关键词： 德力西变频器 谷氨酸 PID 恒压供水
1 引言
黑龙江省是世界三大黑土带之一，极适合发展玉米生产，玉米产量仅次于吉林，位居全国第二位。玉米是饲料、医药和食品工业的主要原料来源，尤其是玉米中含水量谷氨酸较高，因此被一些粮食深加工企业广泛用来提取制造味精的原料—谷氨酸。谷氨酸除用于制造味精外，还可以用来治疗神经衰弱以及配制营养注射液等。我国的谷氨酸发酵近年来虽然在产量、质量等方面有了较大的提高，但由于设备陈旧，规模小，自控水平、转化率和提取率低，易受噬菌体污染，废水污染等问题的影响，所以与国外先进水平相比还存在一定差距。
2 系统组成
该工程变频传动系统分为以下几个部分。
2.1锅炉风机
锅炉车间的两个锅炉主要负责给发酵和提取车间提供高温蒸汽，其中锅炉的鼓风机和引风机的速度由安装在配电室的变频器来进行控制。其负载配置如表1所示。
2.2 水泵车间
该车间的供水泵组由8台55kW的水泵组成，主要负责整个生产线的生产用水。其负载配置如表2所示。
2.3供气车间
该车间分别由10台250kW的活塞式空气压缩机组成。主要负责整个生产工序的压缩空气供应。其中8台空压机采用频敏电阻器柜实现软启动，另外的2台空压机采用变频器驱动，根据整个送气管道的气压高低自动实现恒压供气。其负载配置如表3所示。
2.4发酵车间
该车间共有6个玉米发酵罐，由发酵罐顶部的电机通过皮带拖动搅拌轮，使玉米在发酵时能够搅拌均匀，以提高产品的质量。其负载配置如表4所示。
3 调试过程以及应用方案
3.1 锅炉风机
我们知道，风机水泵类负载多是根据满负荷工作需用量来选型，实际应用中大部分时间并非工作于满负荷状态，传统方式一般常用挡风板、回流阀或其他的方法，来调节风量或流量，这种风量调节方式不但使风机的效率降低，而且也浪费电能，增加生产成本。为了节约电能，提高锅炉燃烧控制水平，增加经济效益，所以采用变频调速系统来控制。变频器在锅炉风机上的控制电路如图1所示。
图1 变频器在锅炉风机上的接线原理图
变频器安装在柜体内，所有的控制信号来自于控制室。在控制台上，具备启停控制、转速显示、故障指示、故障复位、转速调节等功能。安装完成仔细检查控制台和变频器之间的连接线正确无误后，合上断路器，变频器得电，以110kW引风机为例，设定变频器的参数如表5所示。
锅炉的鼓、引风机的作用是用来保障燃料充分燃烧并维持锅炉炉膛微负压。先启动引风机再启动鼓风机，鼓风机不能单独开启;如果引风机故障停机，鼓风机也必须立即停机;为保障这种逻辑操作，必须增加变频器的外围设备，来确保电气连锁。当锅炉出水温度或压力超过上限时，风机也应该停止。因此在变频器上设置一个故障输入端口，当外部的热继电器、压力或温度有异常信号时，变频器执行立即停机指令，显示“EF”(外部故障信号)并给出故障报警信号。
3.2 水泵车间
如上所述，水泵车间主要负责整个生产线的用水。8台水泵分3组向不同的管道供水。由于管道的关系以及用水量的不平均，将会引起水压和流量波动变化，不能满足后续车间产品生产的工艺要求，因此必须保证整条供水管道的压力值稳定在一定的范围。DELIXI变频恒压供水系统由变频器和供水PLC等组成，是集供水控制和供水管理一体化的系统。在PLC的选型上面，我们经过比较，选用了北京兰利公司生产的CPS1系列恒压供水专用控制器。DELIXI变频恒压供水系统方框图如图2所示。
图2 变频恒压供水系统方框图
