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渦街流量計是應用流體振蕩原理來測量流量的，流體在管道中經過渦街流量變送器時，在三角柱的旋渦發生體后上下交替產生正比于流速的兩列旋渦，旋渦的釋放頻率與流過旋渦發生體的流體平均速度及旋渦發生體特征寬度有關，可用下式表示：
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f＝Stv／d

式中:f為旋渦的釋放頻率，Hz；v為流過旋渦發生體的流體平均速度，m/s；d為旋渦發生體特征寬度，m；St為斯特羅哈數，無量綱，它的數值范圍為0.14－0.27。St是雷諾數的函數，St=fl/Re。
當雷諾數Re在102~105范圍內，St值約為0.2，因此，在測量中，要盡量滿足流體的雷諾數在102~105，旋渦頻率f＝0.2v/d。
由此可知，通過測量旋渦頻率就可以計算出流過旋渦發生體的流體平均速度v，再由式q=vA可以求出流量q，其中A為流體流過旋渦發生體的截面積。
當旋渦在發生體兩側產生時，利用壓電傳感器測出與流體流向垂直的交變升力變化，將升力的變化轉換為電的頻率信號，再將頻率信號進行放大和整形，輸出到二次儀表，進行累積、顯示。
二、渦街流量計的應用

1、渦用流量計的選擇

1渦街流量變送器的選擇

我公司在飽和蒸汽測量中采用合肥儀表總廠生產的VA型壓電式渦街流量變送器，由于渦街流量計量程范圍寬，因此，在實際應用中，一般主要考慮測量飽和蒸汽的流量不得低于渦街流量計的下限，也就是說必須滿足流體流速不得低于5m/s。根據用汽量的大小選用不同口徑的渦街流量變送器，而不能以現有的工藝管道口徑來選擇變送器口徑。

2壓力補償壓力變送器的選擇

由于飽和蒸汽管路長，壓力波動較大，必須采用壓力補償，考慮到壓力、溫度及密度的對應關系，測量中只采用壓力補償即可，由于我公司管道飽和蒸汽壓力在0.3－0.7MPa范圍，壓力變送器的量程選擇1MPa即可。

3顯示儀表選擇

顯示儀表智能流量顯示儀，具有溫壓補償、瞬時流量顯示和累積流量積算功能。

2、渦街流量計的多數設定

1儀表系統的設定，合肥K7M-DR30UE儀表總廠需設定的儀表
系數K可用下式表示：
K= 1000/K0K7M-DR30UE
式中：K0為渦街發生體在出廠時標定的儀表常數，L/脈沖；k的單位為脈沖數/m3。
2壓力補償壓力變送器的量程設定。
3壓力、流量報警上限設定。
3、渦街流量計的安裝

1渦街流量計盡量安裝在遠離振動源和電磁干擾較強的地方，振動存在的地方必須采用減振裝置，減少管道受振動的影響。
2直管段的配置，前后直管段要滿足渦街流量計的要求，所配管道內徑也必須和渦街流量變送器內徑一致。
4、渦街流量計使用注意事項

