集中水冷却系统的电气控制

0 引言

随着国防事业和工业技术的快速发展，对各种特殊材料的应用越来越广泛，故各企业相继需要的各种形式的真空炉也越来越多。过去，一台真空炉配置一套冷却系统，其弊端是总的造价高、运行成本昂贵、设备占地面积大、冷却水流量和温度不能很好的得到保证。那么，能否选用一套技术比较先进、自动化程度高的集中水冷却系统来解决上述问题呢?经过多方的考察论证，认为集中冷却系统完全可以解决上述问题，并且根据现有的科技水平，可以使此系统不但能满足各真空炉的工艺要求，而且具有造价低、可靠性高的优势，并且可以实现智能无人值守功能。目前，该集中水冷却系统在西安某大型军工企业的项目中已成功运行了三年多。

1 集中水冷却系统介绍

1.1 系统性能要求

为保证企业十几台真空炉的可靠运行，使冷却用水的流量、压力、温度符合要求，根据实际情况对集中水冷却系统提出的性能要求为：

1)要求冷却水的压力和流量满足各真空炉的运行需要;

2)冷却水的温度≤31℃;

3)冷却水采用软化水，并且要求循环使用;

4)系统全自动化、可靠性高、有故障自动识别能力;

5)系统具有各种报警保护功能。

1.2 系统构成

集中水冷却系统构成如图1所示。软化水处理设备将自来水制备成软化水，存于地下的循环水池中，4 台大功率的自吸循环泵将循环水池中的软化水送给各真空炉。在送到真空炉之前，软化水在汽水混合冷却器中被冷却，汽水混合冷却器由热交换器、2台喷淋泵和3 台排风机组成，热交换器由带有切挤翅片的紫铜管焊接而成。

2 电气系统设计

2.1 电气系统的设计思想

1)系统采用集中控制方式;

2)系统具有自动运行方式，同时兼有手动操作功能;

3)要求操作简单明了;

4)系统具有故障识别、判断能力和处理故障的应变能力;

5)为提高可靠性和节约成本，要求4 台循环水泵互为备用，并且1台为变频器所控制;

6)要求2 台喷淋泵互为备用;

7)根据水的压力能够自动切换循环水泵;

8)根据冷却水的温度，能够自动启动喷淋泵、各排风机、供水电动阀;

9)具备各种联锁保护功能。

2.2 系统硬件的组成

该集中水冷却系统由1 套可编程控制器(PLC)、1 台变频器、传感器、检测显示仪表等组成，如图2 所示。

控制系统以PLC 为核心，所有的设备通过PLC 得以控制，PLC 具有可靠性高、抗干扰能力强、可维护性好等特点;变频器(VVVF)用于启动各循环水泵，并且始终保持有一台水泵在变频运行;现场采集到的温度、压力信号不但送显示仪表显示，而且将该信号送PLC，PLC根据接收到的温度、压力信号自动控制变频器、循环水泵、喷淋泵、排风机、电动阀等的运行;各个设备的各种状态、故障等也通过PLC分析以后显示出来。

2.2.1 PLC的选用

PLC 选用日本OMRON公司的CQM1H 型，模块配置如下。

PLC 主机CQM1H-CPU51 1块

PLC 电源CQM1-PA206 1块

16 路DI模块CQM1-ID212 2块

16 路DO模块CQM1-OC222 3块

4 通道AI模块CQM1-AD042 2块

2 通道AO模块CQM1-DA022 1 块

模拟量电源模块CQM1-IPS01 1块

模拟量电源模块CQM1-IPS02 1块

2.2.2 变频器的选用

变频器选用ABB公司的ACS401 型。该变频器可靠性高，其内部建立有多个应用宏，因此使参数的设定非常容易，其用于闭环过程控制的PID宏功能十分强大，集中水冷却系统恒压控制的PID 调节就应用了该PID 宏。图3 为循环水泵控制电气图，KA 用于变频器的启动，KM1A、KM2A、KM3A、KM4A为各循环泵选择变频器控制运行的接触器，KM1B、KM2B、KM3B、KM4B为各循环泵选择市电供电运行的接触器。

2.3 系统软件的实现

系统软件程序包括手动控制与自动控制、安全保护和故障报警三部分。