节能改造变频供水系统

节能改造变频供水系统（精选十篇）

节能改造变频供水系统篇1

大连是一个淡水资源严重缺乏的城市, 节约用水关系到千家万户的正常生活, 水资源的浪费影响到企事业单位的正常运行, 为此我们要珍惜每一滴水, 节约用水, 人人有责。大连电子学校的校园规模很大, 分为办公区、教学区和学生生活区, 各个部分面积都很大, 而且供水、供电设施都已经有了良好的基础。传统上主要依靠自来水管供水、二次加压供水, 方式落后, 且易跑水、漏水, 不易发现与控制, 水资源浪费较多。针对上述存在的问题, 把可编程控制器和变频器技术应用在供水控制系统中, 不仅能够实现供水系统自动监控功能;而且能够根据实际需要灵活控制施水时间, 达到节约水电、降低成本、提高供水质量的目的。

二、系统技术要求

(一) 供水要求。针对学校的办公区、教学区和学生生活区供水对象不同, 一般有全天供水、白天供水、晚间供水三种方式, 这三种方式恰好分别对应着电子学校的三个不同区域。三种供水方式和供水时间可根据实际需要灵活设定, 供水系统要求采用自动控制, 按需要控制各小区的供水电磁阀。采用无塔上水器将压力控制在1.0~2.0MPa范围内。达到既节省人力和节水节电, 又使供水时间控制准确, 供水质量提高的目的。

(二) 控制要求。一是手动和自动控制功能。考虑到系统的可靠性、灵活性和经济性, 要求系统有手动和自动两种控制功能。二是其它要求。遇到休息日, 要求自动监控系统会根据用水时间, 教学区和学生生活区可自动实现停止供水, 而办公区全天供水, 不受控制。

三、系统硬件设计方案

(一) 系统硬件连接总图。由图1可知, 系统硬件连接总图系统主要由时间控制器、FX2N—32MR型可编程控制器、FR-E540变频器、压力传感器、电磁阀、水泵等组成。

(二) 系统控制程序流程图。系统控制程序流程图如图2所示。

四、系统控制过程

本系统是对开关量控制的应用系统, 根据I/O点数、类型, 选用核心部件为日本三菱公司的FX2N系列中FX2N—32MR型可编程控制器。

(一) 用可编程控制器技术实现供水系统自动控制功能。系统采用时间控制器定时控制电源的断合和不同区域供水的时间。用时间控制器定时输出的开关信号1, 通过接触器KM控制电源的分断和闭合。用时间控制器定时输出的开关信号2~7, 作为可编程控制器的输入控制信号 (X2~X7) 。根据输入信号, 由可编程控制器的输出 (Yl~Y6) , 通过电磁阀 (YV1~YV6) 控制每组办公区、教学区和学生生活区供水的启停;每组电磁阀的工作状态由信号灯 (HL4~HL9) 显示, 实现电磁阀控制电路通断的灯光报警功能。由意外事件感测机构信号 (X10) 通过可编程控制器自动实现停止供水, 达到自动控制供水的目的。

(二) 时间控制器的作用。由时间控制器定时输出的开关信号, 通过接触器KM控制电源的分断和闭合。非系统工作时间里, 时间控制器定时自动断开可编程控制器和变频器的电源。这样既减少了耗电又延长了设备的使用寿命。时间控制器在断电时正常计时, 保证了供水时间的准确控制。工作人员通过操作时间控制器, 即可控制整个系统的启停。

(三) 开关 (X0、X1) 的作用。开关 (X0、X1) 为可编程控制器自动运行的停止和启动控制信号。在自动运行过程中, 按下停止自动运行信号SB7 (X0) 和启动自动运行信号SB8 (X1) , 可实现自动运行过程的停止和启动。

(四) 输出端 (Y0) 的控制过程。输出端 (Y0) 通过中间继电器控制变频器的启停, 再由变频器控制水泵的启停和运行。

(五) 变频器调节功能。利用变频器内置的PID调节功能, 通过水压传感器的模拟输出信号 (变频器4.5端) 控制变频器的输出频率;再由变频器的输出频率控制水泵的转速, 从而达到自动控制管网水压和节约电能的目的。供水网受水压传感器监控, 当电磁阀不动作而使供水堵塞时, 水压传感器发出开关信号 (X11) 后, 经延时3min后确认;可编程控制器立即停止变频器运行, 达到停止水泵工作的目的。利用电磁阀的常开触头, 实现电磁阀控制电路通断的灯光报警功能。水压传感器的工作直流24V电源由可编程控制器供给。

(六) 故障处理过程。发生故障时, A、C两端输出异常开关闭和信号 (X12) , 可编程控制器立即停止变频器运行, 停止所有电磁阀工作。同时输出 (Y7) 警铃报警, 由按钮SB9 (X13) 消除警铃。因为只有一台电动机, 所以利用变频器内置的电子过电流保护实现电动机的过载保护功能。

(七) 转换开关SA的功能。利用转换开关SA实现自动控制和手动控制的转换, 并有信号灯 (HL1~HL2) 指示。手动控制时, 通过按钮SB0~SB6实现手动控制水泵的运行和各电磁阀的开关, 也有灯 (HL3~HL9) 指示。

(八) 变频器的选型。供水系统水泵额定功率为7.5kw, 额定电压为380V, 额定频率为50Hz。根据电动机的功率选择日本三菱公司FR-E540-7.5kw变频器。

(九) 系统软件设计方案。软件设计可以采用经验设计法、逻辑设计法、顺序功能图法等, 由于顺序功能图程序设计方法是按照工艺预先规定的顺序, 在各输入信号的作用下, 根据内部状态和时间的顺序, 使各个执行机构自动而有序地进行工作, 而且顺序功能图法可以向设计者提供有规律的控制问题的描述方法, 所以本控制系统的软件设计采用顺序功能图法, 同时, 为方便起见, 本控制系统的软件设计采用模块化编程, 按各区功能编制不同的模块进行设计, 分别为主程序、办公区、教学区和学生生活区和报警区模块。

五、结语

经过一段时间的运行, 学校供水系统与同期相比, 每月节水节电均在20%以上, 工人维护费用也减少, 自来水满地流的现象不再有, 产生了显著的经济效益。例如人工上, 以前由于种种原因维修工人至少需要3名, 按照现行的劳动法, 学校至少支付每名工人每月1, 000~1, 200元工资, 人工费共计每月3, 000~3, 600元, 由PLC构成的控制系统设计简单、编程方便、系统抗干扰能力强, 一次编程可用一年或更长时间, 无须人工过多干预, 节省了人工费用。特别是当不同区域的供水方式需要改变时只需要更改程序达到要求。此控制系统设计可以充分发挥现有的节水设备作用, 优化调度, 提高效益, 通过自动控制技术的应用, 更加节水节能, 降低供水成本, 提高供水质量, 使学校供水更加科学、方便, 提高管理水平。

摘要：针对大连电子学校的办公区、教学区和学生生活区供水系统存在着用水量较大和自动控制水平较低等问题, 应用可编程控制器实现对供水系统的自动监控;采用变频技术, 利用水压自动调整水泵转速, 实现节约水电;从而达到了供水系统的自动监控和节约水电的目的, 并且节省人力, 产生了良好的经济效益。

