200吨级转子高速动平衡试验室真空抽气系统

断开的方式 这样既能降低机组成本 又有 利于提高机组运行的可靠性 在实际运用 中 机组控制电源开的时候 ＰＬＣ 送出一脉 冲信号 启动智能马达控制器的电源 机组 启动完成后 ３０ 分钟 关闭马达控制器的电 源 当机组任一泵出现故障时或开机条件不 足时 重新启动马达控制器电源 为泵的下 一次起动作准备 机组还设有直接／软起切 换旋钮 当智能马达控制器出现故障时 切 换到直接档 关闭控制器电源 机组可直接 起动 这样就避免了机组因智能马达控制器 故障而造成的停机 在正常运行中收到了良 好的效果 智能马达控制器控制原理见图 ２
２ ． 气 冷 式 罗 茨 真 空 泵 机 组 的 组 合
众所周知 气冷罗茨真空泵除具备普通 罗茨泵的优点外 如转速高 体积小 还 具有配带合适的电机及热交换器后 可在任
意的压力下起动 任意压差下运行 该系列 泵不但可以单独使用 而且也可以同其他泵 组成机组使用 当 LQ 系列中的泵处于机组 中间级时 需要用外热交换器达到热平衡 而当其处于机组最后一级或单泵使用时 均 可不带热交换器而依靠空气自然冷却 该泵 及机组可达到各种极限压力 气冷罗茨真空 泵尤其适用于下列情况下 a.负载特别大 b. 抽气时间要求短 c. 粗真空至高真空均 需要大抽速 d. 普通罗茨泵不能承受的载 荷
件和接线 尤为重要的是控制可靠性大为提
的压力及温度以及现场运行状态的参数载 入远程监控计算机 还要保证机组控制系统
System
的稳定性和安全性 通过综合考虑和比较
ＬＱ２５００ 的最大压差 ＰＬＱ２５００＝１０３８００ １－１２００／２５００ ＝５３９７６Ｐａ
机组控制系统设计采用德国 ＳＩＥＭＥＮＳ 公司 ＰＬＣ Ｓ７－２００ ＣＰＵ ２２６ 加 Ｉ／Ｏ 数字量扩展
M 3
M 3
M1
M2
M3
图 ２． ＪＺＱＨ２５００－２４ 真空机组智能马达控制 Ｆｉｇ．２ Ｔｙｐｉｃａｌ Ｗｉｒｉｎｇ Ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ＪＺＱＨ２５００－２４ Ｖａｃｕｕｍ Ｐｕｍｐ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｍａｒｔ Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ
在本系统中 与上位机的数据采集监控 及通讯联机是一个比较重要的问题 也是我 们解决的重点 Ｓ７－２００ 没有提供现成的通 讯协议 但它提供了一个开放的 ＲＳ ４８５ 的 通讯端口 通过这个自由通讯口 利用强大 的编程功能 我们采用了一个主从协议 Ｍｏｄｂｕｓ ＲＴＵ 协议来进行组网 这就意味着一 个网络配置包括一个主设备 一台主机 和 一个或多个从设备 现场控制台 每个从 设备有不同的地址 主机给一个从机发送请 求 然后等待从机的响应 从机将回答此请 求已收到或出错 如果请求没有正确接收 到 则有象奇偶错或 ＣＲＣ 校验和 错这一 类的传送错误 此时从机将不响应 主机必 须在等待一个适当的时间重新发送请求
zj-08 ２ ０ ０ 吨级转子高速动平衡试验室真空抽气系统
尹宇兴 周雯 马计平 浙江真空设备集团有限公司 浙江 台州 ３１８０００
摘 要 叙述气冷罗茨真空泵机组应用于大容器的快速抽真空系统 可以提高抽气效率及其节 约维修费用以及 ＰＬＣ Ｍｏｄｂｕｓ ＲＴＵ 智能马达控制器等新技术在真空控制系统中的应用 关键词 气冷罗茨真空泵机组 大容器 ＰＬＣ 智能马达控制器 Ｍｏｄｂｕｓ ＲＴＵ
其他冷却水耗量=18L/min=1.08 m3/hr.
