油田外输油恒液位控制系统.doc

河北理工大学毕业设计说明书 第37页 共37页摘 要油田中转站储运系统的油品移动量为加工量的五倍，油库的收付油业务量也很大。可见罐区油品的进出、收付是非常频繁的，由此引发的事故也较多，特别是油罐的油品溢出事故更为屡见不鲜。油品的溢出不仅造成经济损失，污染环境，而且还可能引发失火、爆炸等恶性事故，因此油田中转站液位是极为重要的工艺参数。本系统是检测液位这个重要的工艺参数，并根据现有的控制经验而设计的。传统的电机都是在工频状态下工作，要调节流量都是经过管路上的阀门开度大小来调节。这样反复的调节阀门开度的方式，能量损失比较大，现改为通过变频器调节电机转速来控制流量，以实现液位的自动控制。通过变频器对电机无级调速，由电机的转速变化实现流量控制，从而达到液位的控制要求。由控制转速的方法调节流量代替出口阀门开度，这种调节流量的方法大大节省了电能。在本设计中，闭环控制系统采用美国艾默生公司生产的EV2000系列通用变频器，在原有单一的工频控制系统的基础上，根据变频调速原理，设计加入变频控制柜，使外输油系统实现恒液位变频闭环控制。本系统由一台变频器，两台电机和带有防爆系统的液位计以及一些配套设备组成。变频器技术与传统的交流拖动系统相比，利用变频器对交流电机进行调速控制，有许多优点，如节电、容易实现对现有电机的调速控制、可以实现大范围内的高效连续调速控制、实现速度的精确控制。容易实现电机的正反转切换，可以进行高额度的启动与停止，可以进行电气制动，可以对电机进行高速驱动。变频器保护功能很强，在运行过程中能随时检测到各种故障，并显示故障类别，如电网瞬间电压降低，电网缺相，直流过电压，功率模块过热，电机短路等，并立即封锁输出电压。这种“自我保护”的功能，不仅保护了变频器，还保护了电机，使电机不易损坏。 控制面板简单易懂，使操作非常方便，并且具有可靠的运行状态，从而节省人力、物力。关键词：变频器；变频调速；电机；节能AbstractIn transfer and storage system of oil field, the transferred amount of oil is five time as that of produced. Meanwhile, the working load of both oil import and export is extremely big. It is obvious that, oil import and export, income and payout are quite frequent. For this reason, the probability of causing an accident is also high, especially, some accidents which caused by oil overflow are common occurrence. When such an accident happens, what we lost was not only some economic cost, but also the environment we are living in. Moreover, some more terrible accidents like fire and explosion may come with overflow. Therefore, the liquid level parameter of an oil transfer station is one of the most significant craftwork parameters. This system aims at liquid level, such an important parameter, designed basing on existing control experience. Such reduplicate regulation method will lead to a certain amount of energy waste. Here, we control the flux by adopted a frequency converter which can adjust the rotating speed of the motor. That will realize automatic control of liquid level. This system from a set change Pin machine, two set electrical engineering with take a liquid of have the flameproof system to account and some