关键词：可编程控制器,变频器,自动监控,供水系统

参考文献

[1]钟肇新, 范建东.可编程控制器原理及应用[M].广州:华南理工大学出版社, 2004

[2]胡学林.可编程控制器教程[M].北京:电子工业出版社, 2005

注塑机的变频节能改造篇2

从50年代推出了螺杆式塑料注射成形机至今已有50多年的历史，目前在工程塑料加工业中，80%采用注射成型。塑料颗粒(ABS，聚乙烯，改型聚苯乙烯等)在注塑机料筒内进行多段加热器加热融蚀后，经螺杆搅拌增压后注射入模具腔内，保压冷却成形，完成一个工件的加工过程。对于塑料加工，注塑机完整的工艺流程为，合模--锁模—注射—保压—冷却—脱模—开模。其中保压和冷却，脱模和开模是同时进行的，即保压过程中，模具在通水冷却;在开模的过程中，模具内的脱模顶针由隐蔽处逐渐后伸出，使附注在模具上的工件脱落,开模到位后一个加工过程结束。不论大，中，小型注塑机，其工艺流程都是相同的。目前绝大多数的注塑机都是液压传动的注塑机，以上的工艺动作过程所需要的动力，均由液压系统中的油泵提供，油泵又有变量泵和定量泵之分。在注塑机工作时,一个工作周期中各个工序的负荷变化很大，液压系统所要求的流量和压力是不同的，生产油泵时已经考虑了这种变化，当液压系统需要的流量和压力变化时，油泵的供油量自动地增大或减小来与以适应，这种油泵就是变量泵，不需要再用变频器进行调速控制。广泛使用的另一种油泵是定量泵，它的供油量是恒定的，注塑机工作过程中流量和压力的变化是靠流量比例阀和压力阀来调节的，多余的油量经溢流阀流回油箱。这样，加剧了阀门和油泵的磨损，造成油温升高，电机噪声过大。另外，从注塑机的设计看，通常在设计时油泵都要留有余量，一般考虑10%~15%，但油泵的系列是有限的，往往选不到合适的油泵型号时就往上靠，存在严重的“大马拉小车“现象，造成电能的大量浪费。因此，对定量泵的注塑机进行变频调速改造，节约电能，提高经济效率具有重要的意义。

二、注塑机节能分析

根据注塑机的工艺过程，画出系统油压P与时间t的关系图如图一，由图可见，合模和脱模，开模系统所需油压较低，且时间较短;而注射，保压，冷却系统所需油压较高，且时间较长，一般为一个工作周期的40%~60%，时间的长短与加工工件有关;间歇期更短，这也与加工工件的情况有关，有时可以不要间歇期。以上的图只是一种简单的近似表示，实际上，如果注射的螺杆用油马达驱动，注射时的系统油压会高一些。注塑机加工工件的重量，从数十克到数万克不等，最大注塑机已到9克。因此，注塑机就有中，小型和大型之分，加工数十克的小工件和加工数千克的大工件一个周期的时间也是不相同的;就是对同一台注塑机，加工工件的原料不同，各段工艺流程中所需的压力和时间也是变化的。这些工艺参数的设定，是由现场技术员根据经验数据和试验的情况制定的。从图一可见，一个周期工作流程中，负载的变化导致系统压力变化比较大，但油泵仍在50Hz运行，其供油量是恒定不变的，多余的液压油经溢流阀流回油箱，做无用功，白白地浪费了电能。对油泵进行变频调速，将定量泵改变为类似变量泵的特性。系统所需压力较高时，油泵电机50Hz运行，所需压力较小时，变频器降频运行。电机输出的轴功率与油泵的出口压力和流量的乘积正比，油泵电机转速降低后，输出轴功率降低，就可以达到有效节能，一般节电率在20%~50%。

三、注塑机变频节能调速改造方案

使用液压系统的注塑机，有立式和卧式之分。数十克的立式注塑机，油泵采用一个齿轮泵，电机的容量也较小，电器控制电路也较简单。改造时，将变频器接入电机的供电回路，再将流量比例阀的信号(0~1A)，经变换为4~20mA信号送到变频器的相应端口上，这样，随着加工过程的变化，液压油的流量也在变化。一般来说，取相对值变化较大的流量信号做控制信号较好，控制信号变化对变频器频率调节的范围大一些;而压力信号相对值变化较小，对变频器频率调节的范围小一些。如果变频器频率调节的范围不能满足工艺要求，可用变频器的功能“频率增益”来调整。注塑机专用变频器就是在通用变频器的基础增加了0~1A 信号转换环节，使用起来更方便些。 60克以上的都是卧式注塑机，60克~500克的注塑机，有的是一个油泵，也有的是二个油泵。一个油泵注塑机的改造和立式注塑机的改造是相同的。仍然是从流量比例阀取出0~1A的信号作为变频器的速度调节信号，虽然速度调节信号是由液压回路元件反馈到变频器，但调节回路中没有给定信号，因此控制还是属于开环控制方式。也是因为节能的原因，大中型注塑机的油泵可能不止一个，如三菱850-MM,1300-MM,1800-MM,2000-MM注塑机均有三个油泵。对应注塑工艺流程，在合模阶段，所需的系统压力较低，这时只有1#油泵工作，到锁模阶段所需的系统压力较高时，2#油泵再投入工作，在注射阶段所需的压力最高，三台油泵同时投入工作，脱模开模所需的压力较低，再分别停止3#，2#油泵工作，

只要开机，1#油泵就一直运行。用三台小油泵按不同的工艺阶段间断工作，比用一台大泵一直在运行要节能。具有二个以上油泵的注塑机如何改造?这里以三菱1800-MM注塑机的改造为例加以说明。三菱1800-MM 注塑机有三个45KW油泵电机，用一台变频器驱动1#油泵电机，变频器的调节信号取自注塑机流量比例阀，这样，此变频器的频率就随注塑机液压油的流量的改变而变化。另外二个油泵电机，可以分别用二台变频器驱动。不过这二台变频器对电机不进行调速，只作两位式的控制，即起动和停止。控制变频器的起动和停止信号，取自于原来该油泵电机的起动和停止信号。变频器的上限频率设定在50Hz以下，具体设定值与加工的工件尺寸，材料，料筒的温度等因素有关。如果变频器运行频率低于50Hz，就可以节能。实际上，注塑机设计时都留有余量，加工工件尺寸，材料的变化所需的油压也要随之变化。如果注射的压力过大而锁模力不足，会使工件出现飞边;若注射力不足，模具腔内塑料会注不满，工件报废;保压力不足时，工件中塑料比较厚的地方会出现收缩。

四、注意事项

1.变频器的选型

注塑机的负载性质是恒转矩类，机械特性较硬，动态特性要求较高，所以应选用注塑机专用变频器。注塑机专用变频器是在通用变频器的基础上增加了 0~1A信号转换环节，提高了使用性能。考虑到注塑工艺各阶段的时间有一定要求，变频器的加速和减速时间要短，一般为1秒，所以变频器的容量就要适当加大。

2.备用系统

注塑机进行变频节能改造时，保留原有的工频起动回路作备用，这样一旦变频器有故障，还能用工频起动油泵电机继续运行。

3.变频器信号提取点

取双比例阀的流量信号(0~1A)，经变换为4~20m的信号送到变频器的相应端口上。流量信号取相对值较大的作为控制信号，以扩大调节范围。压力信号相对值变化较小，对变频器频率的调节范围小一点。如果变频器的调节范围不能满足成形工艺的需要，可用变频器的“频率增益”功能来调整。

4.调试前注意事项

注塑机变频节能电气改造相对比较简单，但在改造前应详细了解注塑机工况，熟悉注塑机工艺流程，调试时应注意以下事项:安装前查清注塑机原有电路接线方式，包括主电路和控制电路;仔细观察注塑机工频运行是否正常，油泵马达是否经常处于过载状态;根据注塑机的模具及注塑工艺观察注塑机节电改造的潜能;控制信号线路注意正负极性不要接反;信号线与主回路线要分开布线等。

