張忠磊

（中船澄西船舶修造有限公司，江蘇 江陰 214400）

物流行業(yè)的發(fā)展擴(kuò)大了船舶的規(guī)模，使船舶柴油機(jī)產(chǎn)生的廢氣逐漸增多，船舶運(yùn)輸導(dǎo)致的空氣污染受到了廣泛關(guān)注。船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，在很大程度上控制了船舶排放的廢氣。但是在實(shí)際的控制系統(tǒng)運(yùn)行中，船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)難以有效地控制內(nèi)部參數(shù)，使得系統(tǒng)的脫硫效果不佳，難以降低船舶廢氣污染。

1 船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)分析

在“一帶一路”戰(zhàn)略及經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展背景下，國際貿(mào)易取得了良好的發(fā)展，帶動(dòng)了船舶運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展，船舶制造規(guī)模和噸位不斷增加。在船舶運(yùn)行的過程中，柴油機(jī)大都將石油產(chǎn)品作為燃料，會(huì)在船舶運(yùn)行期間產(chǎn)生大量的廢氣污染，對生態(tài)環(huán)境造成破壞。國際海事組織就全球范圍內(nèi)的注冊船舶進(jìn)行了調(diào)研分析，分析結(jié)果表明，全球超過50%的船舶將二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)，這類柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行期間會(huì)產(chǎn)生大量的硫氧化物。相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，船舶每年產(chǎn)生的SOx高達(dá)六百萬噸，約占全球總排放量的5%。在此發(fā)展背景下，運(yùn)輸企業(yè)需要在船舶中應(yīng)用廢氣脫硫技術(shù)，降低船舶運(yùn)輸造成的廢氣污染。就目前的狀況而言，最常用的船舶廢氣脫硫技術(shù)為閉環(huán)廢氣脫硫技術(shù)。

在實(shí)際應(yīng)用中，主要通過堿液實(shí)現(xiàn)硫氧化物的有效處理。因此，在應(yīng)用閉環(huán)廢氣脫硫技術(shù)時(shí)，運(yùn)輸企業(yè)需要應(yīng)用船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)，根據(jù)船舶運(yùn)行產(chǎn)生的廢氣量、脫硫洗滌水的流量、堿度以及海水溫度等參數(shù)，控制閉環(huán)廢棄脫硫過程中的堿液供應(yīng)量，在保障廢氣脫硫效果的基礎(chǔ)上，盡量使用最少的堿液供應(yīng)量，提升閉環(huán)廢氣脫硫技術(shù)的環(huán)保效益。由此可以看出，船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)的應(yīng)用，關(guān)鍵在于堿液供應(yīng)量的合理控制。在壓差保持不變的基礎(chǔ)上，堿液供應(yīng)系統(tǒng)中的堿液供應(yīng)量和堿液泵呈正相關(guān)關(guān)系，技術(shù)人員可以通過堿液泵轉(zhuǎn)速的精準(zhǔn)控制，實(shí)現(xiàn)堿液供應(yīng)量的控制，保障閉環(huán)廢氣脫硫的效果。就目前的技術(shù)水平而言，常用的控制器包括PLC控制器、PID調(diào)節(jié)器，PID調(diào)節(jié)器具備結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷、可靠性高等優(yōu)勢，在速度控制方面有較為廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí)，在工業(yè)設(shè)備的速度控制方面，變頻器也具備良好的控制效果，技術(shù)人員可以根據(jù)船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)的實(shí)際狀況，選擇相應(yīng)參數(shù)及規(guī)格的變頻器，將其與PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行配合，提升堿液泵的控制效果。結(jié)合我國船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀，本文主要選擇ATV312變頻器作為變頻器，與PID調(diào)節(jié)配合應(yīng)用，對改進(jìn)后的控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，明確ATV312變頻器的應(yīng)用效果。

2 ATV312變頻器在船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 ATV312變頻器的設(shè)置方案

為了明確ATV312變頻器在船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，本文利用CodeSys軟件開發(fā)平臺(tái)，進(jìn)行ATV312變頻器參數(shù)的合理分析及有效設(shè)置，確保ATV312變頻器能夠有效控制堿液供應(yīng)量。其中，CodeSys平臺(tái)開發(fā)的軟件支持可重構(gòu)功能，具備功能強(qiáng)大、易于學(xué)習(xí)以及先進(jìn)可靠等優(yōu)勢，可以為軟件提供基于IEC61131-3國際標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)環(huán)境，在國內(nèi)外的船舶企業(yè)中有廣泛的應(yīng)用。如BECK-HOFF、Bachmann、浙大中控以及中船重工等企業(yè)。與此同時(shí)，CodeSys平臺(tái)屬于獨(dú)立于硬件的平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)全集成化的軟件開發(fā)，非常適用于船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及改進(jìn)。因此，本文主要通過CodeSys軟件開發(fā)平臺(tái)以及ATV312變頻器設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的配合應(yīng)用，提升船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)的性能。基于軟件開發(fā)平臺(tái)及變頻器設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，選擇Modbus RTU模式通訊方式作為PLC與變頻器間的通信，保障ATV312變頻器PID調(diào)節(jié)功能的發(fā)揮，利用PID的調(diào)節(jié)功能進(jìn)行堿液供應(yīng)量的精準(zhǔn)控制，促進(jìn)船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)的作用發(fā)揮。

