苏显勇

（充矿煤化工程有限公司，山东 济宁 273500）

摘 要：为应对化工泵站高能耗与控制响应滞后的挑战，以某石化企业循环水系统为研究对象，通过构建可编程逻辑控制器与变频调速协同控制框架，建立了以最小能耗与稳定运行为目标的加权优化模型，采用粒子群优化算法实时求解最优频率分配方案。研究结果表明，该协同控制策略能有效替代传统阀门节流调节，实现泵组转速的智能协调与动态优化，显著降低系统运行能耗并提升压力稳定性，为化工泵站节能改造提供了可行的技术路径。

关键词：化工泵站；能耗优化;PLC控制；变频调速

随着化工行业节能减排要求日益严格，泵站系统的能耗控制成为关键技术难题。现有研究多集中在单·控制策略优化，缺乏系统性的协同控制方案，且在动态工况适应性方面存在明显不足。可编程逻辑控制器（Programmable LogicController,PLC)与变频调速技术的融合为解决这一问题提供了新途径。本文构建了PLC与变频调速协同控制框架，建立以最小能耗与稳定运行为目标的加权优化模型，通过实时监测与智能调节实现泵站系统的高效运行。

1 项目背景

某石化企业循环水系统包含6台离心泵，单泵功率为315kW，设计流量为1800m2/h，扬程45m。该系统采用传统的阀门节流调节方式，在实际运行中存在显著问题。通过现场测试发现，系统在75%负荷工况下运行时，阀门压损达到12m水柱，造成大量能量浪费。

为改善这一状况，企业引人分布式控制系统（Distribu-tedControl System,DCS）进行初步改造，但仅实现了基础的远程监控功能。由于缺乏智能化调节机制，系统响应时间长达180s，无法适应工艺流量的快速变化需求。此外，现有控制策略采用单点PID调节器，比例系数设定为0.8，积分时间为120s，但在多泵并联运行时出现振荡现象，影响系统稳定性。

2 化工泵站能耗分析

通过对该泵站系统的详细能耗测试，发现主要问题集中在控制方式的不合理性上。传统的阀门节流调节导致了严重的能量浪费，现场测量显示当节流阀开度调节至60%时，阀门两端产生18m水柱的压力差，这部分能量完全以无用功的形式消耗。由于缺乏变频调速装置，水泵始终在50Hz工频下运行，无法根据实际需求调整转速，当系统流量需求降低时只能依靠增大阀门阻力来实现流量控制”。功率分析仪检测结果显示，在低负荷工况下电机功率因数从额定的0.89下降至0.72，这种运行状态不仅增加了线路损耗，还使得电机长期处于低效率区间运行。整个控制系统缺乏智能化调节能力，响应滞后且无法实现多泵间的协调优化。

……