5.变频器对注塑机数字仪表的干扰

现在注塑机上广泛使用是交-直-交变频器，其输出电流中含有谐波成分，可能会对注塑机产生干扰，最易受干扰的是温度控制仪表，因此，安装变频器应做好抗干扰措施。变频器需加装输入和输出电抗器或高频磁环等;引入变频器的控制线要作屏蔽处理;机壳要可靠接地;不要使变频器的输入输出电缆与变频器的控制信号线平行或捆绑在一起;变频器安装在注塑机内部时，特别要关注通风散热。

五、调试常见问题及处理方法

由于注塑机工艺的特殊性，在改造中会遇到各种故障，以下为在注塑机变频改造中常遇到的问题及处理方法。

1.变频器频率无变化由于变频器采用注塑机阀控电流信号进行调速，变频器运行后出现频率显示为0.0(有的变频器显示为0)现象，其主要原因为信号极性接反;信号取错;信号接线端口与参数设定不符;注塑机辅助电源故障等，出现这种故障应先查明注塑机阀控制的类别是电流信号、电压信号还是脉冲控制信号(部分机型)，及信号正负极性是否与变频器控制端子对应。

2.油泵噪音大 变频器运行后有些注塑机会发出异常的噪音，这时应判断噪声源在何处，是来自电机还是油泵，若为油泵的噪音则可能原因有:注塑机液压油过少，有空气吸入;注塑机滤油器或油路阻塞;注塑机油泵叶片磨损较严重;遇到以情况应先检查注塑机油泵，排除故障后方可运行，另外当注塑处于低速高压工作状态时，也会出现油泵噪音异常情况，这时适当提高速度信号。

六、结束语

乳化液泵站变频节能改造篇3

乳化液泵站主要用于为煤矿井下综合机械化采煤工作面液压支架或高档工作面普采工作面单体液压支柱提供动力源。作为煤矿关键设备需要连续24小时不间断工作，为了能在短时间内获得所需压力泵始终处于高速运转状态，由溢流阀和安全阀控制压力恒定工作面设备乳化液的需求是间隔性的，泵大部分时间处于无功运行状态，从而造成资源浪费和维修成本增加。

二、改造前乳化液泵站使用中存在的问题

目前我公司在用的多是BRW200/31.5型乳化液泵站，公称压力为200L/min、公称压力位31.5MPa，配用电动机功率为125KW、电压1140/660V。当工作面设备需要供液时，泵排出的高压乳化液进入系统执行元件采面设备动作。当采面不需供液或需要供液流量较小系统压力高于设定压力时，泵排出的乳化液经卸载阀和回液管返回到泵箱的储液室，卸载阀内的单向阀关闭，高压系统与卸载回路隔断，系统维持在高压状态，处于空载运转状态。当采面液压系统的液压元件动作，液压系统压力下降至卸载阀的恢复压力时，卸载阀切断卸载回路，打开单向阀向液压系统供液。

随着综采工作的安装完成，液压支架的推溜和移架等动作都是间歇性的，每次的工作時间极短，动作时间也不固定除在动作时间需要提供高压液体外，其余多数时间液压系统执行元件都处于静止支撑状态，不需要向系统供液。但为了保证执行液压元件随时都能动作，乳化液泵站必须连续不间断运转。传统采用真空磁力启动器控制的乳化液泵站不能根据液压系统的实际需求量自动调整泵站的供液量，系统长期处于高压大流量工作状态，在工作面设备不需要高压液体时多余的液体只能通过卸载阀回流到乳化液箱，系统运转磨擦产生的热量使泵体温度升高系统内密封件老化较快造成串液和漏液，电动机和泵体一直处于全速运行状态加快了机械磨损，卸载阀频繁开启和关断直接造成寿命较短，增加维修频次和成本的投入。电动机采用直接启动方式，启动电流为电动机额定电流的4～7倍，对电网造成较大的冲击，对电网容量的要求也较高。启动产生的振动和磨擦对泵体和阀门部件的损害极大。当工作面不需要高压液体时，电动机仍然以额定转速运转，泵站长期高负荷运行浪费了大量的电能。

三、改进实施方案

如图所示，针对原控制方式存在的问题，将原矿用隔爆兼本质安全型真空电磁启动器控制乳化液泵站运行故为矿用隔爆兼本质安全型变频调速控制装置控制乳化液泵站运行。泵站高压系统出口增设压力传感器，泵体加装油温检测传感器，泵箱设置液位传感器。

四、主要控制方式

泵站电视机启动时变频调速装置从零频率逐步提升到电动机额定频率。当液压系统的实际压力P低于设定压力低限值P1时，泵站从零速开始启动迅速提升到全速运行状态保证乳化液使用需求。当液压系统乳化液需求减少系统的实际压力P高于设定压力高限值P2时，经T1时间的延时后若实际压力仍然偏高，变频器将频率降低到35HZ，若压力能满足使用要求则维持此变频运行；若实际压力P仍然在高压设定压力上限P2经T2时间的延时后，实际压力仍然偏高，变频器将频率降低到25HZ；若压力满足要求，则维持当前频率运行，若P仍大于P2经过设定延时时间（休眠时间）后，变频器将速度降为零。任何时候一旦检测到实际压力P低于设定压力下限P2时变频器立即恢复到全速运行状态，保证在最短时间内获得所需工作压力。卸载阀调整时必须保证其卸载压力略高于系统设定压力上限P2。

控制系统增设油温传感器可随时观察到泵体油温，当检测油温超过设定值时系统报警并停机提示及时检修。

控制系统加装了液位传感器可观察泵箱液位，当乳化液量低于设定下限时系统报警并停机提示及时补充液体。

四、结束语

节能改造变频供水系统篇4

关键词：扶梯,变频,节能

1 研究现状及意义

自动扶梯又称扶手电梯, 是大型超市、宾馆、车站、机场等公共场合使用较多的交通工具, 在方便顾客和提高服务质量等方面起到了相当重要的作用。但由于其使用场合的特殊性, 部分扶梯经常处于空转的状态, 这必将浪费大量的电能。以前由于技术、资金等原因, 安装使用的自动扶梯全部都是采用普通的直接起动工作方式, 当扶梯每天起动后就不停地高速运转达8 h以上或更加长的时间。

始终保持较大的耗电量运转, 非常不利于用户节约成本, 也违背提高经济效益的基本宗旨, 同时由于扶梯长期保持高速运转, 机械磨损相当严重, 使得大量的易损件更换次数频频, 又进一步造成用户使用成本上升, 同时也增加了自动扶梯的维修量而影响到扶梯的正常使用。因此, 对普通自动扶梯进行智能化改造是从中央到地方各级主管政府部门大力推广的节能降耗的技改项目, 也是广大自动扶梯用户非常乐意接受的节约成本、提高企业市场竞争能力的重要手段之一。

2 系统概况

南京石林家居卡子门店有14部扶梯, 每部扶梯的电功率5.5 kW, 每天运转9 h, 每部扶梯日耗电42 kWh左右, 而且始终都是恒定速度运行。在大多数情况下, 扶梯较多地运行于1/3额定载客量以下, 每部扶梯每天无人空载时间累计仅约5小时。如果扶梯在无人空载时停运或缓行, 将大大减少用电量;将扶梯运行方式由每天连续恒速运行改为有人乘梯时正常恒速运行, 无人乘梯时慢速行驶或停止, 就能实现节电的目的。改造后的系统要符合以下要求:

(1) 要求保持原有电梯的“恒速运行”模式和增加的“变速运行”模式并存, 用户可随时选择采用其中一种模式运行, 当选择原有电梯“恒速运行”模式时, 增加的线路完全撤出电路。这样可使用户需要选择回原有模式或新增线路需要维护时, 都可方便切换, 保证了电梯正常运行。

(2) 要求线路改造后, 保证在任何工作模式下都能符合国家GB-16899-1997关于扶手电梯安全标准的要求。

(3) 要求“变速运行”模式运行时, 电梯渐进启动或停止, 速度转换平滑顺畅, 舒适感好。

3 系统配置

经过研究试验, 在扶梯电气控制线路加装变频器, 经系统改造即可实现此项功能。采用变频调速方式控制自动扶梯运行, 使扶梯具备平稳启动、节能运行。无人乘梯时, 扶梯由额定运行速度转为低速运行, 既节约了能源, 又减小了机械磨损。当乘客走近时, 扶梯启动以正常速度运行;乘客离开后, 扶梯减速变为慢速运行或停止, 等待下一位乘客。如果乘客连续不断, 扶梯便连续以正常速度运行, 直到最后一位乘客离开扶梯。

具体方案中, 变频器采用多段速控制模式, 并设置主频率1 (低速) 、多段速频率2 (高速) 两种运行频率。

(1) 在电梯首尾处各安装一支红外传感器开关, 乘客通过电梯时, 红外传感器开关被触发并发出开关信号给变频器;

(2) 有客流时, 红外传感开关被触发, 变频器加速到多段速频率2, 并使电梯高速运行;

(3) 电梯高速运行时, 变频器内置计时器开始计时, 若在计时的时间段内再无乘客通过电梯, 计时结束后变频器将自动切换到主频率1, 进行低速运行;若在计时器计时期间, 有乘客重新触发光电开关, 计时器将重新计时;

(4) 对电梯上行和下行, 外围控制采用开关互锁, 保证扶梯系统的正常工作;

(5) 为消耗制动过程产生的多余能量, 需在变频器上加装制动电阻。

变频系统电气接线电路中有“市电”和“节电”接触器, 由控制箱上的开关切换选择“工频运行”或“变频运行”模式。工频模式下, 变频器不工作, 整套系统手动起停、工频运行;变频模式下, 电机由变频器直接拖动, 变频运行。当出现故障, 系统自动切换到工频运行。

4 应用效果

自动扶梯电机为两对极单速电机, 根据公式:

n=60×f/p (1-s)

当转差率变化不大时, 转速基本上正比于频率f。

扶梯恒速时f=50 Hz, 电机转速:n=60×50/2=1 500 r/min。

扶梯慢行时f=20 Hz, 电机转速:n=60×20/2=600 r/min。

当电机的额定电压为380 V, 频率为50 Hz时, 经过变频器改变频率后, 频率为原频率的40%, 即20 Hz时, 送到电机的电压则变成:U1= (380 V×20 Hz) /50 Hz=152 V, 根据公式U0/U1=P0/P1得出P1=0.4P0。

因而电机所耗费的电功率也为原功率的40%。

南京石林家居卡子门店有14部扶梯, 每部扶梯均有一台5.5 kW的电动机, 每天运行9小时, 每度电费为1元, 实际其耗电量由于自动扶梯的负荷变化略小于此数值, 按0.85元计算, 那么它每天的电费为:1×9×5.5×0.85=42.07元;

安装变频器后, 如果每天慢速运行的时间为全天的50%的话, 那么每天慢行所耗费的电费为:

安装变频器后每天耗电为:42.07/2+8.42=29.46元;

安装变频器后每天节电为:42.07-29.46=12.61元;

据此, 可算出14部扶梯每年节电:

由此理论分析可见, 节电效果非常显著。从现场调研分析, 家居卖场的扶梯慢速运行时间远小于50%, 实际使用节电效果更加可观, 一年左右即可回收技改投入成本。

5 结语

(1) 节能。普通自动扶梯进行智能化改造后, 一般可以节约电费是取决于用户现有的普通自动扶梯的使用情况决定。现分类说明:1) 当普通自动扶梯使用率较低 (乘客较少) , 如家居卖场、建材超市等场合, 进行改造后节电效果会很明显, 最多可减少电能消高达70%以上, 节电效果是非常可观的。2) 当普通自动扶梯使用率较高 (乘客较多) , 如百货商场、车站等场合, 进行改造后节电效果稍差一些, 一般也不低于20%～30%。

(2) 延长设备的使用寿命减少材料的空损耗。普通自动扶梯进行智能化改造后, 在没有乘客时扶梯的运行速度可设计为正常运行速度的20%, 从理论上讲也就是说机械磨损可减少80%, 取比较合理的平均值50%, 也就是自动扶梯的寿命可以延长一倍。如果普通自动扶梯原来寿命为10年, 经过改造后寿命可达20年。

(3) 对普通自动扶梯改造后, 可使其故障率大幅度下降, 使用费用也明显下降。

对普通扶梯进行节能改造后, 自动扶梯没有乘客时扶梯的运行速度仅为正常运行速度的20%, 扶梯的机械磨损大幅度减少, 部件更换周期明显延长, 不仅可以节约大量购买易损件的费用, 预计自动扶梯维护费用大约可以节约50%左右, 而且可以减少维修扶梯而影响扶梯正常使用时间。

参考文献

[1]张燕宾主编.使用变频调速技术培训教程[M].北京:机械工业出版社, 2004

节能改造变频供水系统篇5

改造方案

深圳市易能电气技术有限公司是变频调速产品及工业自动化电控设备和节能设备成套制造商，产品远销世界各地，是国内取得英国皇家UKAS认证及欧盟认证的专业生产厂家。产品采用德国、美国、英国、日本部件，质量可靠，性能稳定，品种齐全，可为节电改造工程提供各种规格型号的节能控制装置和其它电控设备，可与用户中央控制系统实现无缝连接，提高系统自动化程度，节电率达15％-60％左右。公司拥有经验丰富的高级工程师及节能改造工作的专业队伍，为国内很多大型企业做过成功的节能改造及技术改造工程。

企业最后一项不可控制的成本就是电费。因此节电改造是一项基本国策。

一、贵公司生产设备工况说明。

贵公司生产线上有两台碎边机，电动机的功率分别为：132KW，160KW两台，位于收卷机下方，当收卷机在收卷时，按设定的要求将多余的纸边裁去，裁下的边角纸刚好掉在下方的碎边机上，碎边机在不断的搅动时将边角纸打碎，重新进入纸浆池中，泵如流浆箱，现在采用变频器驱动这两台泵，采用变频器多段速运行功能，其中75﹪的时间采用低速运行，搅动纸浆，以达到节电的目的。当边角纸积累到一定时候，再启动高速运行，满足生产要求。

二、控制图

控制图：

1L2 L

3KQ三相断路器

R S T

U V W TA TB TC

N 转速表 H1

M 电动机

FWD COM

第一段转速第二段转速

转换开关

A01

2GND

工作原理：KQ三相断路器接通，变频器通电，当K1开关接通时，转换开关转到X1点，电动机以设置的第一段速度运行。当转换开关转到X2点，电动机以设置的第二段速度运行。