kit equipments constitute. Change the Pin machine technique and tradition of exchanges drag along to move system to compare, make use of change machine to exchanges the electrical engineering carry on adjust soon control, easy realization to adjust of existing electrical engineering soon control, can realization inside big scope of efficiently continuous adjust control, realization speed of precision control. Change machine protection the function be very strong, in the movement the process ability at any time examination arrive various break down, and manifestation break down category, such as charged barbed wire net moment the electric voltage lower, the charged barbed wire net lack mutually, the direct current conduct electricity to press, power mold piece lead hot, electrical engineering short circuit etc.Key words: Frequency converter，Frequency conversion speed，Motor，Energy saving0 前 言目前在中、小型化工企业，储罐液位的控制大多采用气动薄膜调节阀来控制其进料量或出料量，从而保证液位保持在规定范围内，但对于易结晶、粘稠的介质(如饱和盐水、糊状树脂、原油等) 就不太适用，特别是需要频繁调节的系统中。原因是阀门经常堵塞，流通量变小，仪表人员维修量大以及损耗能源大，为解决这一问题，采用变频器代替调节阀对液位进行控制实现了更好的稳定性和节能效果并且操作简单。随着电力、电子技术以及工业自动化控制技术的发展，使得交流变频调速系统在工业电机拖动领域得到了广泛应用。另外，由于PLC的功能强大、容易使用、高可靠性，常常被用来作为现场数据的采集和设备的控制，因此变频器控制是现代工业节能、可靠和安全的首选仪器。在石油中转站中，石油经过开采排放到储油罐中，又在罐中储存一段时间后才往外输送，这时要求控制流入量与流出量，使两者相等（即恒液位控制）。本系统选择了具有防爆功能的UFC型磁翻转液位计进行液位检测，将检测到的液位值经过变送送至变频器，然后通过变频器内部PID计算从而控制电机的转速，以达到控制效果。交流变频调速技术是集电子、自动控制、微电子、电机学等技术之大成的一项先进技术。它以其优异的调速性能、显著的节能效果被广泛应用在各个领域，是电气传动的发展方向。随着电力电子技术的飞速发展，电力电子器件的理论研究和制造工艺水平的不断提高，电力电子器件在容量、耐压、特性和类型等方面得到了很大的发展，变频调速技术已日臻完善。进入90年代电力电子器件向着大容量、高频率、响应快、低损耗的方向发展。作为应用现代电力电子器件与微型计算机技术有机结合的交流变频调速装置，随着产品的开发创新和推广应用，使得交流异步电动机调速领域发生一场巨大的技术革命。交流变频调速装置不仅仅可以大幅度节能，而且在改善机械性能、实现完善的自动控制、环境保护等多方面都有显著的效果。现代楼宇自控中，采用变频调速技术将会改善系统的品质，并产生巨大的经济效益。与其他调速方式相比，交流调速的主要优势在于：1. 节约电能，特别是在风机，水泵等设备的节能运行中，节能效果显著；2. 卓越的调速性能，提高了工艺自动化水平。本系统基于工艺流程与经济方面的考虑，最后选择了EV2000变频器进行控制。此系统由一台变频器、两台电机和具有防爆系统的液位变送调解器组成。液位给定值可以通过变频器进行给定，并与储油罐中检测的液位进行比较，根据液位增、减情况，通过变频器内部PID计算使电机增速或减速运行，从而控制流量。如果变频器发生故障，则可以切换到常规工频电源传动的定速运行，利用阀门控制流量。本系统有如下特点： 节能，可实现节电30%60%，能实现绿色用电。 占地面积小，投入少，效率高。 配置灵活，自动化程度高，功能齐全，灵活可靠。 