冷却水压力 0.25Mpa
罗茨泵
６． 电气控制原理
７． 气动挡板阀
机组自控系统由两套主舱抽气机组
ＪＺＱＨ２５００－２４ 简称 主抽 中间轴动
８． Ｈ３００ 滑阀泵 密封抽气机组 简称 油脱气机组 及供
９． 消声器 １０． 分离器
气压缩控制系统组成 真空系统 供气压缩 控制系统除外 拥有驱动电机 ８ 台 总装机 容 量 ７３０ＫＷ 其 中 主 抽 机 组 装 机 容 量 各
L3
L2
L1
PE
1 35
QF1
2 46
135 KM1
246
1 35 QF2
2 46
135 KM2
246
1 35 QF3
2 46
QF4
1 2
3 4
5 6
135 KM3
246
SMC
3 WB1 6
KM41 3 5
3
2 4 6 WB2 6
KM51 3 5 2 4 6 WB3
3 KM61 3 5 6 246
M 3
ＬＱ１２００ 的最大压差 ＰＬＱ１２００＝１０３８００
模块 Ａ／Ｄ 采集模块作为系统控制的核心
１－３００／１２００ ＝７７８５０Ｐａ
可满足系统自动顺序开车 停车 同时满足
ｂ）． 各泵所需的功率可由公式 Ｎ＝ Ｐ
逐级手动调试的要求
Ｓｔｈ／ 计算 取 ＝０．８５，
对于大容量电机的启动 传统的起动方
由于 ＰＬＣ 具有高可靠性及编程的灵活 性 为本控制系统的试制和调试提供了很大 的方便 ＳＩＥＭＥＮＳ ＰＬＣ 具有可靠的控制稳定 性 以及良好的可拓展性 能够很好的满足 本系统控制的要求 且与传统的继电器控制
及微机控制相比较 使用 ＰＬＣ 控制 操作更
简便 维护更容易 能够减少很多的电器元
New vacuum pumping system
for 200-ton rotor high-speed movable -balance testing vessel
Yin yu-xin Zhou wen Ma ji-ping
(Zhejiang Vacuum Equipment Group co., Ltd., Taizhou 318000, China) Abstract: The gas-cooled Roots vacuum pump system can be used to produce vacuum to a big vessel rapidly to raise pumping efficiency and reduce maintenance expenses greatly. Key words: gas-cooled Roots vacuum pump system; big vessel PLC Smart Motor Controllers
使生产瘫痪 而采用变频器又因为技术及价
４． 抽空时间计算
格等原因 在真空控制系统中 应用并不是
t1 = 2.3V S
10 5 lg
10 4
=
2.3
×
1000000 4600
lg
10 10
5 4
= 500秒
很实际 综合以上因素 在本系统对大容量 电机起动的设计中 采用了一种先进的起动
t
2
=
2.3
×1.25×
３５０ＫＷ 动密封机组 ３０ＫＷ 其中 ＬＱ１２００ 泵及
ＬＱ２５００ 泵的最大电动机容量为 １６０ＫＷ 考虑
图 1. ＪＺＱＨ２５００－２４ 真空泵机组系统
到控制元器件的多样性和联锁保护的复杂 性 以及用户对控制系统的具体要求 既要 现场控制 又要远程控制 还要把现场采集
Fig. 1 Sketch of JZQH2500-24 Vacuum Pump
自控系统具有各种保护功能 各种故 障显示以及机组启动参数的设置和调整功 能 主抽机组的开机条件有主舱的大小门 关到位 动密封机组的运行信号 冷却水 水压和气压的正常信号 只有所有条件满 足了才能正常开机 机组运行过程中 有 各种保护 冷却水或气源气压条件不满足 时 机组报警但不立即停机 一段时间内 如果冷却水或气源气压故障不解除 则机 组自动停机 当机组超温 过载 过流以 及电机堵转等出现损坏设备的故障时 机 组则立即停机 并把机组故障信号通过灯 光和文字送至显示屏 以待检修 具体控 制可见图 ３ 的系统流程图 ７． 实施结果
=1.5 158.75=238.125L/min=14.287m3/hr.
３． 温度传感器
LQ1200 气冷罗茨真空泵最大耗水量
４． 热交换器 ５． 溢流阀
=1.5 110=165L/min=9.9m3/hr. H300 滑阀真空泵冷却耗水量=1500L/
hr.=1.5m3/hr.