如果变频器故障，H1灯亮，安装转速表，可通过A01-GND信号，显示两段速度。

三、变频器型号选择：

适配电机功率：132KW

变频器型号：EDS2000-4T1320G

功率：132KW

适配电机功率：160KW

变频器型号：EDS2000-4T1600G

功率：160KW

四、售后服务：

1、易能公司有良好的售后服务体系，在全国各地有十个办事机构以支持客户的需求。

2、产品的保修期为18个月。在保修期内的售后服务由我公司全部承担；保修期过后的售后服务只收取部件成本费及合理费用。

3、未经允许折机或是违规操作造成的设备损坏及不可抗拒因素造成的设备损坏不在保修范围。

深圳市易能电气技术有限公司

节能改造变频供水系统篇6

【关键字】中央空调；变频节能

1.原系统简介

中央空调系统的主要设备和控制方式：冷冻系统：主要由3台90千瓦电机组成，1用2备；另有2台30千瓦电机为过渡季节使用，1用1备；冷却系统：主要由3台90千瓦电机组成，1用2备；另有2台30千瓦电机为过渡季节使用，1用1备。

2.原系统的运行问题

中央空调系统是现代大型建筑物不可缺少的配套设施之一，电能的消耗非常大，约占建筑物总电能消耗的50%。由于中央空调系统都是按最大负载并增加一定余量设计，而实际上在一年中，满负载下运行最多只有十多天，甚至十多个小时，几乎绝大部分时间负载都在70%以下运行。通常中央空调系统中冷冻主机的负荷能随季节气温变化自动调节负载，而与冷冻主机相匹配的冷冻泵、冷却泵却不能自动调节负载，几乎长期在100%负载下运行，造成了能量的极大浪费，也恶化了中央空调的运行环境和运行质量。所以节能的潜力就较大。

目前空调循环水系统采用调节阀门的方式调整管网的流量，改变冷冻水和冷却水的流速，从而保证机组和冷却塔进、出水口的温差，满足负荷变化的要求，不可避免地存在较大截流损失和大流量、高压力、低温差的现象，不仅大量浪费电能，而且还造成管网末端达不到预期效果的情况。

另外，水泵采用的是软启动方式，电机的启动电流均为其额定电流的3～4倍，一台90KW的电动机其起动电流将达到500A，在如此大的电流冲击下，接触器、电机的使用寿命大大下降，同时，起动时的机械冲击和停泵时水锤现象，容易对机械散件、轴承、阀门、管道等造成破坏，从而增加维修工作量和备品、备件费用。

3.节能改造的可行性分析

因此，从节约能源和降低维护费用的角度考虑，需对水泵循环水系统进行改造，我们将采用以质量可靠、功能强大的变频器为主，配以高性能、高可靠的PLC控制站组成的新一代集散型控制系统，实现自动化控制和远程监控，实现空调系统的高效，低能耗运行，提高水泵有效利用率，减少看护人员、延长水泵电机使用寿命，减少事故停机时间，提高自动控温的能力。从而大大提高后勤保障的安全生产、降低生产成本。

4.节能改造的具体方案

（1）主电路的控制设计

根据具体情况，同时考虑到成本控制，原有的电器设备尽可能的利用，保持原有系统的优点，保持整个系统的稳定性，在此基础上增加新的功能，更注重选用成熟的、先进的、同时有能及时供货和便于日后维护的设备和技术。

原冷却机组和冷冻机组各有三台90KW电机（有软启动器控制启停），两台30KW电机。改造后一台90KW的动力电缆改接到变频柜，变频器出线经铜排分五路，分别至另外四台泵的就地开关切换箱，和经过接触器直接到该台泵电机。另外四台泵的开关切换箱分别接入原工频电缆和新的变频电缆两路电源，由控制箱的开关切换接触器，既可以变频启动，又可以在特殊情况下通过原方式工频启动运行。

（2）功能控制方式

我们采用SIEMENS公司成熟的MM430系列水泵专用变频器和S7-200系列PLC来实现自动化控制和远程监控，并可在上位机显示所辖工段的工艺流程图，工艺参数，电气参数，及设备运行状态。通过触摸屏设定工艺参数，控制电气设备。

變频控制系统实现了以下功能：

（a）变频器控制冷却水泵和冷冻水泵启停。变频器分别设置90kW和30kW两套参数，启动水泵时自动判断选择配置参数。

（b）变频器实时监测水泵运行状态。触摸屏和操作员电脑均能显示变频水泵的当前运行参数，如电压、电流、频率、进水、出水温度及出口压力。

（c）自锁保护功能。当一台水泵运行时，运行信号会同时送至PLC，PLC分析判断后送将信号送至就地柜，同一组其他水泵无法启动，可以防止多台水泵启动，导致变频器过负载。

（d）系统可以选择手动和自动两种运行状态。手动运行时，根据实际情况设定变频器运行频率。自动运行时PLC控制器通过温度模块及温度传感器将冷冻机的回水温度和出水温度读入控制器内存，并计算出温差值；然后根据冷冻机的回水与出水的温差值来控制变频器的频率，以控制电机转速，调节出水的流量，控制热交换的速度；温差大，说明室内温度高系统负荷大，应提高冷冻泵的转速，加快冷冻水的循环速度和流量，加快热交换的速度；反之温差小，则说明室内温度低，系统负荷小，可降低冷冻泵的转速，减缓冷冻水的循环速度和流量，减缓热交换的速度以节约电能。

5、技术改造后的运行效果比较

（1）节能效果

进行技术改造后，系统的实际节电率与负荷状态、天气温度变化等因素有一定关系。根据以往运行参数的统计与改造后的节能预测，平均节能应在20-30%以上。经济效益十分显著。

（2）对系统的正面影响

由于冷冻泵、冷却泵采用了变频器软启停，消除了原来启动时大电流对电网的冲击，用电环境得到了改善；消除了启停水泵产生的水锤现象对管道、阀门、压力表等的损害；消除了原来直接启停水泵造成的机械冲击，电机及水泵的轴承、轴封等机械磨擦大大减少，机械部件的使用寿命得到延长；由于水泵大多数时间运行在额定转速以下，电机的噪声、温升及震动都大大减少，电气故障也比原来降低，电机使用寿命也相应延长。

由于采用了温差闭环变频调速，提高了冷冻机组的工作效率，提高了自动化水平。减少了人为因数的影响，大大优化了系统的运行环境、运行质量。

6、结束语

节能改造变频供水系统篇7

空调系统能耗在医院节能中占主导地位。医院中央空调系统通常都是按最大负载并增加一定余量设计, 而实际上在一年中, 满负载下运行最多只有十多天, 甚至十多个小时, 几乎绝大部分时间负载都在70%以下运行。通常中央空调系统中冷冻主机的负荷能随季节气温变化自动调节负载, 而与冷冻主机相匹配的冷冻泵、冷却泵却不能自动调节负载, 几乎长期在100%负载下运行, 造成了能量的极大浪费, 也恶化了中央空调的运行环境和运行质量。

随着变频技术的日益成熟, 利用变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块等器件的有机结合, 构成温差闭环自动控制系统, 自动调节水泵的输出流量;采用变频调速技术不仅能使室温维持在所期望的状态, 让人感到舒适满意, 可使整个系统工作状态平缓稳定, 更重要的是其节能效果高达30%以上, 能带来很好的经济效益。

2 医院中央空调系统构成

2.1 冷冻机组

通往各个房间的循环水由冷冻机组进行“内部热交换”作用, 使冷冻水降温为5~7℃。并通过循环水系统向各个空调点提供外部热交换源。内部热交换产生的热量, 通过冷却水系统在冷却塔中向空气中排放。内部热交换系统是中央空调的“制冷源”。