盡量減少管道內汽錘對渦街發生體的沖擊。振動較大而又無法消除時，不宜采用渦街流量計。

三、

渦街流量計在我公司投入使用后，克服了原孔板流量計諸多不足，對飽和蒸汽的測量更準確、更穩定，維護又方便，但值得注意的是測量飽和蒸汽流體流速不得低于5m/S，否則，流量計量值會偏低。
變頻器在造紙廠的節能改造
采用變頻器能提高紙機的運轉性能，進一步提高了經濟效益。
造紙機附屬設備的變頻器應用分析
造紙機的輔助設施包括以下幾個系統：供漿系統、白水系統、真空系統、壓縮空氣系統、化學品制備及傳送系統、供水系統、蒸汽系統等。為了使造紙機能夠連續均衡地運轉，它的輔助設施能力，一般應超過造紙機的大生產能力的15～30。
該處應用尚未引起足夠重視，這也是提高變頻器份額的有效手段和方法。
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1、供漿系統的變頻器應用
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供漿系統必須滿足下列幾個條件：
(1) 向造紙機輸送的漿料要穩定，誤差不能超過±5；
(2) 漿料的配比和濃度要穩定均勻；
(3) 貯備一定的漿料量，使供漿能力可以調節，以適應造紙機車速和品種的改變；
(4) 對漿料進行凈化精選；
(5) 處理造紙機各部分損紙。
通常情況下，供漿系統由供漿管路的漿泵、沖漿泵和凈化設施的壓力篩、除渣器組成，要達成以上五點目的，主要就是要對漿泵和沖漿泵從全速運行改造為速度可調節的變頻運行，終滿足供漿自動化。
以沖漿泵為例來說明變頻器的速度控制流程：該變頻控制宜采用雙閉環系統的速度控制方式，外環是速度閉環，內環是電流或轉矩閉環。沖漿泵速度的設定值一方面是由漿速和網速比變化而獲得，另一方面是來自于流漿箱的壓力控制器。前者是主調，后者是微調。紙機的漿速和網速比基本上是恒定的，因此紙機的網速一旦變化，沖漿泵的轉速也跟隨變化；為了提高速度調節器的精確性和反映流漿箱的實際工藝過程，通常還需取流漿箱的壓力PID控制輸出值的±５％的變化來作為沖漿泵附加的速度設定值。速度的實際值取自傳動電機的實際速度采樣，可通過旋轉測速電機或光電旋轉編碼器等檢測裝置獲取。電流的設定值取自速度環的輸出信號，電流的實際值取自各個傳動點的交流變頻器輸出端電流互感器的測量值。因此對于沖漿泵的變頻調速而言，需要對其進行PID控制，需正確選擇速度反饋方式和PID的各類參數。了解這一點，對選擇變頻器的型號非常重要。

2、壓縮空氣系統的變頻器應用

壓縮空氣常用于造紙機網部與壓榨部的氣動加壓升降裝置、網毯的校正裝置、氣墊式流漿箱、引紙設備、涂布氣刀以及各種氣動儀表和調節裝置等處。
壓縮空氣系統中，主要設備有空氣壓縮機、儲氣罐、減壓閥、空氣過濾器、汽水分離器及安全閥等，造紙機上通常壓力需要為5～6BAR左右。在大多數紙廠中，都通過2臺以上的空壓機并列運行，然后通過儲氣罐來保持壓力恒定。
由于壓縮機功率較大且控制壓力一般都通過加載或卸載來調節，電動機始終處于全速運行狀態。實踐表明該控制方式耗能巨大，浪費嚴重。所以目前都已趨向于采用由一臺變頻器控制、多臺直接工頻運行的方式來控制壓縮機組，并組成壓力閉環系統系統。

3、化學品制備及傳送系統的變頻器應用
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由于在脫墨、制漿、涂布、施膠等部位要用到大量的化學品，其使用的量與紙機多傳動的速度成正比，所以在化學品的傳送系統(如泵)必須采用無級交流調速系統，其選為變頻器。主要是基于該化學品泵的功率較小，一般都在0.4kW～5.5kW之間，而這一功率段的變頻器的性能價格比已經屬于優，多年前還在廣泛使用的電磁調速和無級調速齒輪泵都已經面臨淘汰。根據新市場統計，中等品牌的低功率變頻器已經跌至千元/kW以下。
在化學品制備中要用到大量的研磨設備，如球磨、膠體磨、砂磨、高切變分散攪拌器等，他們大的特點就是高功率、高耗能、使用環境惡劣。目前已經有廠家在研磨設備上采用變頻器取得了良好的效果。
以砂磨機為例，其工作原理是將待研磨的涂料經送料泵輸入筒體后，在高速旋轉的分散盤帶動下，遭到研磨介質的強烈撞擊、研磨而被分散混合到溶劑中，制成合格的涂料，然后經頂篩過濾流出。該設備的主電機為200kW，在未使用變頻器之前，通常是在啟動前期，采用點動方式多次(3次以上)重復以使涂料與研磨介質混合均勻；針對不同的涂料，有時需要不同的工藝轉速，但實際上只能滿速運行；無法掌握進料量，來*保*主電機不過載；耗能非常嚴重。而使用200kW變頻器就很好地解決了以上問題，可以方便地設置點動速度和慢速運行時間，確保涂料與介質混合達到均勻；可以在線無級調速，不同品種使用不同的研磨速度;進料量只要從電機的實際運行電流就可以來控制進料量，且有過載預報警功能和免跳閘功能；節能率，一般可達20以上；降低了齒輪箱的損耗，避免了工頻啟動對齒輪箱的沖擊；由于啟動時，電流平緩，避免了對電網的沖擊，提高了電網的安全運行。目前在山東、黑龍江、海南等地的造紙企業已經有了小批量應用。