６． ＬＱ１２００ 气冷
1000000 4600
lg
10 4 103
= 625秒
技术 即智能马达控制技术 又称软起动器 起动技术 对系统大容量电机实现无级降压
t
2
=
2.3
×1.5
×
1000000 4600
lg
10 3 1.3 ×10
2
= 664秒
ｔ 总＝５００＋６２５＋６６４＝１７８９ 秒＝２９．８ 分钟
起动 消除起动转矩浪涌对电网的冲击 在 实际应用中 采用一台软起动器切换拖动数 台大容量电动机起动 正常运行时软起动器
Ｍｏｄｂｕｓ ＲＴＵ
１． 真空系统总体要求 200 吨高速动平衡试验室真空筒体仓直
径为 8.5 米 长 17 米 约 1000m3 容积 要求在真空泵机组启动工作后 30 分钟内将 筒体仓内从一个大气压抽至 133 Pa(1Torr) 并连续维持在 133 Pa 或小于 133 Pa 筒体密 封良好 漏气率可以忽略不计
1.1 真空泵机组性能要求 采用两套 ＪＺＱＨ２５００－２４ 气冷式罗茨真空
泵滑阀泵机组并联 每套泵机组的性能要求 如下 1.1.1 最大抽速 2300 L/min 1.1.2 极限真空 2 10-4Torr 1.1.3 最大耗水量 90 m3/h 1.1.4 设备振动不大于 0.05 mm 1.1.5 设备噪音不大于 90dB A 1. 2 机组供电及控制柜 1.2.1 控制柜满足给机组所配电机的供电要 求 1.2.2 所有逻辑控制采用 PLC 控制 可编程 控制器采用西门子 S7 系列产品
在实际实施过程中 我们定义 Ｍｏｄｂｕｓ ＲＴＵ 协议每次传送 ８ 位二进制字符 每个字 符也包括一个起始位 一个或两个停止位
Ｓ７－２００ 提供一个停止位 一个可选择的 奇偶校验位 考虑到实际缆线连接距离较 远 我们设定 Ｓ７－２００ 的传送速率为 ９６００ｂｐｓ， 偶校验 可以通过程序改变设置 这样就 有效的解决因缆线过长及屏蔽不好给通讯 带来的干扰
对于通讯的出错校验 我们对 Ｍｏｄｂｕｓ ＲＴＵ 协议使用了 ＣＲＣ 循环冗余检验 来进 行出错校验 信息在传收响应时用一张 ＣＲＣ 值表来加速 ＣＲＣ 的计算 这个 ＣＲＣ 表在 Ｍｏｄｂｕｓ 驱动初始化时 仅在第一次扫描时出 现 在 Ｖ 存贮器高端产生 做好 Ｍｏｄｂｕｓ ＲＴＵ 通讯协议后 我们把现场 要采集的各种压力 温度数据转化为标准电 流信号 ４－２０ｍＡ 送入 ＰＬＣ 模块 经过浮点数 运算后转化为实际值存入 Ｖ 存贮器中 一路 传给现场的显示屏监测 一路响应主机的请 求 所有的输入输出状态响应位按每字节 ８ 位打包 第一个输入／输出请求位于第一个 数据字节的 ＬＳ 位 如果请求的输入／输出数 不能被 ８ 除尽 则最后数据字节的 ＭＳ 位将 被填充成 ０
按上面的技术要求 决定采用两套 ＪＺＱＨ２５００－２４ 气冷式罗茨真空泵滑阀泵机组 并联 每套机组主要由 ＬＱ２５００ 气冷式罗茨 真空泵 ＬＱ１２００ 气冷式罗茨真空泵 热交换 器及 Ｈ３００ 滑阀真空泵组成 真空抽气系统 的控制采用 ＰＬＣ 控制 用压力传感器控制各 泵的启动及停车 为防止温度过高而可能对 组成真空抽气系统的 ＬＱ２５００ ＬＱ１２００ ＬＱ６００ 气冷罗茨泵造成损坏 用温度传感器对各台 泵进行过热保护 对各台泵实施过载保护 单套机组的系统图如图 １ 所示 ３． 气 冷 式 罗 茨 真 空 泵 承 受 的 最 大 压 差 及 所
ＮＬＱ２５００＝５３９７６ ２５００ １０－６ ０．８５＝１５８．７５Ｋｗ 式如星三角起动 自耦降压起动 频敏变阻
取电机功Βιβλιοθήκη Baidu １６０Ｋｗ
器起动都存在着对电网的二次起动电流冲
ＮＬＱ１２００＝７７８５０ １２００ １０－６ ０．８５＝１０９．９Ｋｗ 击 严重的将会导致整个电网的瞬时跳闸而
取电机功率 １１０Ｋｗ
需 的 配 用 功 率 a). 在 0~1 105Pa 的 压 力 范 围 由 公 式
P1S1=P2S2
各泵的理论最大压差分别如下
１． 压力传感器 5. 冷却水耗量计算 冷却水耗量按每 1Kw 耗水量 1.5L/min
２． ＬＱ２５００ 气冷 计算 则
罗茨泵
LQ2500 气冷罗茨真空 泵最大耗水量