运行合理，由于是软起动和软停止，不但可以消除水锤效应，而且电机轴上的平均扭矩和磨损减小，减少了维修量和维修费用。 可远程控制，节约操作人员。 具有防爆系统，确保工作的安全性。 储油罐的液位显示器通过数字显示可直接告知用户油罐内油位的高低。 油罐的液位控制器控制输油泵启停，根据检测值和给定值相比较去控制电机 的转速从而保证了油罐的液位。 系统内配置两台输油泵，一用一备，当一台泵出现故障时，另一台泵可自动开启或一台泵不够用时，另一台也自动启动；同时系统可以人为的指定任意一台泵在一定时间内主运营，用以调整两台泵的均匀磨损，确保系统长期、正常的运行。 控制面板简单易懂，操作容易。1 变频器调速原理1.1 变频调速原理1.1.1 变频调速工作原理 变频器是一种电力电子装置，通过将固定的电源电压和频率转变为可变量，实现对三相交流电机的无级调速控制。自上世纪九十年代以来，随着信息技术和电力电子技术的飞速发展，交流变频传动技术得到成熟和完善。它集自动控制、信息技术、电力传动等技术与一身，以优良的调速性能、显著的节能效果被广泛应用。根据电机学可知，交流电动机的同步转速即电机旋转磁场的转速为:式中: - 同步转速（RPM）- 定子频率(HZ)- 极对数而异步电动机的轴转速为:式中: s - 异步电动机的转差率由此可见，在维持交流电机磁通恒定的情况下，改变交流电动机的供电频率就可以改变其同步转速，实现调速的目的。1.1.2 调速控制方式a、电源频率低于工频范围调节电源的工频在我国为50Hz，电机定子绕组内的感应电动式为 =44.4式中 W 定子绕组的匝数绕组系数电机每极磁通定子电压 与定子绕组感应电动势 的关系为= +式中 定子绕组每相阻抗定子绕组电流若忽略定子压降 ，则 =44.4，把上式整理成=KK=4.44W式中 K 比例系数。则 =电动机电磁转矩M与成正比，若下调电源频率，同时也下调，使比值保持为恒定量，则磁通不变，因此，转矩也保持常量，此时电动机拖动负载的能力不发生改变，这种控制方式称为恒磁通调压调频调速，也叫恒转矩调速。b、电源频率高于工频范围调节由于使电源频率增加，变小，而不能高于额定电压，在该控制方式中保持不变，由于频率变高，由上式知道变小，电磁转矩M也变小，但电源频率增加导致电动机转速n增加，设电动机角速度=2n，电动机的功率P是电磁的转矩M与角速度的乘积 P= M调节过程中，使频率与转矩的变化成一定协调关系，从而保持电动机功率为恒定量，即功率不发生变化，这种升频定压调速为恒压调速。c、转差频率控制三相异步电动机中，定子与转矩之间的圆周空隙内有一定旋转磁场，转速为，电机转子实际转速为，(-)是转子与旋转磁场之间的相对切割速度，对频率、电压进行协调控制，使不变，此时磁通不变的条件下，电磁转矩M与成正比。对频率进行调节，既调节了(-)，因此，在实际转速调节时也实现了转矩的调节。1.2 变频器的控制原理1. V/F控制早期通用变频器大多数为开环恒压比(V/f=常数)的控制方式。其优点是控制结构简单、成本较低，缺点是系统性能不高，比较适合应用在风机、水泵调速场合。具体来说，其控制曲线会随着负载的变化而变化；转矩响应慢，电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降稳定性变差等。V/f恒定，速度开环控制的通用变频调速系统和滑差频率速度闭环控制系统，基本上解决了异步电机平滑调速的问题。然而，当生产机械对调速系统的动静态性能提出更高要求时，上述系统还是比直流调速系统略逊一筹。原因在于，其系统控制的规律是从异步电机稳态等效电路和稳态转矩公式出发推导出稳态值制，完全不考虑过渡过程，系统在稳定性、起动及低速时转矩动态响应等方面的性能尚不能令人满意。2. 矢量控制它是上世纪七十年代初由西德 F.Blasschke 等人首先提出，以直流电动机和交流电动机比较的方法分析阐述了这一原理，由此开创了交流电动机等效直流电动机控制的先河4。它使人们看到交流电动机尽管控制复杂，但同样可以实现转矩、磁场独立控制的内在本质。矢量控制的基本点是控制转子磁链，以转子磁通定向，然后分解定子电流，使之成为转矩和磁场两个分量，经过坐标变换实现正交或解耦控制。但是，由于转子磁链难以准确观测，以及矢量变换的复杂性，使得实际控制效果往往难以达到理论分析的效果，这是矢量控制技术在实践上的不足。此外.它必须直接或间接地得到转子磁链在空间上的位置才能实现定子电流解耦控制，在这种矢量控制系统中需要配留转子位置或速度传感器，这显然给许多应用场合带来不便。3. 直接转矩控制1985年德国鲁尔大学 Depenbrock 教授首先提出直接转矩控制理论(Direct Torque Control简称DTC) 5。直接转矩控制与矢量控制不同，它不是通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量来控制。