4、烘干部通風系統的變頻器應用

在烘干部，紙頁中蒸發出來的所有水汽被空氣吸收后，必須通過強制通風不斷地從造紙車間排除。烘干部通風良好與否，直接影響到紙頁中水分的蒸發速度和整個烘干過程的經濟性;通風良好，可降低空氣中的蒸汽飽和度，從而減低烘缸蒸汽的消耗量，提高烘干速度。
排除烘干部蒸發水量所必需的空氣量，與進入以及排出的空氣溫度和濕度有關，也與采用的通風系統、氣候條件和季節有關。通常，在現代紙機中采用強制的空氣循環以求高效，用進氣鼓風機將加熱到80度左右的干燥空氣送進烘干部下層，使在烘缸之間吸附熱汽形成向上的氣流，然后通過排氣抽風機將匯集在氣罩中的濕熱空氣抽出室外(后回收余熱)。在高速紙機中，由于烘缸數量的增多，通常都分成幾段的鼓風機和排風機組。采用變頻器之后，可以根據通風空氣量的專家計算公式，隨時調節進氣量(鼓風機的轉速)和排氣量(排風機的轉速)，而無須采用傳統的風門控制，進一步降低能耗，降低風機的噪音，提高機械壽命。

5、水系統的變頻器應用

紙機是個耗水大戶，包括白水系統、污水系統、密封水系統、噴淋系統、清水系統等，通常情況下都需要用到管網恒壓力供水，但傳統的控壓都是通過旁路和調節閥來進行，很少用到變頻器。但是由于中國國內水資源的普遍缺乏，而變頻器的應用將可以節水10和節能30，必然會降低紙廠的日常運行成本。
變頻器使用在水系統上通常有二種模式：即變頻固定方式、變頻循環方式。

(1) 變頻固定方式
變頻器變頻輸出固定控制一臺泵而其余各泵由工頻電網直接供電，它們的啟停信號由PLC進行邏輯控制；
(2) 變頻循環方式
變頻器按照一定順序輪流驅動各泵運行。變頻器能根據壓力閉環控制要求自動確定運行泵臺數(在設定范圍內)，同一時刻只有一臺泵由變頻驅動。當變頻器驅動的泵運行到設定的上限頻率而需要增加泵時，變頻器將該泵切換到工頻運行，同時驅動另一臺泵變頻運行。
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引 言
在生產織網和線材時，為了確保產品質量的均勻性，許多材料加工機都應用了張力控制器以確保恒定的牽引力。其中張力的測量一般是由張力調節臂或測力傳感器上的一個滾軸來完成的。如果有足夠的空間，通常是使用張力調節臂；如果空間有限，則使用測力傳感器。張力調節臂的優點是可以提供更為靈活的控制，特別是在加速或減速這樣的瞬變狀態中。張力則由一個卷繞機或滾軸提供。 
織網和線材的加工一般應用于金屬、紙張、紡織品、塑料、印刷和冶煉工業中。ABB公司針對已開發成熟的各種控制解決方案，將其變頻器產品用于特定的傳動場合。這些專門針對各種應用場合的產品優點是提高生產效率、無需外部的PLC、使用簡便、降低成本、靈活適用。

ABB公司的變頻器可以用于中心軸驅動卷取機或開卷機中。其中心軸卷?。_卷軟件是一種非常經濟實用的實現精確帶材張力控制的軟件。所有標準工廠宏被從ACS800處理器存儲器中清除了，因此處理器可以完全用于工藝控制，性能得到優化。