2.2 冷冻水塔

用于为冷冻机组提供“冷却水”。

2.3“外部热交换”系统

由两个循环水系统组成:⑴冷冻水循环系统由冷冻泵及冷冻管道组成。从冷冻机组流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道, 在各个房间内进行热交换, 带走房间内的热量, 使房间内的温度下降。⑵冷却水循环系统由冷却泵、冷却水管道及冷却塔组成。冷冻机组进行热交换, 使水温冷却的同时, 必将释放大量的热量, 该热量被冷却水吸收, 使冷却水温度升高, 冷却泵将升了温的冷却水压入水塔, 使之在冷却塔中与大气进行热交换, 然后再将降了温的冷却水, 送回到冷冻机组, 如此不断循环, 带走冷冻机组成释放的热量。

2.4 冷却风机

⑴室内风机:安装于所有需要降温的房间内, 用于将由冷冻水冷却了的冷空气吹入房间, 加速房间内的热交换;

⑵冷却塔风机用于降低冷却塔中的水温, 加速将“回水”带回的热量散发到大气中去。

中央空调系统的四个部分都可以实施节电改造。但冷冻水机组和冷却水机组的改造改造后节电效果最为理想, 文章中我们将重点阐述对冷冻机组和冷却机组的变频调速技术改造。

3 医院中央空调的主要能耗

医院中央空调中的空气处理系统大部分都是采用了低速风道集中送风系统, 低速风道集中送风系统的优点主要有:此系统设置了单独的空调机房, 在空调箱内集中进行新风与回风的处理, 通过各个风道分区分别输入。该系统风量较大, 风管的断面尺寸也较大, 总长度比较长。但是该系统也有自身存在的缺点, 比如:空气压降大, 所配备的风机功率就大。其次, 要求的空调机房面积比较大, 约占到了整个建筑面积的5-7%。在目前的医院用大型中央空调系统中, 不论是采用上面何种制冷机组, 或者是空气处理系统, 其耗能量都是相当大的。在对医院进行耗能量的测试显示, 医院的照明负荷超标, 中央空调的耗能量非常大, 空调机组制冷能力衰减大。根据调查资料显示, 空调箱风机的能耗占到空调系统总能耗的65%左右, 空调输水泵的能耗占空调系统总能耗的11%左右, 制冷机能耗大约占23%, 余下的部分主要为冷却塔能耗。 (一) 中央空调箱风机能耗在整个中央空调的总耗能中, 耗能量最大的就是空调箱风机, 所占的耗能比重非常大。这是因为在每层楼面都要安装空气处理机组, 已达到将处理后的空气的送入每层的各个分区的效果, 空调箱风机的台数是由每层面积的大小来决定的。 (二) 空调输水泵能耗在中央空调的系统中, 空调输水泵的耗能量也占到了相当大的比重, 有着很大的节能潜力。输水泵主要由冷冻水泵与冷却水泵组成, 选取量则根据冷冻水和冷却水的水流量来进行。选取过程当中, 要将备用水泵考虑进去, 并且对于不同机组形式的选取, 要选用与其相匹配的输水泵。 (三) 空调制冷机能耗要根据医院内的空调负荷总量来选择合适的空调制冷机组。

4 医院中央空调的变频节能改造

变频节能原理:水泵、风机的流量 (风量) 与其转速成正比;水泵、风机的压力 (扬程) 与其转速的平方成正比, 而水泵、风机的轴功率等于流量与压力的乘积, 故水泵、风机的轴功率与其转速的三次方成正比, 变频器节能的效果十分显著。特别是调节范围大、启动电流大的系统及设备, 只要对转速 (频率) 稍作改变就会使水泵轴功率有更大程度上的改变, 就因此特点使得变频调速装置成为一种趋势。

4.1 控制系统硬件结构

控制系统设计安全可靠、充分满足用户使用习惯和维护方便性前提下, 实现自动节能运行。控制系统硬件主要由上位机IPC、PLC、变频器、低压电器、压力变送器、温度变送器、开关阀、调节阀等设备组成。

·PLC部件。它主要由电源模块、CPU模块、通讯模块、开关量输入/输出模块、模拟量输入/输出模块、主机架、扩展机架、连接电缆等组成。它是系统核心部分, 负责控制系统各个子系统命令动作执行与监视、数值处理与计算、逻辑组合与判断、通讯处理等功能;

·低压电器。主要由接触器、断路器、热继电器、中间继电器等设备组成。完成电气主回路和控制回路硬连接功能, 实现硬接线线路可靠、正确连接;

·变频器。接受来自PLC控制命令和运行频率指令, 实现变频变压输出, 达到调节电机转速目;

·压力/温度变送器。对现场循环水进行压力、温度检测, 将这些工艺数值, 变换为标准DC4~20m A标准信号送到PLC模拟量输入模块进行相应数值处理与计算;

·上位机IPC。上位机IPC由PC机和组态软件构成, 它完成系统各工艺参数设定、控制命令发送、状态监视、过程数据与历史数据记录、报警与故障报警、报表生成与打印等功能。

·开关阀和调节阀。开关阀接受启停接点信号去开启或关闭管道通路, 是一种两位状态设备。调节阀接受PLC输出DC4~20m A标准模拟量信号完成对应开度变化, 达到可连续调节管道开度目。

4.2 控制系统软件功能与实现

按不同控制对象和作用将各部分软件主要功能描述如下。

(1) 冷冻循环水部分。冷冻循环水系统运行主要依据蒸发器进出水温度差来决定流量增加。夏季供冷期间, 当进出水温度差小于标准允许温差值时, 应减小变频器输出频率, 即时降低水泵运行速度减少流量, 使实际检测温差值逼近标准温差允许值, 但泵速度减少时, 考虑能够保证冷冻循环水管网中顺畅流动, 设定一个对应泵转速低限 (变频器输出频率低限) , 此速度下变频器输出频率将不再降低;相反, 当实际温差大于标准温差时, 应增加变频器输出频率, 即提升泵转速增加水流量;当变频器输出频率达到48Hz后 (此时功率约为0.95Pe) , 若实际温差仍偏大时, 就需要再投入另一台泵变频并行运行, 此时两台泵并行运行频率初始给定值定为 (50Hz/2) ×1.1≈28Hz, 此2台泵运行时输出流量已大于单台泵流量, 但此时2台泵累计消耗功率仅约为0.35Pe, 从这一点看, 2台同时变频运行要比1台工频加1台变频方式更能节约电能。2台泵温差值以相同频率同时升速或降速运行时, 若温差仍偏大, 则以相同方式再投入第三台变频运行。当2台或3台泵同时变频运行且实际温差比标准温差小时, 应降低变频器输出频率以减小泵输出流量, 当频率减小到输出频率下限时, 若仍存温差偏大现象时, 控制系统将自动停止最早投入运行1台水泵 (即按先入先出调度策略实施增减泵动作) , 而继续降低输出转速, 剩下泵再温差偏差自动调节流量运行。

(2) 热泵循环水部分。冬季供给热水时, 热泵将依据蒸汽热交换器实际进出水温差大小来决定出水流量大小, 使出水温度恒定标准设定值上。当热泵流量调节能力达到泵额定流量且进出水温度差仍然偏大时, 可减小热交换器蒸汽调节阀来达到目;若热泵热水流量调节能力已经减少到最低流量下限规定值且进出水温差仍偏小时, 同样可增加蒸汽调节阀开度来达到进出水温差值恒定目。这种附加调节蒸汽供给量方法, 可以使温差值控制更加稳定、有效, 也有利于对锅炉供热 (供蒸汽) 能源节约。

