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為您介紹一種新的蒸發工段DCS控制方法，采用S7PLC CPU 414-2DP，連接ET200系列的分布式I/O系統及標準伺服系統所組成的DP控制網絡，對堿回收蒸發工段實施集散控制的優化控制方案。

黑液蒸發把洗選工段產生的副產品------稀黑液高度濃縮后送燃燒工段處理，堿回收設備的工況十分惡劣，尤其是腐蝕性和黑液結垢問題很為棘手，平穩整個工藝過程的運行，使設備工作在合理，優的工藝參數范圍內是減慢結垢速度、延長設備使用壽命的有效方法。

       由于后續工段燃燒的要求，蒸發站的出濃液濃度不能低于某個極限，但出濃液濃度偏高也會帶來許多問題，如蒸汽消耗大、結垢速度加快，管道阻力大，易堵，惡化燃燒工段許多設備如圓盤蒸發器的工況等。我國制漿造紙堿回收設備中，對黑液蒸發濃度實施自動控制的比例很小，而不熟練的手工操作易出現出濃液深度偏低或偏高的情況，使設備工作在不合理的工況。本文簡要介紹作者在河南白云紙業五效蒸發站實施計算機集散控制的控制方案。

1控制方案

       黑液蒸發的主要設備是蒸發器。蒸發器串聯組成蒸發站。本設計中所控制的蒸發站是由五臺板式降膜蒸發器串聯組成。除此之外，還有一些輔助的蒸發設備，如降膜板式冷凝器，溫水槽，稀黑液槽,  閃蒸罐，液位罐等。在黑液蒸發過程中包含以下三個基本的工藝流程，即蒸汽流程，黑液流程，冷凝水流程。本蒸發站中，外網來低壓蒸汽(0.4Mpa 151℃)，首*入I效蒸發器，I效蒸發器產生的二次蒸汽經閃蒸罐閃急蒸發后，再引入II效，為II效蒸發器提供熱源，以此類推直至末效。末效二次蒸汽經冷凝后成冷凝水排出，不凝氣體則由真空泵排空。而黑液則采用逆流供液方式，即制漿車間來稀黑液，首*入稀黑液槽,經稀黑液泵進入末效蒸發器，然后再到IV效，III效，以此類推，直至I效。與蒸發流程反向而行。這樣隨著黑液濃度的提高，蒸發溫度也提高，而黑液粘度增加緩慢。蒸汽流與黑液流反向而行的供液方式，不僅可節省蒸汽消耗，部分程度上也可緩解黑液結垢問題。

       在本蒸發工段的主要控制目標是穩定濃黑液的深度和降低蒸汽消耗，影響濃黑液波美度的因素主要是進效稀黑液的濃度和流量及蒸發設備各效的總有效差壓。穩定有效差壓首先要穩定進第I效的新鮮蒸汽的壓力和末效二次蒸汽的真空度，即穩定總壓差。然后盡量減少和穩定蒸發過程中的壓差損失，因此，必須要控制下列參數：

進效稀黑液的濃度和流量；

• 出效濃黑液的濃度；

• 進效新鮮蒸汽的壓力和流量；

• 末效的二次蒸汽的真空度；

• 出效黑液的液位；

• 出效冷卻水液位；

        所以，我們選取壓力、流量、溫度、液位為主要的控制對象，共設置了8路壓力、6路流量、21路溫度、16路液位總計51個測控點。為防止流送過程中，因電機啟停不當而造成的不良后果，我們又對所使用的22臺電機實行連鎖控制。

1.1系統硬件設計

     1.1.1本自動控制系統采用西門子*的S7-400可編程控制器。它是西門子公司開發的適合當代計算機技術發展的新一代可編程控制系統。它具有更高的控制能力、運算速度、網絡功能和更優的性能價格比。通過PROFIBUS-DP現場總線可與ET200M I/0站相連。ET200M 可置于MCC低壓柜旁邊，從而可方便將電機和泵類的控制納入DCS中去。