特性及優點
ABB變頻器中心軸卷取機／開卷機應用宏有卷取張力宏、卷取調節輥宏、開卷張力宏、開卷調節輥宏。

2 調節輥控制
如1，調節輥用于調節帶材張力。一個可移動的惰輪位于兩個固定惰輪之間。當可移動的惰輪遠離固定惰輪時，在惰輪之間就積存了更長的帶材。當機械力被用于使可動惰輪拉緊或放松，在帶材建立了張力?？梢苿拥亩栎啽环Q為“調節輥”。一般用一個電位計來測量調節輥的位置。調節輥的一個優點是能夠存儲帶材，它的作用就好比是一個蓄力器。

3 張力控制
如2，張力傳感器用于測量在帶材上的實際張力負荷。張力傳感器反饋沒有帶材存儲功能，但是它提高了張力控制精度，縮短了響應時間，傳動速度或者轉矩由張力調節器調整。張力控制包括速度調整模式和轉矩調整模式。轉矩調整模式又可分為開環轉矩調整模式和閉環轉矩調整模式。轉矩調整模式可以使系統運行較穩定。
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4 典型應用
漿紗機是紡織廠織布的前一道工序，它的好壞直接影響布機的工作效率，影響織布的質量。傳統的卷繞控制方法是由主傳動電機通過無級變速器來控制織軸的卷繞。缺點是卷繞張力波動大，無級變速器鏈條極易伸長，經常要調整更換，造成使用成本偏高。而采用雙變頻器控制的優點是可以無級調速，只需簡單設定張力，便可執行張力自動跟蹤。用張力傳感器做成閉環控制，控制精度更高。

5 電氣控制原理
如，來自PLC的速度信號給主傳動變頻器VF1的AI1端子，主傳動變頻器VF1輸出端子AOI速度信號給卷繞變頻器VF2的AI1，張力給定信號由PLC送給卷繞變頻器VF2的AI2端子，張力反饋信號由張力傳感器送給卷繞變頻器VF2的AI3端子。在VF2卷繞變頻器中選擇卷取張力宏閉環速度模式即可。

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6 總結
將ABB變頻器中心軸卷取，開卷軟件應用在恒張力卷取控制上，由于將張力控制器放在變頻器內部，減少了PLC的編程，縮短了PLC的循環周期，使得控制更為緊湊。而且由于張力傳感器信號直接送到變頻器的控制端口上，加快了變頻器對張力變化的響應，使得張力控制更為精確，即使不使用張力傳感器反饋，也能獲得較高的控制精度。

摘 要 ：文章主要介紹轉爐煉鋼變頻控制系統的設計與應用，敘述了轉爐傾動、氧*升降變頻控制系統的原理和設計，投運后，系統穩定、可靠、效果良好。 
1　

　　福建省三鋼集團有限責任公司以下簡稱三鋼公司煉鋼廠的轉爐煉鋼工藝較復雜，檢測參數多，設備動作頻繁。工藝參數檢測的準確與否，自動控制水平的高低，直接關系到鋼水質量與產量的高低。為此，必須有一套檢測準確及時，自動控制水平較高的控制系統，才能穩定生產，滿足企業生存與發展的需求。