转矩控制的优越性在于:转矩控制是控制定子磁链，在本质上并不需要转速信息；控制上对除定子电阻外的所有电机参数变化鲁棒性良好，所引入的定子磁键观测器能很容易估算出同步速度信息。因而能方便地实现无速度传感器化。这控制方法被应用于通用变频器的设计之中，是很自然的事，这种控制被称为无速度传感器直接转矩控制。然而，这种控制依赖于精确的电机数学模型和对电机参数的自动识别，通过ID运行自动确立电机实际的定子阻抗互感、饱和因素、电动机惯量等重要参数，然后根据精确的电动机模型估算出电动机的实际转矩、定子碰链和转子速度，并由磁链和转矩的Band-Band控制产生PWM信号对逆变器的开关状态进行控制。这种系统可以实现很快的转矩响应速度和很高的速度、转矩控制精度。1.3 变频器选型及选型注意事项1.3.1 变频器选型1. 变频器选型EV2000 - 4T0750G额定电流：157A（额定输入电流）额定电压：380V适配电机：75KW额定容量：100KVA额定输出电流：152A1.3.2 变频器物理环境1.工作温度10变频器内部是大功率的电子元件，极易受到工作温度的影响，产品一般要求为055，但为了保证工作安全、可靠，使用时应考虑留有余地，最好控制在40以下。在控制箱中，变频器一般应安装在箱体上部，并严格遵守产品说明书中的安装要求，绝对不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器的底部安装。 2.环境温度温度太高且温度变化较大时，变频器内部易出现结露现象，其绝缘性能就会大大降低，甚至可能引发短路事故。必要时，必须在箱中增加干燥剂和加热器。 3.腐蚀性气体11使用环境如果腐蚀性气体浓度大，不仅会腐蚀元器件的引线、印刷电路板等，而且还会加速塑料器件的老化，降低绝缘性能，在这种情况下，应把控制箱制成封闭式结构，并进行换气。 4.振动和冲击装有变频器的控制柜受到机械振动和冲击时，会引起电气接触不良。这时除了提高控制柜的机械强度、远离振动源和冲击源外，还应使用抗震橡皮垫固定控制柜外和内电磁开关之类产生振动的元器件。设备运行一段时间后，应对其进行检查和维护。 5.电气环境a、防止电磁波干扰变频器在工作中由于整流和变频，周围产生了很多的干扰电磁波，这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。因此，柜内仪表和电子系统，应该选用金属外壳，屏蔽变频器对仪表的干扰。所有的元器件均应可靠接地，除此之外，各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆，且屏蔽层应接地。如果处理不好电磁干扰，往往会使整个系统无法工作，导致控制单元失灵或损坏。 b、防止输入端过电压变频器电源输入端往往有过电压保护，但是，如果输入端高电压作用时间长，会使变频器输入端损坏。因此，在实际运用中，要核实变频器的输入电压、单相还是三相和变频器使用额定电压。特别是电源电压极不稳定时要有稳压设备，否则会造成严重后果。接地，变频器正确接地是提高控制系统灵敏度、抑制噪声能力的重要手段，变频器接地端子E(G)接地电阻越小越好，接地导线截面积应不小于2mm2，长度应控制在20m以内。变频器的接地必须与动力设备接地点分开，不能共地。信号输入线的屏蔽层，应接至E(G)上，其另一端绝不能接于地端，否则会引起信号变化波动，使系统振荡不止。变频器与控制柜之间应电气连通，如果实际安装有困难，可利用铜芯导线跨接。 c、防雷在变频器中，一般都设有雷电吸收网络，主要防止瞬间的雷电侵入，使变频器损坏。但在实际工作中，特别是电源线架空引入的情况下，单靠变频器的吸收网络是不能满足要求的。在雷电活跃地区，这一问题尤为重要，如果电源是架空进线，在进线处装设变频专用避雷器(选件)，或有按规范要求在离变频器20m的远处预埋钢管做专用接地保护。如果电源是电缆引入，则应做好控制室的防雷系统，以防雷电窜入破坏设备。实践表明，这一方法基本上能够有效解决雷击问题。1.4 EV2000通用变频器介绍1.4.1 简介EV2000采用独特的控制方式实现了高转矩、高精度、宽调速驱动，满足通用变频器高性能化的趋势；具有超出同类产品的防跳闸性能和适应恶劣电网、温度、湿度和粉尘能力，极大提高产品可靠性；EV2000是业界首次将客户通用需求与客户个性化需求、行业性需求有机融合的革命性产品，实用的PI、简易PLC、灵活的输入输出端子、脉冲频率给定、停电和停机参数存储选择、频率给定通道与运行命令通道捆绑、零频回差控制、主辅给定控制、变频控制、定长控制等，为设备制造业客户提供高集成度的一体化解决方案，对降低系统成本，提高系统可靠性具有极大价值；EV2000通过优化PWM控制技术和电磁兼容性整体设计，满足用户对应用场所的低噪音、低电磁干扰的环保要求。1.4.2 EV2000的主要优点 1. 应用方便1）EV2000系列采用先进的工艺，模块化的设计，维护更加方便。2）中英文液晶操作面板，更符合中国人的操作习惯。