    1.1.2系統網絡采用工業以太網。其優點：

       抗干擾能力強，不需特殊的接地要求，不對其它電子設備產生影響。

      中央處理單元型號為CPU 414-2DP。系統的輸入輸出模板的型號和數量由現場電氣和儀表信號的類型和數量決定。具體如下：

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和I0，θ0。知道實際的空載值就有可能更準確地估計電機軸的負載轉矩。

　　與V/f控制相比，電壓矢量控制在低速時很有利，傳動的動特性可得到明顯的改善。此外因為控制系統能更好地估計負載轉矩，給出電壓和電流的矢量值，與標量（僅有大小的值）控制的情況相比，電壓矢量控制還能得到很好的靜態特征。

變頻器的基礎原理有哪些

　　VVC的控制原理

　　在VVC中，控制電路用一個數學模型來計算電機負載變化時良好的電機勵磁，并對負載加以補償。

　　此外集成于ASIC電路上的同步60°PWM方法決定了逆變器半導體器件（IGBTS）的良好開關時間。

　　決定開關時間要遵循以下原則：

　　數值上大的一相在1/6個周期（60°）內保持它的正電位或負電位不變。

　　其它兩相按比例變化，使輸出線電壓保持正弦并達到所需的幅值。幅值如下圖所示

幅值

　　與正弦控制PWM不同，VVC是依據所需輸出電壓的數字量來工作的。這能保證變頻器的輸出達到電壓的額定值，電機電流為正弦波，電機的運行與電機直接接市電時一樣。

變頻器

　　由于在變頻器計算良好的輸出電壓時考慮了電機的常數（定子電阻和電感），所以可得到良好的電機勵磁。

　　因為變頻器連續的檢測負載電流，變頻器就能調節輸出電壓與負載相匹配，所以電機電壓可適應電機的類型，跟隨負載的變化。

　　VVC+的控制原理是將矢量調制的原理應用于固定電壓源PWM逆變器。這一控制建立在一個改善了的電機模型上，該電機模型較好的對負載和轉差進行了補償。

　　因為有功和無功電流成分對于控制系統來說都是很重要的，控制電壓矢量的角度可顯著的改善0-12HZ范圍內的動態性能，而在標準的PWM U/F驅動中0-10HZ范圍一般都存在著問題。

　　利用SFAVM或60°AVM原理來計算逆變器的開關模式，可使氣隙轉矩的脈動很小（與使用同步PWM的變頻器相比）。

　　用戶可以選擇自己喜愛的工作原理，或者由逆變器依據散熱器的溫度來自動選擇控制原理。如果溫度低于75°C采用SFAVM原理來控制，當溫度高于75℃時就應用60°AVM原理。

　　以下給出這兩個原理的概要

　　選擇逆變器大的開關頻率特點

　　SFAVM大8kHz1. 與同步60°PWM（VVC）相比，轉矩紋波小

　　2. 無“換擋”

　　3. 逆變器的開關損耗大

　　60°AVM大14kHz1. 逆變器的開關損耗減少（與SFAVM相比減少1/3）

　　2. 與同步60°PWM（VVC）相比轉矩紋波小

　　3. 與SFAVM相比轉矩紋波相對大些

　　電機模型為負載補償器和電壓矢量發生器分別計算額定的空載值ISX0，Isy0和I0，θ0。知道實際的空載值就有可能更準確地估計電機軸的負載轉矩。

　　與V/f控制相比，電壓矢量控制在低速時很有利，傳動的動特性可得到明顯的改善。此外因為控制系統能更好地估計負載轉矩，給出電壓和電流的矢量值，與標量（僅有大小的值）控制的情況相比，電壓矢量控制還能得到很好的靜態特征。

　　變頻器元件包括：

　　變頻器元件

　　整流電路

　　由VD1-VD6六個整流二極管組成不可控全波整流橋。對于380V的額定電源，一般二極管反向耐壓值應選1200V，二極管的正向電流為電機額定電流的1.414-2倍。