2　轉爐傾動的負載特點

　　煉鋼就是把從高爐出來的鐵水和廢鋼裝入煉鋼爐內，通過氧化脫碳及造渣過程，降低有害元素，除去爐氣及爐渣，冶煉出符合要求的鋼水來。
　　目前煉鋼的方法主要有三種，即平爐煉鋼法、轉爐煉鋼法、電爐煉鋼法。大部分采用氧氣頂吹轉爐煉鋼。其優越性是有利于實現生產過程的自動化。
2.1　氧氣頂吹轉爐煉鋼的主要設備有
1原料供應設備：包括鐵水廢鋼、散狀材料及鐵合金等的供應；
2轉爐主體設備：它由爐體、爐體支承裝置和爐體傾動的電力拖動控制系統等組成；
3吹氧裝置：氧氣轉爐煉鋼時，用氧量大，要求供氧及時，氧壓穩定，安全可靠，因此必須有一套完善的設備來*保*向轉爐供氧；
4煙氣凈化處理設備；
5爐渣處理設備，爐外精煉設備，鑄錠設備。
　　根據工藝要求，轉爐傾動角度為正負360°。轉爐的爐子耳軸下部比上部高，下部比上部重，按正力矩設計。因此，當轉爐電控系統失靈或抱閘力不夠時，依靠爐體本身的正力矩來確保爐口向上，不發生倒鋼事故。
　　在轉爐正常工作時，如果需要傾倒鋼水，就由電動機輸出正力矩，帶動轉爐緩慢傾動。倒完鋼水后，需要緩慢的把爐體回歸正位，這時，就需要把轉爐的勢能回饋系統，電動機工作在回饋狀態。
2.2　轉爐對傳動系統的要求
　　由于轉爐的工藝和傳動技術特點，因此轉爐對傳動系統有很高的要求：
1機械傾動轉爐能連續回轉360°，并且能準確停止在任意位置上，還應根據工藝要求具有調速性能。其傾動位置能與氧*、盛鋼桶車及煙罩等相關設備有一定的連鎖要求；
2在運轉過程中，必須有大的安全可靠性，在電氣或機械中某一部分發生故障時，傾動機械應有能力繼續進行短時間運轉、維持到煉鋼一爐，即使傾動機械發生無法控制事故時，爐子也不會自動傾翻發生“倒鋼”事故；
3傾動機械應有良好的柔性性能，以緩沖沖擊負荷和由啟動、制動產生的扭振。
轉爐煉鋼的另外一個關鍵設備是氧*。1是氧*的系統示意。

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1　氧*系統示意
　　氧*是典型的位能式負載，只要抱閘裝置一打開，氧*電機就馬上有100的負載，氧*提升時，電動機的電磁轉矩克服負載轉矩。電動機工作在電動狀態。氧*下降時，負載力矩拉著電機轉。電動機工作在回饋制動狀態。同傾動控制系統類似，氧*傳動控制系統也必須與抱閘裝置協調工作，防止“溜車”現象，而且也有足夠的啟動力矩和過載能力。并且速度可調節。
轉爐一般配有兩套氧*，一套工作，另一套備用或檢修。

3　變頻器在三鋼公司煉鋼廠轉爐控制系統的配置

　　根據轉爐的傾動和氧*控制系統的特點，選用了ABB公司的ACS800系列DTC變頻器。 
3.ABB ACS800系列變頻器的技術特點
　　ABB ACS800系列變頻器的技術特點如下，它特別適用于此處轉爐控制：
　　ABB ACS800系列變頻器將DTC技術和模糊控制理論合二為一，構成高性能、低成本的變頻器調速產品，并且性能大大優于矢量控制變頻器。
　　在DTC中，定子磁通和轉矩被作為主要的控制變量。高速數字信號處理器與先進的電機軟件模型相結合使電機的狀態以40,000次/s更新。由于電機狀態以及實際值和給定值的比較值被不斷地更新，逆變器的每一次開關狀態都是單獨確定的。這意味者其傳動系統可以產生佳的開關組合并對負載擾動和瞬時掉電等動態變化做出快速響應。在DTC中不需要對電壓、頻率分別控制的PWM調制器。因此沒有固定的斬波頻率，在實際運行中，不會產生其它變頻器驅動電機時所發出的那種高頻噪聲，同時也降低了變頻器本身的功耗。
　　標準內置的交流電抗器明顯地降低了進線電源的高次諧波含量，大大降低了變頻器的電磁輻射，同時保護整流二極管和濾波電容器免受電壓、電流的沖擊。
　　零速滿轉矩：由ACS800帶動的電機能夠獲得在零速時電機的額定轉矩，并且不需要光碼盤或測速電機的反饋。而矢量控制變頻器只能在接近零速時實現滿力矩輸出。
　　DTC提供的精確的轉矩控制使得ACS800能夠提供可控且平穩的大起動轉矩。大起動轉矩能達到200的電機額定轉矩。 
　　自動起動：ACS800的自動起動特性超過一般變頻器的飛升起動和積分起動的性能。因為ACS800能在幾毫秒內測出電機的狀態，任何的條件下都可在0.48s內迅速起動。而矢量控制變頻器則需大于是2.2s。
　　在磁通優化模式下，電機磁通被自動地適應于負載以提高效率，同時降低電機的噪音。這得益于磁通優化，基于不同的負載，變頻器和電機的總效率可提高1-10。
　　精確的速度控制：ACS800的動態轉速誤差在開環應用時為0.3s，在閉環應用時為0.1s。而矢量控制變頻器在開環時大于0.8s，閉環時為0.3s。ACS800變頻器的靜態精度為0.01。
精確轉矩控制：動態轉矩階躍響應時間，在開環應用時能達到1-5ms，而矢量控制變頻器在閉環時需10-20ms，開環時為100-200ms。
　　三鋼公司煉鋼廠的轉爐容量為100t，轉爐的傾動電機為4臺90kW的變頻電機，氧*電機為2臺75kW的變頻電機；上位控制系統采用GE的90-70系列PLC。


