电机能够持续高效率运行，维持气压的稳定，并对危险状况及时做出报警。

可以看出，变频调速的广泛应用无疑具有重要的意义。

本系统将PLC与变频器有机地结合起来，采用以气压压力为主控参数，实现对变频器频率的有效调节，从而控制风机的速度，使风机通风高效、安全。

并且控制系统具有故障报警、及时中断等功能特点，为通风系统的节技术改造提供一条新途径。

最后，通过组态软件的设计，对其进行一个简单的模拟，使得效果更为直观。

关键词：

风机，PLC，变频器，组态软件

PLCfrequencycontroltocontrolthefan

Abstract：

Thepaperfirstintroducesthebasicinformationandstatusofthefan,thetypeoffanspeedcontrolprogram,aswellasthecurrentdevelopmentoffrequencycontroltechnologyanditsadvantages,thedevelopmentoverviewofPLC.Atpresent,manyventilationsystemhavesomeproblems,andhowtomaintainthepressureconstantlyisveryimportant.Thefanvariablefrequencyspeedcontrolsystemcanenablethemotoraccordingtothepressureofthescenetoadjustthespeedatanytime,alsoitcanallowthemotorsustainedefficientoperation,maintainthestabilityofthepressure,andalarmthedangerousconditionsintime.Itcanbeseenthatextensiveuseoffrequencycontrolishavinganimportantsignificance.

ThesystemcombinedwithPLCandinverter,usingairpressureasthemaincontrolparameters,canadjusttheinverterfrequencyeffectivelytocontrolthefanspeed.Thenitcanmakethefanventilationefficientandsafe.Thecontrolsystemalsohasafailurealarmandtimelyinterruptfeatures.Itprovidesanewwayforthetechnologicaltransformationoftheventilationsystem.Finally,bythedesignofconfigurationsoftwaredesign,conductasimplesimulationtomaketheeffectmoreintuitive.

Keywords:

centrifugalfan,PLC,inverter,configurationsoftware

摘要.............................................................................................................................Ⅰ

目录..............................................................................................................................Ⅲ

1绪论

1.1风机的基本信息及现状

风机是火力发电厂重要的辅助设备之一，锅炉的四大风机（送风机、引风机、一次风机或排粉风机、烟气再循环风机）的总耗电量约占机组发电量的2%左右。

随着风电机组容量的提高，电站锅炉风机的容量也在不断增大，如国产200MW机组，风机的总功率达6440kW（其中，送风机两台2500kW，引风机两台2500kW，排粉风机总功率1440kW），占机组容量的3%以上。

因此，提高风机的运行效率对降低厂用电率具有重要的作用。

我国电站风机已普遍采用了高效离心式风机，但实际运行效率并不高，其主要原因之一是风机的调速性能差，二是运行点远离风机的最高效率点。

我国现行的火电设计规程DL5000-2000规定，燃煤锅炉的送、引风机的风量裕度分别为5%和5%~10%，风压裕度分别为10%和10%~15%。

这是因为在设计过程中，很难准确地计算出管网的阻力，并考虑到长期运行过程中可能发生的各种问题，通常总是把系统的最大风量和风压裕度作为选择风机型号的设计值。

但风机的型号和系列是有限的，往往在选用不到合适的风机型号时，只好往大机号上靠。

这样，电站锅炉送、引风机的风量和风压裕度达20%~30%是比较常见的。

电站锅炉风机的风量与风压裕度以及机组的调峰运行导致风机的运行工况点与设计高效点相便宜，从而使风机的运行效率大幅下降。

1.2变频调速技术的基本信息及国内市场

变频调速技术是应交流电机无级调速的需要而产生，与传统的交流调速系统相比，具有如下优点：

易实现对电动机的调速控制以及电动机的正反转切换，可以实现大范围内高速连续调速控制，可以进行高频度的起停运转，适用于各种工作环境，组成高性能的控制系统等。

应用变频调速可以使风机根据工况需求而调节转速，始终运行在高效状态。

变频调速以其优越的调速性能和良好的节能效果而在锅炉风机调速应用上有着巨大的潜力。

变频技术的核心设备是变频器，变频器是通过控制电力半导体器件以一定时序通断，将电压和频率固定不变的交流电源变换为电压或频率可变交流电的装置。

变频器可以被看作是一个频率可调的电源，对于已经在恒速运行状态下的异步电机，只需在电网电源和现有异步电机之间接入变频器和相应的设备，就可以利用变频器实现异步电机的调速控制，而无需对现有电机本身和系统本身进行大的设备改造。