2.2 ATV312變頻器的參數(shù)設(shè)置

在實(shí)際的船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)運(yùn)行中，管理人員需要通過手動(dòng)操作控制減壓供應(yīng)泵的開啟和停止，確保堿液供應(yīng)泵的轉(zhuǎn)向符合系統(tǒng)運(yùn)行要求，避免堿液供應(yīng)泵的管路出現(xiàn)泄漏問題，實(shí)現(xiàn)其安全穩(wěn)定運(yùn)行。在此基礎(chǔ)上，技術(shù)人員需要采用合理的參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)船舶廢氣脫硫系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制及本體控制。因此，技術(shù)人員需要在保留ATV312變頻器出廠參數(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合船舶廢氣脫硫的實(shí)際要求，進(jìn)行ATV312變頻器本體參數(shù)的以及PLC控制器參數(shù)的合理設(shè)置。

Modbus RTU通訊模式在傳輸速度方面具有一定的局限性，CodeSys軟件開發(fā)平臺(tái)在進(jìn)行Modbus RTU通訊設(shè)備的初始化參數(shù)設(shè)置中，僅能夠進(jìn)行20個(gè)參數(shù)的設(shè)置。但是為了實(shí)現(xiàn)船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)控和本控要求，技術(shù)人員需要對系統(tǒng)內(nèi)的多個(gè)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，其數(shù)量超過20個(gè)。為了解決這一問題，技術(shù)人員需要在參數(shù)中選擇不會(huì)在ATV312變頻器運(yùn)行期間出現(xiàn)變化的參數(shù)，通過ATV312變頻器本體的參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)這類參數(shù)的有效控制。本節(jié)主要介紹ATV312變頻器本體中需要注意的參數(shù)代碼：

（1）控制菜單drC中的FCS，根據(jù)INI進(jìn)行設(shè)置，技術(shù)人員在按住INI后，操作界面顯示為no后，重復(fù)該操作，通過兩次處理完成恢復(fù)出廠設(shè)置的操作；（2）控制菜單CtL中的LAC，根據(jù)L3進(jìn)行設(shè)置，技術(shù)人員持續(xù)按住L3三秒，在界面出現(xiàn)閃爍后完成操作；（3）tCC，根據(jù)2C進(jìn)行設(shè)置，技術(shù)人員持續(xù)按住2C三秒，在界面出現(xiàn)閃爍后完成操作；（4）Cd1，通過MDc進(jìn)行設(shè)置，將控制通道1選擇為Modbus控制方式；（5）Cd2，通過tEr進(jìn)行設(shè)置，將控制通道2選擇為本地控制方式；（6）CCS，通過LI3進(jìn)行設(shè)置，利用LI3的連接和中斷，完成控制通道1和控制通道2間的切換；（7）Tbr，波特率的數(shù)值設(shè)定為19.2；（8）CrL3及CrH3，CrL3為AI3的下限值，數(shù)值設(shè)定為4mA、CrH3為AI3的上限值，數(shù)值設(shè)定為20mA。

與此同時(shí)，技術(shù)人員需要在CodeSys軟件開發(fā)平臺(tái)對ATV312變頻器進(jìn)行從站通道參數(shù)的設(shè)置，具體包括以下內(nèi)容：PIF中PI調(diào)節(jié)器的反饋，將其設(shè)置為AI3；PS4及PS2的預(yù)置速度，兩者與PID沖突；PI調(diào)節(jié)器的積分爭議及比例增益，單位均為0.01；電機(jī)額定頻率設(shè)定為10倍；電機(jī)額定轉(zhuǎn)速設(shè)定為1RPM；4-20ma信號(hào)故障停車模式等。在上述從站通道參數(shù)的設(shè)置基礎(chǔ)上，CodeSys軟件開發(fā)平臺(tái)可以全面有效監(jiān)控ATV312變頻器的電壓、電流等運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)ATV312變頻器故障的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

2.3 ATV312變頻器的有效應(yīng)用

在ATV312變頻器的參數(shù)設(shè)置完成后，技術(shù)人員可以通過帶有CodeSys工具的操作面板將CodeSys和ATV312變頻器進(jìn)行有效連接，完成船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)的完善。本文選擇北爾電子X2 control 10操作面板作為連接工具，利用RS-485接口實(shí)現(xiàn)CodeSys和ATV312變頻器的連接，在兩者連接完成后，工作人員可以通過觸摸的方式，選擇X2 control 10操作面板的按鈕，完成ATV312變頻器的遠(yuǎn)程開啟和遠(yuǎn)程停止操作。在X2 control 10操作面板中，工作人員不僅能夠?qū)⑦h(yuǎn)程控制，還可以實(shí)時(shí)監(jiān)測ATV312變頻器的電壓、電流以及頻率等參數(shù)，并將實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)范圍進(jìn)行對比，從而發(fā)現(xiàn)ATV312變頻器存在的故障，為工作人員提供故障報(bào)警，有助于ATV312變頻器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。與此同時(shí)，在船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)檢測到ATV312變頻器的PID給定值出現(xiàn)變化時(shí)，能夠自動(dòng)更改ATV312變頻器的輸出頻率，使堿液供應(yīng)量出現(xiàn)變化，提升船舶廢氣脫硫效果，降低船舶航行產(chǎn)生的廢氣污染。

3 結(jié)語

綜上所述，船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀況與廢氣脫硫效果聯(lián)系密切，技術(shù)人員需要改進(jìn)傳統(tǒng)的船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)，提升脫硫效果。通過本文的分析可知，技術(shù)人員可以采用CodeSys工具和ATV312變頻器的配合應(yīng)用的方式，實(shí)現(xiàn)堿液供應(yīng)量的有效控制，提升船舶廢氣脫硫控制系統(tǒng)的控制水平，促進(jìn)船舶行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。