　　變壓器

　　一種常見的電氣設備，可用來把某種數值的交變電壓變換為同頻率的另一數值的交變電壓，也可以改變交流電的數值及變換阻抗或改變相位。

　　壓敏電阻

　　有三個作用：一、過電壓保護；二、耐雷擊要求；三、安規測試需要。

　　熱敏電阻：過熱保護

　　霍爾元件

　　安裝在UVW的其中二相，用于檢測輸出電流值。選用時額定電流約為電機額定電流的2倍左右。

　　充電電阻

　　作用是防止開機上電瞬間電容對地短路，燒壞儲能電容開機前電容二端的電壓為 0V；所以在上電（開機）的瞬間電容對地為短路狀態。如果不加充電電阻在整流橋與電解電容之間，則相當于380V電源直接對地短路，瞬間整流橋通過無窮大的電流導致整流橋炸掉。一般而言變頻器的功率越大，充電電阻越小。充電電阻的選擇范圍一般為：10-300Ω。

　　儲能電容

　　又叫電解電容，在充電電路中主要作用為儲能和濾波。PN端的電壓工作范圍一般在 430VDC～700VDC 之間，而一般的高壓電容都在 400VDC左右，為了滿足耐壓需要就必須是二個400VDC的電容串起來作800VDC。容量選擇≥60uf/A

　　均壓電阻：防止由于儲能電容電壓的不均燒壞儲能電容；因為二個電解電容不可能做成*一致，這樣每個電容上所承受的電壓就可能不同，承受電壓高的發熱嚴重（電容里面有等效串聯電阻）或超過耐壓值而損壞。

　　電源板

　　開關電源電路向操作面板、主控板、驅動電路、檢測電路及風扇等提供低壓電源，開關電源提供的低壓電源有：±5V、±15V 、±24V向CPU其附屬電路、控制電路、顯示面板等提供電源。

　　驅動板

　　主要是將CPU生成的PWM脈沖經驅動電路產生符合要求的驅動信號激勵IGBT輸出電壓。

　　控制板

　　也叫CPU板，相當人的大腦，處理各種信號以及控制程序等部分。

　　變頻器的保障措施：定期除塵并檢查變頻器風扇情況，做好變頻器的保護行參數的設置，其拖動的電機盡量保證其負載大小波動不要太劇烈，接線點定期檢查，防止螺絲松弛。

變頻器的各組成部分原理有哪些

　　變頻器可以分為四個主要部分：　變頻空調對電壓的適應性較強，有的變頻空調甚至可在150－ 240V電壓下啟動。

　　f 環境溫度要求低

　　變頻空調對環境溫度的適應性很強，有的產品甚至可在-15t的環境溫度下啟動。

　　g 一拖二智能控溫

　　它可智能地辨別房間大小并分配冷（熱）量，使大小不同的房間保持同樣的溫度。

　　h 保持室溫恒定

　　變頻空調采用了變頻壓縮機，變頻空調可根據房間冷（熱）負荷的變化自動調整壓縮機的運轉頻率。達到設定溫度后變頻空調以較低的頻率運轉，避免了室溫劇烈變化所引起的不適感。當負荷小時運轉頻率低，此時壓縮機消耗的功率小，同時避免了頻繁開停，從而更加省電。

　　缺點

　　a 持續開機

　　對于歐美來說，大多數家庭習慣把空調開一整天，甚至一直不關機，因為他們希望在一進入房間就可以達到熱或冷的效果，還因為他們國家的電價相對便宜。而對于我們國家而言，大多數家庭不會這樣一直開空調，那么變頻空調的優勢就體現不出來，因為變頻空調是要求空調一直持續運行才能達到省電的目的。

　　b 核心技術

　　變頻空調的技術還不完善。雖然商家大肆宣傳變頻的優點，但是誰都知道機器越是*，零件越復雜，有毛病的幾率也會相應提高。

　　c 節電花費

　　先來算算空調使用費用問題。舉個例子，如果空調按照每年使用時間4個月，每月30天，每天平均運行8小時計算，制冷運行時間為960小時，按照空調功率平均為2000W算，制冷期間，使用定速5級空調（EER=2.6）總耗電量為1920度，如果使用目前上海標準5級的變頻空調（EER=3.3），總耗電量為1510度，省電為410度左右，每臺每年節省電費只有150多元。但是變頻空調的價格要比普通空調價格超出千余元！

　　另外，以北方城市為例，很多地區冬季都有供暖設施，每年使用空調的季節只有三個月左右，多數時間空調閑置，變頻空調的優勢并不明顯。