该系统所有泵均可设定为变频或工频工作方式，具备循环软起动、自补偿切换、水泵切换压差设定、六段定时开关机、变量泵定时换泵、内外部流量补偿、传感器定标、故障自诊断、水位保护、手动调试等功能。在接通电源之前，卸掉负载连接电缆，安装完成并仔细检查其它接线后，合上断路器，在运行变频器之前，务必先手动调试好控制器的一些参数，运用控制器的手动调试功能，在相应的接触器后面接上一个2.2kW的小电机，以确保变频和工频的方向一致(变频器输出的相序和工频时电机的相序可能会不一样)。变频器和恒压供水控制器相关联的参数要设定一致，否则有可能引起系统不稳定。完成方向的测试后，再接入电动机。试运行时，可以人为的将供水压力调高，检查好变频器和工变频切换交流接触器的逻辑动作是否正常，并且在水泵车间供水的远端将阀门关闭，压力变送器显示的压力值开始快速上升，在到达设定的压力后，控制器应该有相应退泵的动作，使压力下降，稳定在设定的压力的范围内。当退泵后，压力继续上升时，变频器的运行频率值应该随着压力的升高而下降，直到停机。该公司试产时，经过试运行观察一段时间后，压力变送器显示的供水压力始终稳定在设定的压力范围，达到了预期目标。供气车间变频器调试过程与水泵车间是大同小异，在此不再赘述。
3.3发酵车间
谷氨酸的提取是味精生产过程中一个重要阶段，发酵成败直接影响企业的经济效益。通风和搅拌不仅会影响菌种对氮源和碳源的利用率，而且会影响发酵周期和谷氨酸的合成量。尤其是在发酵后期，加大通气量有利于谷氨酸的合成，因此发酵罐采用的变频调速系统控制精度和可靠性要求都很高。
其搅拌的电动机安装在发酵罐的顶部，离变频器安装的地方较远，用户操作直接在安装变频器的GGD柜体面板上。因为发酵罐的搅拌轴要加水才允许转动，所以安装完成仔细检查接线后，等罐内水位到达要求位置才能进入调试阶段。在开始带负载运行之前，要设定好变频器如表6所示的参数。
试运行时，先按“JOG”(点动)变频器以确定电机的旋转方向，如果方向相反，则需要任意调换变频器输出线的其中两根，也可以调换控制端子接点。确定了电机的方向，按RUN运行变频器。在6台发酵罐的调试过程中，发现有一台变频器的负载电流很不稳定，母线电压的波动范围比较大，而且电动机的噪音也超出了正常范围。经过观察，发现该台电机离变频器最远，其负载连接线超过了100m，考虑到工厂的电网环境和接线距离，我们给出了以下两种解决方案:
(1) 通过修改GGD功率因数补偿柜补偿器参数，将电网功率因数提高到COSΦ≤1;
(2) 在变频器的出线端加装了输出交流电抗器。
经过改进后，负载电流的波动已经明显减少，噪音也降到了允许的范围内。此举还降低了变频器输出高次谐波造成的漏电流，减少对其它设备的干扰，延长电机的绝缘寿命。
4 结束语
经过半个多月的安装调试后，该粮食公司的电气工程部门对整个变频调速系统进行了验收，全部达到了预期目标，由此我们总结了采用变频调速系统所具有的以下特点:
(1) 采用DELIXI变频器后，实现了负载启动电流平滑、调速精度高、对设备的冲击力小、控制方式多样化等优点;
(2) 内置PID功能，实行闭环控制;结合供水专用控制器，功能更加齐全，满足了生产的要求;
(3) 对设备提供过载、过流、缺相、短路、过热等多种保护功能，同时与外围设备实行故障联动，提高系统可靠性;
(4) 降低了工人的劳动强度，提高了工作效率，实现系统智能化;
(5) 前期投资虽然大，但由于采用变频系统减少了用电设备的电能损耗，提高了设备的节电率、降