2　跟隨主機的轉矩響應的主/從控制示意

3.2　傾動和氧*的控制情況
1傾動控制
　　通常，轉爐的傾動由3-4臺電機完成，所以為了系統更可靠更穩定的工作，這幾臺電機就必須要進行負荷平衡，也就是所有的電機出力是一樣的。
　　由于這4臺電機是剛性連接，所以要求所有電機的速度要絕對同步，因此4臺電機的傳動采用主/從控制，4臺變頻器之間用光纖進行連接。所以，在系統配置中，將一臺變頻器作為主機，由它進行速度調節，輸出轉矩給定，其它變頻器作為從機，跟隨主機的轉矩響應，如2所示。同常規的控制方式相比，這種使用將系統的性能提高到了一個新高度。徹底解決由于電機運行中的不同步而產生的轉爐“點頭“和”搖頭“的現象。
　　4臺變頻器可以在主/從之間切換，但是同時只能有一臺主機，另外三臺為從機，主機采用速度控制方式、從機采用轉矩控制方式，主機給從機發出控制命令，從機接受主機發出的啟動、停止指令及轉矩的設定值進行動作。
　　當某臺從機出現故障時，并不影響主機和其它從機的通訊和動作，所以可以繼續運行，等到適當時候進行檢修；當主機出現故障時，從機由于接受不到主機的信號而停機并報故障，此時將其中一臺從機切換為主機，故障主機切換為從機，切換完成后，主機發出復位命令將信號同步后，從機故障信號消失，當系統正常后，繼續運行，等到適當時候對故障設備進行檢修。
　　當主機正常而3臺從機同時報故障時，說明通訊出現了問題，為了不影響生產的正常進行，此時將所有從機切換為主機，即4臺變頻器同時進行速度控制，當檢修條件具備時應立即檢查通訊問題。
　　需要注意的是當檢修變頻器的時候，如果此時需要其它變頻器繼續運行，由于變頻器斷電后，光纖通訊網絡已經斷開，所以其它變頻器不能進行主/從控制，應全部切換為主機才能繼續運行。等檢修完后，再切換為主/從控制方式。
　　如果進行正常的主/從切換，從機會由于暫時得不到主機信號報故障，當主機/從機切換完成后，給主機發出復位指令后，可以消除所有報警信號。
　　由于轉爐屬于高啟動轉矩的負載，因此啟動方式為預加恒定勵磁的高轉矩啟動方式，停止方式為斜坡停車方式，采用制動斬波器和制動電阻將回饋的能量進行吸收。
　　為了準確與抱閘裝置協調工作，當變頻器的速度達到絕對零速后，由變頻器輸出指令來控制抱閘裝置，通過中間繼電器來帶動抱閘接觸器，然后變頻器停止勵磁，這樣可以*保*傾動裝置不會出現“溜車”現象。
2氧*控制K7M-DR30UE
　　氧*控制的關鍵是在抱閘一打開后，電機就要有100的負載，為此，傳動裝置必須在零速下輸出至少150的力矩，以防止氧*“溜車”。
　　ABB變頻器的DTC控制方式可以在零速下提供高達200的輸出力矩，其專用的提升軟件，具有轉矩記憶功能，將氧*所需的啟動轉矩記憶下來，一旦系統啟動，就輸出所需的力矩，*保*氧*的平穩運行。
　　ABB提升軟件所具有的抱閘聯鎖控制功能更加*保*了系統的安全運行。
　　所示的是變頻起停的時序。