西门子标准变频器在种分工艺沉没泵中的应用

摘要:
本文主要论述了西门子MM440标准变频器在氧化铝种分槽沉没泵上的应用，对系统配置特点、主要参数设置和功能作了介绍，并对应用过程中的经验进行了总结。
关键词：
西门子标准变频器 MM440 沉没泵 PKS系统
一．引言
氧化铝厂种分槽是生产中最重要的流程之一，种分槽物料较为粘稠，流动性差，因此对于种分槽的各种泵类的驱动就要求在低速时可正常启动有足够大的驱动力矩，用来克服结疤以及摩擦等带来的阻力，才能保证足够的扬程。作为种分槽沉没泵就是最有代表性的重要的设备。因此传动系统的改造经过多次研究筛选最终选择了西门子MM440标准变频器。下面就我公司氧化铝厂种分槽沉没泵变频调速系统为例进行简要介绍。
二．系统介绍
沉没泵一共4台，电机功率为55KW，额定电压380V，额定电流106A，额定转速1500rpm，频率50HZ。跟据生产系统运行情况结合技术选型数据，选定变频器额定功率为75KW。为此经过多方面的考虑确定选用西门子公司生产的MM440变频器。
系统配置示意图如下

MM440标准变频器的特点图下：
440变频器由32位微处理器控制，变频器的功率元件采用IGBT，是全新一代多功能标准变频器。它采用高性能矢量控制技术，能提供低速高转矩输出和良好的动态特性，同时具备超强的过载能力。
其控制功能主要有:
线性V/f控制，平方V/f控制，可编程多点设定V/f控制，磁通电流控制，无测速矢量控制;标准参数结构，标准测试软件;数字量输入6个，模拟量输入2个，模拟量输出2个，继电器输出3个;独立的I/O端子板，方便维护;采用BICO技术，实现I/O端口自由连接;内置PID控制器，参数自整定;集成RS-485接口;具有15个固定频率，4个跳转频率，可编程;可实现主从控制及力矩控制方式;在电源消失或故障时具有自动再起动功能;灵活的斜坡函数发生器，带有起始段和结束段的平滑特性;快速电流限制(FCL)，防止运行中不应有的跳闸;有直流制动和复合制动方式，提高制动性能。
主要保护功能有:
过载能力为200％额定负载电流,
持续时间3s和150％额定负载电流，持续时间60s;
过电压，欠电压保护;
变频器和电机过热保护;
接地故障保护，短路保护;
闭锁电机保护，防止失速保护;
采用PIN编号实现参数联锁。
三．控制系统构成
主控系统由霍尼威尔的PKS系统和变频器组成，变频器的两地转换、开停、故障、复位等信号集中上位机进行操作和监控。
控制系统示意图如下：

四．运行原理及功能：
泵是一种平方转矩负载，其转速n与流量Q、扬程H及泵的轴功率N的关系如下：

上式表明，泵的流量与其转速成正比，泵的扬程与其转速的平方成正比，泵的轴功率与其转速的立方成正比。当电动机驱动轴时，电动机的轴功率P(KW)可按下式计算：
P=rQH/hChF´10-3
泵的特性分析及节能原理
图1 是泵的流量Q与扬程H的关系曲线。图中，曲线①为泵在转速n1下扬程-流量（H-Q）的特性；曲线⑤为泵在转速n2下扬程-流量（H-Q）的特性；曲线②为泵在转速n1下功率-流量（P-Q）的特性；曲线③、④为管阻特性。

采用变频器控制方式，泵的转速由n1降到n2，在满足同样流量Q2的情况下，泵扬程H3大幅度降低，轴功率P3与面积CH3OQ2。轴功率P3和P1、P2相比将显著减小，节省的功率损耗△P与面积BH2H3C成正比，节能效果很明显。
五．变频器的主要调试参数
变频器主要调试参数如下：
P003 1
P0010 1
P0100 0
P0300 1
P0304 380
P0305 106
P0307 55
P0310 50
P0311 1500
P0700 2
P1080 0
P1082 50
P1120 15
P1121 15
P1300 20
P1910 2
P3900 2
P0701 1
P1001 1
P1232 100
P1234 0
六.应用体会
通过MM440变频器在四台沉没泵上的应用，在延长了电机的使用寿命在设备稳定运行、保护、节能等各方面都达到了原设计目的，至今未出现任何问题，效果十分明显，并且项目也通过了公司优质项目鉴定，在氧化铝生产流程中有较好的推广前景。