3）主控板采用表面贴装（SMT）工艺，外层涂覆三层防护漆，防尘、防潮、防霉。4）采用TI公司最新电机控制专用高速数字信号处理器（DSP），高效完成电机实时控制算法。5）主回路连接采用镀镍铜排，防锈蚀。采用正负母线重叠工艺，分布电感小，极大提高模块安全性和整机可靠性。6）主电路采用最新的智能功率模块（IPM）、集驱动、保护、功率变换于一体，大大提高整机可靠性；2. 高性能a）宽电压工作范围；b）额定电压20%，适应恶劣电网环境；c）优化的PWM算法和死区补偿技术；d）0.5Hz满转矩输出，输出电流波形好，适合大惯性负载的直接启动；e）具有检测电机转速和方向的再启动功能：特别适合对各种风机的平滑启动。3. 低成本内置具有7段速度的简易PLC功能，每段时间最长达6小时，适合纺织机械等的匀降速控制和周期运行控制；自带脉冲编码器（PG）反馈卡，适合高精度速度控制的需求；7.5KW以下内置制动单元内置PI、直接提供24V电源，方便组成多种闭环控制系统。4. 网络化标准RS485接口或PROFIBUS现场总线接口，开放的通信协议，方便地实现网络化控制。5. 客户化a)可选中英文液晶操作面板，带外引和热插拔功能，操作更方便灵活；b)容许电网波动范围：额定电压20%； c)输出频率范围：0400Hz；d)频率精度：0.01%最高频；e）显示方式：四位LED显示，LCD（中/英）+ LED可选；f）核心硬件：IPM + DSP + MCU；g）PWM控制方式：电压矢量控制；h）防护等级：IP20；i）安装方式：5.5KW90KW 壁挂 110KW220KW 装机装柜；g）走线方式：5.590KW 下进下出 110KW220KW 上进下出显示方式：四位LED显示，LCD（ 中/英 ）+ LED 可选表1 变频器型号及各项指标变频器型号适配电机KWAmmBmmHmmWMmDmm安装孔径mmEV2000 - 4T0055G5.51503453592402167EV2000 - 4T0075G7.51503453592402167EV2000 - 4T0110G111804214352602267EV2000 - 4T0150G151804214352602267EV2000 - 4T0185G18.51804214352602267EV2000 - 4T0220G222004865003102527EV2000 - 4T0300G302506006223602559EV2000 - 4T0370G372506006223602559EV2000 - 4T0450G45270637.566040826510EV2000 - 4T0550G5530074777046830110EV2000 - 4T0750G7530074777046830110EV2000 - 4T090G90460990105556540010EV2000 - 4T1100G110460990105556540010EV2000 - 4T132G132460990105556540010EV2000 - 4T1600G160G4601230129556540010EV2000 - 4T2000G2004601390145556540010EV2000 - 4T2200G2204601390145556540010柜式机机座的安装尺寸为 255 529 mm项目EV2000 - 4TG / EV2000 - 4TP输入额定电压；频率变动容许值三相，380 V；50 Hz /60 Hz电压： 20 ，电压失衡率 3 %；频率： 5 输出额定电压频率过载能力380 V 0 Hz 400 Hz G 型：150 % 额定电流 1 分钟，180 % 额定电流 1 秒； P 型：110 % 额定电流 1 分钟，140 % 额定电流 1 秒主要控制功能调制方式控制方式频率精度频率分辨率启动频率转矩补偿转矩提升V/F 曲线加减速曲线制动点动多速运行内置 PI内置计数器自动节能运行自动电压调整(AVR)优化空间电压矢量 PWM 调制 V/F 控制数字设定：最高频率 0.01 %；模拟设定：最高频率 0.2 %数字设定：0.01 Hz；模拟设定：最高频率 0.1 %0.1 Hz 60 Hz自动转矩补偿，范围：0.1 % 30.0 %手动转矩提升，范围： 0.1 % 30.0 %任意设定 V/F 曲线两种曲线：直线和任意 S 曲线；四种加减速时间可选直流制动，外接能耗制动点动频率范围：0.1 Hz 60 Hz；点动加减速时间可设内置 PLC 编程多速运行；外接端子控制多速运行可方便地构成简易自动控制系统配合内置 PLC，可实现生产线自动控制根据负载情况，自动改变 V/F 曲线，实现节能运行当电网电压变化时，能自动适当地改变基本频率，保证电机的负载能力运行功能运转命令给定频率设定输入信号输出信号面板给定；外接端子给定；上位机给定 