(3) 冷却循环水部分。与冷冻循环水系统运行原理基本一致, 两者本质差异:当冷凝器进出水温差大于标准允许温差时应增加流量, 正好与冷冻循环水调节方向相反。

(4) 冷却塔风机部分。冷却塔风机启动运行是冷却塔实际出水温度 (为T0) 是否满足出水温度设定值 (T1=28℃) 和冷却塔进水温度设定值 (T2=32℃) 共同要求来决定。为此将控制分为4种情况来决定风机运转方式:

·当T0

·当T0≥T1且T2≥32℃时, 全部风机以变频器最大输出频率 (50Hz) 方式额定速度运行。若该温度现象全部风机额定速度运行一段时间后仍然存, 首先增加运行冷却塔系统风机套数, 然后考虑适当增加冷却循环水流量来解除此现象持续存, 维持冷凝器安全运行需求;

·当T0≥T1且T2<32℃时, 此现象多数是由状态C迁移而来, 首先应适当增加风机运行频率 (但一般不作增加开启风机台数处理) , 然后冷却水流量增加该状态将会自动迁移到状态b情形, 然后冷却塔风机控制系统将按状态b情形作变风量调节运行。

·盘管风机部分。新风机运行主要依据房间温度实际值与设定值之间偏差大小来调节出风量变化范围, 应用离散化快速型PID调节原理, 构造一个实时响应、快速跟踪变化闭环温度控制算法, 保证温度基本恒定同时, 最大限度实现房间新风量供应。温度变化存时滞性特点, 闭环控制中加入了对温度变化趋势前馈补偿控制算法, 对逼近设定值附近 (ΔT<±0.2℃) 温差区域不进行风量调节。

5 总结

本文分析了医院中央空调系统的主要能耗, 从硬件和软件两方面提出了变频节能改造的具体方案。在科技日新月异的今天, 积极推广变频调速节能技术的应用, 积极将其融入医院中央空调系统节能领域, 为中央空调应用提出了新的课题。至少有70%以上未进行过任何形式节能优化改造, 普遍具有很好节能挖掘潜力空间 (一般都有30%以上可挖掘节能空间) 。大力推广变频节能技术不但能得到良好的经济回报, 还能推动社会的能源利用率, 意义重大。

摘要：随着社会的不断发展、人们生活水平的提高, 中央空调已经普及。医院中央空调则担负着更为重要的责任。但是医院中央空调系统在设计时是按照最大负载, 造成了能源的浪费, 增加医院成本。本文提出了变频节能改造方案, 从硬件结构和软件功能与实现进行设计, 对空调系统各个部分都有所改进。系统不但运行稳定, 又能很好的维持室温, 节约能源, 降低医院运行成本, 效果十分显著。

关键词：中央空调系统,变频技术,节能,能耗

参考文献

[1]李建华, 康相玖, 陶海臣.变频控制技术在中央空调系统的节能性可行性分析.制冷与空调2003, 3 (1) :454.[1]李建华, 康相玖, 陶海臣.变频控制技术在中央空调系统的节能性可行性分析.制冷与空调2003, 3 (1) :454.

[2]邹同华, 杜建通, 申江, 郇中杰.中央空调系统节能的机会与措施[J].流体机械, 2000, 2.[2]邹同华, 杜建通, 申江, 郇中杰.中央空调系统节能的机会与措施[J].流体机械, 2000, 2.

节能改造变频供水系统篇8

平禹煤电公司白庙矿针对原XSJK132/380电控柜存在的问题, 结合空压机电机型号, 经研究, 决定将原有电控系统更换为变频节能控制系统, 使用YL-132kW-380V空压机变频节能柜。

1变频节能系统结构

变频节能系统主要由3部分组成:变频器、压力传感器和工频转换柜。系统首先通过变频器改变频率改变转速, 并由压力传感器反馈信号, 变频器接收到反馈信息后进行逻辑运算, 逻辑运算后得出所需要的压力值, 继而供给电机最合理的带有一定频率的电流, 根据转速与频率成正比的原则, 使转速得到最佳的控制。

1.1变频器

高性能V/F变频高速控制器CHF100变频器可以通过改变输入到交流电机的电源的频率和电压, 从而达到达到调节电动机的输出转速的目的。变频调速器从电网接收工频50 Hz交流电, 经过恰当的强制变频方法, 将输入的工频电变换成为频率和幅值都可调节的交流电输出到交流电机, 实现交流电机的变速运行。

1.2压力传感器

压力传感器采用目前最方便的两线制输入输出方式, 把采集的压力信号转化为4～20 mA的标准模拟信号压力反馈给变频器, 压力传感器电源电压24 V。

1.3工变频转换柜

工变频转换柜主要功能是:①对变频控制器进行自动化控制, 通过变频器对空压机实现变频自动化控制。当变频控制系统出现故障时, 系统自动报警, 则可以立即人工选择原系统运行。发现故障及时通过人工切断电源。②显示当前工作状态下的电流、电压、频率、输出、PID反馈值等。

2节能控制系统的控制方式

该系统共控制2台132 kW空压机变频节电运行 (图1) 。根据该厂空压机的具体情况, 节能设备控制1台电机运行, 另1台备用, 2台电机可以进行变频控制之间的相互切换。但这种切换必须是在先停止变频器工作的前提下。

系统应用变频调速技术进行恒压供气控制, 可以把管网压力作为控制对象, 压力变送器将储气罐的压力转变为电信号送给智能调节器, 与压力设定值作比较, 并根据差值的大小按既定的控制模式进行运算, 产生控制信号送变频调速器, 通过变频器控制电机的工作频率与转速, 从而使实际压力始终接近设定压力, 达到恒压供气。

为实现输气管道上的恒压供气, 在输气总管上安装了1个压力传感器, 将管网里的压力转换成4～20 mA信号送到智能型自整定PID调节器。PID调节器将其输入的4～20 mA信号转换为0～10 V DC的电压信号, 作为变频器的频率给定, 从而改变电机的转速。

系统工作时, 空压机变频运行, 如管网压力不够, 变频器则会根据压力传感器传来的压力转化为4～20 mA模拟信号的变化, 经逻辑运算后, 输出给电机设定的最高频率。反之当管网压力过高时, 变频器会根据实际用风量调整电机的转速。整个工作的过程将使总管的气压基本恒定, 达到恒压供气的目的。

3系统特点

(1) 节省电能。

恒压供气系统投入运行后, 可使储气罐的气压差保持在设定值的2.5%范围内, 将减少自动排空损失的电能, 同时功率因数提高至cos ϕ>0.95, 减少了无功损耗。

