安文剛，李 飛

（西部超導(dǎo)材料科技股份有限公司，陜西西安 710018）

0 引言

循環(huán)水冷卻系統(tǒng)是現(xiàn)代大工業(yè)降溫系統(tǒng)工程中最為常用的冷卻系統(tǒng)，并作為工業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施而存在。正是因?yàn)樗幕A(chǔ)作用和廣闊的應(yīng)用范圍，決定了它的能耗在工業(yè)中占據(jù)較大的比重。公司高壓循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在正常生產(chǎn)時(shí)，通常采用每日24 h 不間斷運(yùn)行，然而安全可靠運(yùn)行和降低能耗則尤為重要。

1 現(xiàn)有高壓循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行情況

公司高壓循環(huán)水系統(tǒng)主要承擔(dān)電弧爐、快鍛機(jī)、熱處理爐等設(shè)備的冷卻，由于上述設(shè)備功率較大，需要足夠的熱交換能力。所以該高壓循環(huán)水冷卻系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行尤為重要。該高壓循環(huán)水系統(tǒng)采用的水泵為2 用1 備（單臺(tái)90 kW）的軟啟動(dòng)方式運(yùn)行。

2 存在問(wèn)題

（1）若采用2 臺(tái)水泵同時(shí)工作，管網(wǎng)壓力為0.7 MPa（大于需求值0.5 MPa），對(duì)整個(gè)管網(wǎng)運(yùn)行造成隱患，若啟動(dòng)1 臺(tái)水泵運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)壓力又不能滿足要求，導(dǎo)致設(shè)備熱交換不足從而因冷卻系統(tǒng)溫度過(guò)高而跳閘停止工作。

（2）2 臺(tái)同時(shí)滿負(fù)荷運(yùn)行將造成大量的水資源及電能的浪費(fèi)。

（3）通過(guò)人為現(xiàn)場(chǎng)巡視對(duì)其進(jìn)行記錄和監(jiān)控，造成人力資源的浪費(fèi)。

（4）運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)不便于保存和查詢(xún)。

3 系統(tǒng)變頻改造方案

采用變頻器直接控制水泵負(fù)載是一種很科學(xué)的控制方式，利用變頻器內(nèi)置PID 調(diào)節(jié)軟件，直接調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，保持恒定的水壓，從而滿足系統(tǒng)要求的壓力。由于變頻器可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟停、軟起，避免了啟動(dòng)時(shí)的電壓沖擊，可減少電機(jī)故障率，延長(zhǎng)使用壽命，同時(shí)也降低了能耗，設(shè)備運(yùn)行工況得到了明顯改善，系統(tǒng)的安全可靠性和設(shè)備使用率得到了提高，節(jié)能效果十分明顯。

圖1 系統(tǒng)控制原理

現(xiàn)將系統(tǒng)改造為1 臺(tái)水泵軟啟動(dòng)控制不變，1 臺(tái)水泵采用變頻器控制運(yùn)行，另外1 臺(tái)變頻器控制和軟啟動(dòng)控制可切換方式運(yùn)行。系統(tǒng)控制原理圖如圖1 所示。在正常工作時(shí)采用1 臺(tái)水泵電機(jī)軟啟動(dòng)控制方式工頻運(yùn)行，另外1 臺(tái)采用變頻器控制變頻方式運(yùn)行，這樣既能滿足系統(tǒng)壓力要求，又能滿足安全可靠運(yùn)行。

在主管網(wǎng)上安裝電磁流量計(jì)、水溫計(jì)、壓力傳感器及電機(jī)上安裝溫度傳感器，將各傳感器數(shù)據(jù)接入PLC 模塊輸入端，通過(guò)在PLC 中控制模塊中編寫(xiě)控制程序，將相關(guān)程序?qū)胱冾l器，在變頻中設(shè)置相關(guān)參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)變頻控制，并通過(guò)數(shù)據(jù)總線將相應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_(tái)控制軟件，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的就地和遠(yuǎn)程控制，并將運(yùn)行數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)報(bào)表輸出。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行分析提供有效數(shù)據(jù)。

4 系統(tǒng)運(yùn)行情況

通過(guò)變頻改造后的高壓循環(huán)水系統(tǒng)于2015 年1 月4 日投運(yùn)，通過(guò)近五年的運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)良好，無(wú)波動(dòng)或異常現(xiàn)象。能夠準(zhǔn)確的按照在線設(shè)置來(lái)調(diào)節(jié)管網(wǎng)水壓，實(shí)現(xiàn)了高壓循環(huán)水系統(tǒng)的恒壓供水，能夠保證系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，恒壓供水系統(tǒng)工況如圖2 所示。

5 實(shí)現(xiàn)的功能及經(jīng)濟(jì)效益

（1）實(shí)現(xiàn)了高壓循環(huán)水系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操作及動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

圖2 恒壓供水系統(tǒng)工況

（2）實(shí)現(xiàn)了變頻器控制與軟啟動(dòng)控制的相互切換功能，提高了設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性。

（3）采用雙變頻器控制或1 臺(tái)變頻器和1 臺(tái)軟啟動(dòng)共同運(yùn)行，可大幅降低運(yùn)行成本（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行可有效降低能耗約20%每年按照300 d 運(yùn)行，可節(jié)約22 萬(wàn)度電，約14.96 萬(wàn)元）。