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通用变频器在污水处理水位控制系统上的应用 通用变频器在污水处理水位控制系统上的应用 摘要：介绍了污水处理水位控制系统上通用变频器的选型和应用情况，以及变频器控制系统中PLC和PID调节器的选择和优化对比。 关键字：通用变频器、控制系统、PLC、PID调节器 1 问题的提出 水位的控制是污水处理过程中很重要的调节手段，对保证污水的絮凝沉降时间起到关键的作用。长炼催化剂厂污水处理装置中清水池的水位控制，在没有采用变频器之前，主要通过调节回流阀和开停泵来控制水位，费时费力同时还不利于沉降（如图1所示）。 要实现清水池水位的自动控制，可选择的主要有两种方案，方案一：将出水阀和回流阀改用气动阀，通过改变出水和回流的流量以达到自动控制水位的目的。方案二：利用变频器的调速作用，对排水泵转速进行控制来实现水位调节。 2 方案对比 前述两种方案即常提的阀门控制和转速控制，阀门控制价格便宜，但依然无法消除回流水对清水池沉降效果的影响，而且从节能的角度来看，也有很大的缺点。 从图2可以清楚，转速控制比阀门控制的节电效果明显的多，尤其是在低速区，变频器由于效率高，接近泵运行的理想曲线。所以从长期运行的角度来看采用变频器调速控制，具有节能和不影响清水池沉降效果等优点。故应当采用转速控制。 3 变频器的选择 变频器容量的选择 选择变频器容量的基本原则是：最大负荷电流不能超过变频器的额定电流。污水岗位两台出水泵是型号为250S-65的双吸水泵，所配电机功率为132kw，选择的变频器容量应该≥132kw 变频器类型的选择 污水输出对过载能力方面要求不高，低速运行时负荷较轻，负载对转速的精度没有特别的要求，在选型时以廉价适用为主要原则，选用普通功能型变频器即可满足要求。 我们选用日本三肯公司生产的型号为：MF-132K-380变频调速器，其主要性能指标和特征如下： 适用电机容量 132KW 额定输出电流 260A 额定输入电压 3φ380V±15% 50/60Hz±15% 控制方式 电压矢量控制方式 调频范围 0.5～400 Hz 可于0.5～50 Hz间随意设定始动频率 额定输出电压 3φ380V V/F比率设定 以28种模式任意选择 转矩补偿 手动补偿、自动补偿 加减速时间设定 0.1～9999秒/50 Hz 标准附属功能 电动机空转中再启动、寸动运转、频率上下限的可变限幅 回避频率、4档速度的设定及其他功能 制动转矩 电容反馈（约20%） DC动态制动（转矩设定可调） 频率设定信号 在操作面板上进行数字设定或外部设定（DC 0～10V 或 AC 4～20Ma） 保护功能 过电流失速防止、过电流限幅、短路及接地障碍的保护、 电子热敏器、过电压失速防止、输入欠压保护、瞬时停电保护 显示功能 （以7段字符和LED表示） 频率、电流、转速、设定数据、异常内容及运转状态等的显示 过电流承受能力 150% 1分钟 周围温度 -10～40 -10～50℃（取下上下罩且装于配电盘内） 周围湿度 90%以下 4 控制系统的实现 如图3所示，清水池的水位控制应采用闭环系统，采用通用变频器驱动水泵来控制清水池的出水量，变频器则可通过调节器或PLC（可编程逻辑控制器）来控制。 PLC控制方案的实现： 在选用变频调速控制系统的设计方法时，一开始设计单位采用的是可编程逻辑控制器，该系统电气控制原理如图4所示，主要由6个部分组成：可编程逻辑控制器、液位测量变送器、液位显示、变频调速器、继电器隔离及信号放大电路、报警器等。 工作过程如下：1XK和4XK处设置的变频器的工作频率分别为0Hz和50Hz，使水位限定在该极限环内，而在3XK和2XK处，是根据水位变化速度进行频率设置。 表1所示，如果水位在1XK处，那么控制器将使变频器的输出达到0Hz，并发出报警信号。假如水位能由1XK上升到 2XK的位置，上升时间为T。当T≯60min时，控制器让变频器选择50Hz；当T≮240min控制器让变频器选择25Hz。假如变频器选择25Hz时，水位继续由2XK上升到3XK的位置，当T≯60min时，控制器让变频器选择50Hz；当T≮240min时，控制器让变频器仍选择25Hz不变。 如果水位在4XK处，那么控制器将使变频器的输出达到50Hz，并发出报警信号。假如水位能由4XK下降到 3XK的位置，下降时间为T。当T≯60min时，控制器让变频器选择0Hz；当T≮240min控制器让变频器选择45Hz。假如变频器选择45Hz时，水位继续由3XK下降到2XK的位置，当T≯60min时，控制器让变频器选择0Hz；当T≮240min时，控制器让变频器仍选择45Hz不变。如表1所示。