数字设定；模拟电压设定；模拟电流设定；上位机串行通讯设定正、反转指令；点动选择；多段速度控制；自由停车；EMS(异常停止) 故障报警输出 ( 250 V / 2 A 触点 )；开路集电极输出显示四位数码显示中文液晶显示外接仪表显示设定频率；输出频率；输出电压；输出电流；电机转速；负载线速度中文提示操作内容输出频率；输出电流 ( 均为 0 10 V DC 输出 )保护功能过流保护；过压保护；欠压保护；过热保护；过载保护；缺相保护任选件中英文液晶显示键盘；制动组件；输入输出电抗器；远程电缆；通信总线适配器等环境使用场所海拔高度环境温度湿度振动存储温度室内，不受阳光直晒，无尘埃、腐蚀性气体、可然性气体、油雾、水蒸汽、滴水或盐分等低于1000米 -10 +50 ( 环境温度大于 40 ，请取下上盖板 )20 % 90 % RH，无水珠凝结小于 5.9 米/秒2 ( 0.6 G )20 +60 结构防护等级冷却方式IP20 强制风冷安装方式壁挂式2 低压元气件选型2.1 UFC型柱式球式定向反光磁翻转液位计1. 用途与特点UFC型柱式定向反光磁翻转液位计和球式磁翻转液位计，适用于石油、化工、冶金、食品、酿酒、医药、化学纤维、化肥及环保电力给水等工业部门。用以测量有压容器或开口容器内液体的液位，液位计可就地直接指示液位亦可附加液位极限报警器和远传，实现远距离液位报警和监控。本液位计还具有能测量腐蚀性介质及高工作压力下的业务和常温下流动性差及两种不同比重液体介面的特点，根据用户要求采用防腐蚀金属材料或非金属材料制作的防腐型液位计及测量常温下流动性差而制作的带有蒸气加热的液位计和高压型液位计。特别是UFC型柱式定向反光磁翻转液位计，它有测量精度高，磁效应高、翻转灵活，红、白两色不退色，适宜在光线暗的场所应用，夜间可观察等特点。本液位计结构简单维修方便，一般都采用不锈钢1Cr18Ni9Ti材料及各种耐腐材料，本液位计被测介质与指示系统是分离的，具有良好的密闭性。仪表指示为红白两色的反光柱与球式，并以厘米、分米、米为单位的刻度指示盘，指示明显醒目是本液位计独自特点。 2. 工作原理在与容器连接的连通管内，浮筒随着管内的液面上升、下降从而反映容器的液位变化，然后通过浮筒内的磁钢，将液位的变化传输到红、白指示反光柱上。液位上升时，红半萤光柱连续翻向外面，液位下降时，白半反光柱连续翻向外面。根据红半反光柱指示的液位高度读出具体数值。 3. 技术数据及规格 1）工作温度： -2050oC和150500 oC 2）介质粘度：0.04PaoS 3）防腐型液位计根据用户要求可采用聚氯乙烯PVC或玻璃钢及ABS工程塑料或无磁性的各种金属材料。 4）介质比重应大于等于0.5g/cm3，小于等于2g/cm3。当介质比重范围高于2g/cm3或低于0.5g/cm3时用户可提出协商解决。 5)工作压力：02.45Pa 6)带蒸气加热套型液位计的加热套，可承受压力0.6MPa。 7)该液位计还可以测量两种不同介质比重液体的介面。 8)带有FZC系列液位报警传感器。2.2 URGB型系列磁翻转液位传感器、变送器 1. 概述 URGB型系列磁翻转液位传感器、变送器，为本质安全防爆型，防爆标志为ibIICT4。它与JHA-B型安全栅及LS-2型智能液位仪组成本安型防爆液位测量系统。由于传感器与液体介质非直接接触，抗腐蚀性能强，结构简单、安装、调整、检修方便等特点。适用于石油、化工、冶金、食品、酿酒、医药、化学纤维、化肥、环保、电力等部门。用以测量容器内液体液位，以实现远距离信号传输及监控配套设备。 2. 工作原理 URG-B型系列液位传感器与UFC系列柱式磁翻转液位计作用于同一磁耦合系统中。当容器中液位发生变化时，液位计中磁浮子随液位同步移动，其磁力同时使液位传感器中的干簧管同步变化，并将其转换为电阻信号，从而实现通过检测阻值的大小而测知液位高低。 3. 技术参数 1)传感器测量范围：350-6000mm 2)远传信号传感器误差与准确度：传感器的现场显示指示误差10mm20mm30mm50mm传感器的远传信号准确度等级11.52.54 3)传感器输出信号：a、电阻信号输出 b、4-20mA二线制标准电流信号输出 4)工作环境大气条件 a、温度：-200C -550C b、相对湿度：90% c、大气压力：86KPa-106KPa d、工作磁感应强度：10-20MT（无环境磁现象）4. 系统连接二次仪表安全栅液 位传感器安全区危险区图1 系统连接图2.3 LS-2型智能光柱液位显示控制仪1. 概述LS-2型智能光柱液位显示控制仪集国内同类仪表之优点，并引入先进的智能化技术。仪表的量程可以在线修改；由于仪表采用了E2pROM 存储器是的仪表的报警值和仪表的软件组态在掉电时自动保存在存储器中，待仪表恢复供电时仪表设定值即恢复。通过亮度对比的方式，在光柱上清晰的显示出四线报警的位置。该仪表与磁翻转液位计配套使用，可实现对液位远传指示、自动控制几声光报警。