既便于安装调试，又节省成本，还可以增加电动机的调速范围，提高电动机的运行效率。

对交流异步电机应用变频调速，除了具有良好的调速性能外，还具有节能的优点。

在交流电变频过程中还会串入电抗器，改善了功率因数。

变频设备的使用还避免了直接启动造成的对电动机的损坏和对电网产生的冲击，保护了设备并延长了设备的使用寿命。

目前，在我国构建节约型和谐社会的宏观政策下，节能型产品的研究和开发正日益受到关注。

电力能源是国家工业生产的命脉，是关系国民经济发展的重要基础。

开发高效节能的用电设备会产生巨大的经济效益和社会效益，具有十分重要的意义。

在众多的电能消耗用户中，交流异步电机因其结构简单、坚固耐用、运行可靠、价格低廉等诸多

优点得到了广泛的应用，并且已经成为电力系统中主要的用电设备，所以交流异步电动机节能技术的开发具有巨大的经济效益和广阔的应用前景。

在交流异步电动机中，高压电动机是电能消耗的主要方面，因此高压电动机的节能问题显得尤为重要。

统计数据表明，目前我国的高压电机中，3kV和10kV电压等级大约只占高压电机的5%，而大约95%的高压电机是6kV电压等级。

在耗电量方面，尽管低压电机的数量庞大，为高压电机的几十倍，但其耗电量却只占工业用电的5%~8%，而高压电机的耗电量则占到了工业用电的53%，尤其是用于大型风机水泵驱动的高压大功率异步电动机，其单台容量大，能耗高，而且普遍采用挡板和阀门控制流量和压力使电动机工作在恒转速状态，造成了电能资源的巨大浪费。

我国对能源的需求量大，是能耗大国，但能源储备却不足。

而当前的工业生产状态对能源的利用率较低，提高能源的利用率有重要意义和广阔前景。

在2003年我国的电力消耗总量中，动力电能消耗占60-70%，而在总容量为5.8亿千瓦的电动机总容量中，带变频控制的电动机容量只有不到2000千瓦。

据分析，在我国具有节能潜力的电机负载容量至少有1.8亿千瓦。

由此可见，变频调速技术在电力行业有着巨大的发展潜力，尤其是在高压大功率变频调速技术领域，具有巨大的应用市场和广阔的发展空间。

1.3PLC的发展现状

随着PLC技术的发展以及应用领域不断扩大，它将在今后的工业自动化行业中扮演越来越重要的角色。

在未来的工业生产中，PLC技术和机器人、CAD/CAM将成为实现工业生产自动化的三大支柱。

目前，可编程控制器技术正在朝以下几个主要方向发展：

1.大型网络化：

网络化和强通信能力是PLC发展的一个主要方面，向上与工业计算机、以太网等相连以完成控制任务，向下与多个智能装置相连，控制系统朝着DCS方向发展，

2.多功能：

连续推出了多种智能模块以使用特殊功能的需要，如模拟量输入输出、通信控制、回路控制、机械运动控制、中断技术等。

这些智能模块以为处理器为基础，其CPU与PLC的CPU并行工作，占用主机CPU时间少，有利于提高PLC扫描速度和完成特殊的控制任务。

3.高可靠性、兼容性：

随着人们越来越重视现代控制系统的可靠性和兼容性，自诊断技术、容错技术、冗余技术等被广泛应用到可编程控制器中，系统的可靠性与兼容性得到很大提高。

4.编程语言向高级语言发展：

PLC编程语言在原有梯形图语言、J程序功能块和指令表语言基础上，推出了可运行与计算机windows环境下，友好界面的梯形图和语句表两种形式的编程、调试、诊断等功能。

SIMAI，IC则使用VC++等高级语言进行编程，体现了面向未来的特征。

1.4本文主要研究内容

本文主要研究结合了PLC的变频调速在风机中的应用。

首先，介绍了变频调速的发展及理论及高压变频在风机中的应用，阐述了风机负载采用变频调速的优越性和必要性。

并详细介绍了PLC的结构功能及发展应用状况，建立了基于PLC控制的变频调速系统，其中包括PLC、变频器、风机等设备选型，PLC程序设计以及系统运行状况等。

第一章介绍了风机的基本信息及现状，变频调速技术的研究和发展现状，PLC发展概况以及本次设计的主要工作。

第二章分析了风机调速的所有方案，并指出变频调速技术的优势。

第三章叙述了变频调速系统的原理及性能研究，其中包括其发展现状，基本原理、结构以及对交流电动机的控制方式，选型和容量等。

第四章介绍了PLC的基本原理及应用，主要从对其工作原理、选型、扩展模块、PID控制器，以及组态软件进行了描述。

第五章对变频调速系统进行了设计，其中包括系