2. 主要技术指标1)输入信号，电阻信号： 4-20mADC2)输出信号：4-20mADC3)测量精度：0.5% 4)工作环境：温度 0-50 0C 相对湿度 85%5)A/D分辨率：4位半6)采样周期：1秒7)显示方式：4位LED；101段LED光柱8)输出负载电流带负载能力：0-10mA 0-1509)输出电流精度，0.5（与输入信号隔离）10)报警输出电接点容量：AC220V 2A11)供电电源：AC220V1050HZ12)整机功耗：12 VA13)整机重量：1Kg14)外形尺寸：80160160 mm(竖式)15)开孔尺寸：76152 mm(竖式)3.仪表工作原理本仪表采用MCS-51单片机为中央处理器，应用程序存储在单片计算机内，以表面板采用了先进的塑料膜面板，所有的按键是全密封的薄膜开关且与面板置于一体，具有外形美观、性能可靠的特点，从变频器或传感器的模拟信号经变换、信号放大后，由A/D转换，最后由单片机计算机猜忌，并经计算和处理出相应的测量值。报警输出由单片计算机控制，经继电器输出，其接点有压敏电阻构成吸收电路，能有效克服接电火花对仪表的干扰。变送电流输出是经光电隔离、D/A变换和V/I变换成标准信号输出。仪表所有设定数据在仪表掉电时自动保护在E2PROM存储器中，仪表恢复供电时又将设定数据恢复，且掉电时间的长短不受限制。2.4 接触器2.4.1 接触器的结构及工作原理15接触器是一种用于频繁地接通或断开交直流主电路、大容量控制电路等大电流电路的自动切换电器。在功能上接触器除能自动切换外，还具有手动开关所缺乏的远距离操作功能和零压及欠压保护功能，但没有自动开关所具有的过载和短路保护功能。接触器生产方便，成本低，主要用于控制电动机、电热设备、电焊机、电容器组等，是电力拖动自动控制电路中使用最广泛的一种低压电器元件。按接触器所控制的电流种类可分为交流接触器和直流接触器两种。2.4.2 交流接触器的基本结构（1）电磁机构：交流接触器的电磁机构由铁心(两侧柱端部嵌有短路环)、电磁线圈、衔铁、反作用力弹簧和缓冲弹簧等组成。衔铁的运动形式有绕轴转动的拍合式和直线运动的直动式，衔铁直线运动式又可分为正装直动式和倒装直动式（即触头在电磁机构的下方）。（2）触头系统：交流接触器的触头可分为主触头和辅助触头。主触头用于接通、断开电流较大的负荷电路即主电路。所以，主触头截面积较大，一般为平面型。辅助触头截面积较小，一般为球面型，用于接通、断开控制电路、信号电路等。交流接触器的主触头多为常开触头，辅助触头则有常开触头及常闭触头两种。交流接触器的触头有桥式双断点和指式单断点等型式。（3）灭弧装置：交流接触器的主触头在切断具有较大感性负荷的电路时，动、静触头间会产生强烈的电弧，灭弧装置可使电弧迅速熄灭，减轻电弧对触头的烧蚀和防止相间短路。交流接触器的灭弧装置有栅片灭弧、电动力灭弧、纵缝灭弧、磁吹灭弧等几种。2.4.3 接触器的主要技术参数1、额定电压（1）接触器铭牌额定电压是指主触点上的额定电压。通常用的电压等级为：交流接触器：127V, 220V，380V，500V等档次。如某负载是380V的三相感应电动机，则应选380V的交流接触器。（2）额定工作电压：额定工作电压是与额定工作电流共同决定接触器使用条件的电压值，接触器的接通与分断能力、工作制种类以及使用类别等技术参数都与额定电压有关。对于多相电路来说，额定电压是指电源相间电压(即线电压)。另外，接触器可以根据不同的工作制和使用类别规定许多组额定工作电压和额定电流的数值。例如：CJ10-40型交流接触器，额定电压为220V时可控制电动机为11kW，额定电压为380V时可控制电动机为20kW。（3）额定绝缘电压：额定绝缘电压是与介电性能试验、电气间隙和爬电距离有关的一个名义电压值，除非另有规定，额定绝缘电压是接触器的最大额定工作电压。在任何情况下，额定工作电压不得超过额定绝缘电压。2、额定电流（1）额定电流：接触器铭牌额定电流是指主触点的额定电流。通常用的电流等级为：直流接触器：25A，40A，60A，100A，250A，400A，600A。交流接触器：5A，10A，20A，40A，60A，100A，150A，250A，400A，600A。上述电流是指接触器安装在敞开式控制屏上，触点工作不超过额定温升，负载为间断长期工作制时的电流值。所谓间断长期工作制是指接触器连续通电时间不超过8h。若超过8h，必须空载开闭三次以上，以消除表面氧化膜。如果上述诸条件改变了， 就要相应修正其电流值。具体如下：当接触器安装在箱柜内，由于冷却条件变差，电流要降低1020%使用； 当接触器工作于长期工作制，而且通电持续率不超过40%；敞开安装，电流允许提高1025%；箱柜安装，允许提高510%。介于上述情况之间者，可酌情增减。 （2）使用类别是根据接触器的不同控制对象在运行过程中各自不同的特点而规定的。不同使用类别的接触器对接通、分断能力以及电寿命的要求是不一样的。使用类别代号见表9所示。3、线圈的额定电压通常用的电压等级为：直流线圈：24V，48V，220V，440V。 交流线圈：36V，127V，220V，380V。选用时一般交流负载用交流接触器，直流负载用直流接触器，但交流负载频繁动作时可采用直流吸引线圈的接触器。通常采用的是直流110V，220V；交流127V，220V，380V。直流接触器断开时产生的过电压可达1020倍，故不宜采用高电压等级（440V已停止生产）。2.4.4 交流接触器简介1. 适用范围CJ12系列交流接触器，主要用于交流50，额定工作电压至380，额定工作电流100600A的电力系统中，供冶金、轧钢及起重机等电气设备作为远距离频繁地接通与分断电路和起动、停止、反向及反接制动电动机等之用。 2. 型号及意义 图2 型号及意义3. 结构特点本接触器为转动式平面布置条架结构。主触头系统居中，电磁系统居右，辅助触头居左，以便于触头的更换和维护。接触器的交流电磁系统由双形电磁铁及吸引线圈组成，衔铁及磁系统均装有缓冲装置，用以减小磁系统吸合瞬间的碰撞应力和触头振动以及释放时的反弹现象，并能较大限度地提高电寿命及机械寿命。还装有可翻转的停挡，结构布置便于监视和维修。主触头为单断点指形触头，配有纵缝陶土灭弧罩，具有良好的灭弧性能。CJ12、CJ12F仅灭弧结构不同。辅助触头为双断点桥式触头。有透明防护罩，其常开常闭触头可按表1任意组合。表2 CJ12 系列接触器技术参数接触器型号额定绝缘电压V约定发热电流A额定工作电流A机械寿命（） 电寿命（AC-2）（）每小时操作循环数次/h辅助触头配用熔断器型号AC-1AC-2 AC-4控制功率约定发热A数量常开常闭CJ12-10038010010010030015600300 AC-151000VADC-1390W 102345 4321RT16-250CJ12-150150160160RT16-315CJ12-250250250250RT16-400CJ12-40040040040010010RT16-500CJ12-600600600480RT16-6302.5 断路器低压断路器俗称自动空气开关，是低压电网中的主要电器开关之一，它不仅可以接通和分断正常负载电流、电动机工作电流，而且可以接通和分断短路电流。主要用在不频繁操作的低压配电线路或开关柜（箱）中作为电源开关使用，并对线路、电气设备及电动机等实行保护，当它们发生严重过电流、过载、断路、断相、漏电等故障时，能自动切断电路，起到保护作用，应用十分广泛。1. 断路器的结构如下a、触头和灭弧系统，这一部分是执行电路通断的主要部件。b、具有不同功能保护的各种脱扣器，有不同功能的脱扣器可以组成不同性能的低压断路器。c、自由脱扣器和操作机构，这一部分是联系以上两部分的中间传递部件。2. 断路器的工作原理低压断路器的主触头一般由耐弧合金（如银钨合金）制成，采用灭弧栅片灭弧。主触头是由操作机构和自由脱扣器操纵其通断，可用操作手柄操作，也可用电磁机构远距离操作(见图3)。在正常情况下，触头可接通、分断工作电流，但出现故障时能快速及时的切断高达数十倍额定电流的故障电流，从而保护电器设备。其工作原理如下：自由脱扣机构2 是一套连杆机构，但主触头1闭合后，自由脱扣机构将主触头所在合闸位置上。如果电路中发生故障，自由脱口机构就在有关脱扣器的操作下动作，使脱钩断开。过电流脱扣器（也称为电磁脱扣器）3的线圈和热脱扣器5的热元件与主电路串联。当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，从而带动主触头断开主电路，动作特性具有瞬时特性或定时限特性。断路器过电流脱扣器分为瞬时脱扣器和复式脱扣器两种，复式脱扣器即瞬时脱扣器和过载脱扣器的组合。当电流过载时，热脱扣器（过载脱扣器）的热元件发热使双金属片向上弯曲，推动自由脱扣机构动作，动作特性具有反时限特性。当低压断路由于过载而断开后。一般应等待23min才能重新合闸，以使热脱扣器恢复原位，这也是嗲亚断路器不能连续频繁的进行通断操作的原因之一。过电流脱扣器和热脱扣器配合，热脱扣器担负主电路的过载保护功能，过电流脱扣器担负短路和严重过载故障的保护功能。欠电压脱扣器6的线圈和电源并联。当电路欠电压时，欠电压脱扣器的衔铁释放，也使自由脱扣机构动作。分离脱扣器4适用于远距离控制，实现远方控制断电路切断电源。正常工作时期，其线圈是断电的，当需要远距离控制时，按下启动按钮，使线圈通电，衔铁带动自由脱扣机构动作，使主触头断开。图3低压断路器工作原理图3 系统概述3.1 系统简介本系统在原有工频柜的基础上，设计加入变频控制柜。其由一台变频器、两台电机和带有防爆系统的液位计以及一些配套设备组成。变频器技术与传统的交流拖动系统相比，利用变频器对交流电机进行调速控制，有许多优点，如节电、容易实现对现有电机的调速控制、可以实现大范围内的高效连续调速控制