(2) 降低了噪声, 减少了环境污染。

恒压供气系统由于实现了变频控制, 基本上消除排空放气的情况, 从而改善了噪声对环境的污染。

(3) 延长了机械部件使用寿命。

使用空压机节电系统后, 空压机大多数时间运行在变频工况下, 能明显减少机械部件的磨损, 延长机器寿命, 减少维修费用和缩短维修时间。

(4) 实现了软启动。

减少机组启动电流对电网的冲击, 同时可灵活地重复多次启动, 避免了自耦降压启动的不足。

(5) 实现了恒压供气。

系统投入运行后, 提高了供气可靠性和负载变化的调节能力, 保证了恒定的供气压力, 进一步保证了产品质量的稳定性。

(6) 运行可靠, 故障率几乎为零。

系统设有过载、失压、欠压、过流、缺相等保护功能, 运行可靠。

(7) 操作简易, 发生故障不影响生产。

节能器发生故障后, 可自动停机并发出故障信号, 可转换到市电使空压机正常运行, 不影响生产。

4结语

加热炉变频节能改造篇9

关键词：加热炉,变频,串风,风量

1 概述

新钢1580两台加热炉原设计采用三用一备风机供风, 由于管路设计不合理, 在原设计上加装盲板, 采用每台加热炉两台风机运行, 存在能源浪费, 因此进行了加热炉变频改造。但加热炉变频器调试时存在串风和喘震现象, 导致变频器无法正常投入使用。通过实际操作, 发现引起串风和喘震现象的原因是用风量小于风机输出量。因为压力与电机转速成平方关系, 流量与电机转速成正比关系, 采用压力控制时设定压力为9kPa, 用风量小于8万/m3时, 风机入口风门开度为80%, 导致风机发生串风。虽然可通过开大烟道放散阀来解决串风, 但是与变频改造相违背, 造成了能源浪费。根据风机管路特性和实际情况, 解决串风问题主要就是处理多余风量的问题, 而风量可通过改变风机入口风门和电机转速来实现。变频控制就是通过改变电机转速来改变风量的, 而采用恒定压力控制时, 由于风道等特性造成管路中还没有建立相应压力, 风就从另外一个风机灌入, 从而造成串风。在现有条件下, 可通过采集用风量来选择相应的压力设定值并通过PI控制来实现变频控制。

2 硬件设计

2.1 改造电气原理

自动工频旁路接线原理如图1所示, 用真空接触器取代隔离刀闸, 智能节电系统故障停机或需要进行检修时可自动分开J1、J2, 闭合J3。电机直接接电网工频运行, 负载调节控制系统同时切换回传统的风门和阀门等控制方式。为保证检修安全也可在图1的基础上增加隔离刀闸, 从而形成明显的断开点, 保证设备及工作人员的安全。

2.2 PLC硬件组态

在每个加热炉电气PLC增加一个远程站并与变频器建立通信连接, 采用硬线控制和通信控制两种控制模式。硬线控制是通过远程站接收变频器信号和控制变频器信号, 主要有变频器启动、停止、故障、频率给定、电流反馈、频率反馈等信号;通信控制是建立Profibus网, 通过网络发送信号类似控制变频器。网络通信相关信号定义见表1。

3 控制过程

原系统控制采用管路压力设定值来控制风机入口阀门开口度, 通过调节入口阀门开口度来保证管路压力;增加变频器目的是通过控制风机转速来保证管路压力, 调试中采用固定风机入口阀门开口度来调节风机转速来控制管路压力。但这样存在风机频繁抢风造成管路压力波动大引起加热炉停炉的严重问题。考虑到加热炉的稳定运行和调试经验, 控制程序通过实际需求流量来选择相应压力设定值, 以控制入口阀门开口度和电机转速。实际需求流量与入口阀门压力值、变频器压力设定值的关系见表2。

考虑到加热炉的稳定运行压力设定最小值为7.4kPa, 变频器最低频率设定为40Hz, 调试中采用入口阀门优先动作更节能, 但调试中出现加热炉用气量突然发生大变化时易出现串风, 因此结合现场经验对入口阀门开口度进行分段限幅, 见表3。

变频器PI调节器参数根据压力设定值-实际值=偏差值来选择, 由于偏差值变化采用多组PI参数, 偏差值小时, P值小, 变频器响应慢。结合实际采用偏差值小但增大P值来提高响应, 因为偏差值大时, P值过大, 风机管路等因素会造成压力波动大。偏差值与PI参数设定见表4。

4 结束语

针对原设计管路等因素造成变频器频率降到40Hz以下, 两台风机之间存在串风现象, 导致管路压力波动大引起加热炉安全问题, 结合实际将变频器下限频率设置为40Hz, 以实现节能效果最大化, 但如果要实现更好的节能效果就必须对现有的管路进行改造。

参考文献

[1]李正吾.新电工手册上册[M].第2版.安徽:安徽科学技术出版社, 2014

[2]王树青.工业过程控制工程[M].第3版.北京:化学工业出版社, 2002

吸送风机变频节能改造篇10

关键词：吸送风机,变频,节能,改造

1 改造背景

华能陕西秦岭发电有限公司是陕西省境内六大主力发电企业之一, 安装4台东方电气集团生产的20万kW汽轮发电机组, 有670t/h锅炉4台, 按照一炉一机的方式运行, 每台锅炉配置2台引风和2台送风, 这些风机的驱动电机是按照最大额定负荷设计的。近年来由于陕西电网电力严重供大于求, 公司机组调峰频繁且力度增大, 使机组的最小技术出力由原设计的80%额定负荷降至55%～60%, 负荷率由原来的90%以上降至80%～85%。锅炉一年中能在最大额定工况下运行的时间在减少, 实际上锅炉对风的需要量不是所设计的最大风量, 而应该是随着负荷改变而调节风量。

为了满足锅炉对风量变化的要求, 传统的做法是采用调节风道挡板开度的办法, 这种办法能够改变和调节风量, 不仅节流损失大, 也使风机偏离了正常的工作点, 造成效率下降, 消耗了大量的生产厂用电, 导致了生产成本的上升。在全球能源危机的大背景下, 利用一些比较成熟稳定的新技术, 对设备进行技术改造, 实现长期节能降耗, 是利企利国的大事。

为了响应国家建设资源节约型社会的要求, 走低消耗、高效率的持续发展之路, 也为了降低生产厂用电率, 降低生产成本, 提高企业在电力市场中的竞争能力, 该公司决定首先对4#锅炉4台风机的驱动电机进行变频改造。

2 高压变频调速原理及方法

高压变频调速的原理根据公式有:

n=60f (1-S) /p (1)

式中:n—转速;f—电源频率;S—转差率;p—电机磁极对数。

由式 (1) 得知, 改变电源频率可改变电机转速, 从而实现变频调速。高压电机变频调速通常采用以下方法:

(1) 直接使用高压器件。这种方法线路结构简单, 但高压器件生产工艺复杂、成本高。

(2) 采用低压器件进行叠加, 组成等效高压器件。这种方法工艺上较易实现, 缺点是驱动困难、不易保证每个器件同步导通和截止, 叠加器件个数不宜过多。

(3) 采用波形叠加法, 利用低压波形分段合成高压波形。优点是波形好、谐波分量小, 不需特殊处理就可得到优良的低谐波指标, 而且对器件耐压无特殊要求, 缺点是变压器件结构复杂。

目前大容量传动系统的高压变频调速技术按高压的形成方式可分为:直接高压型, 高—低—高型;按有无中间直流环节可分为:交—交变频器, 交—直—交变频器。在交—直—交频器中按中间直流环节的不同, 可分为:电压源型, 电流源型。被广泛采用的是直接高压交—直—交型变频器, 其中又以单元串联多电平PWM电压源变频器最为典型, 具有谐波分量小、功率因数高 (0.95以上) 、输出波形质量好的特点。

3 吸送风机变频改造方案

华能陕西秦岭发电公司2007年利用大修机会对4#机组的吸送风机进行了变频改造。

3.1 基本参数

风机未进行变频改造之前, 4#炉配置2台吸风机、2台送风机, 每台吸风机所配电机的功率为1850kW、6kV 的定速电机, 每台送风机所配电机的功率为1250kW、6kV的定速电机, 采用电动挡板调节风量, 电缆从6kV电源接至电动机。吸、送风机主要技术参数如表1所示。

3.2 改造方案

3.2.1 方案选择

变频改造有两种方案可供选择:方案一是先降低风机容量, 再配较小的变频器;方案二是直接选用适合现有容量的变频器。方案一变频器费用较低, 但要增加风机及电机的改造费用, 且改造工作量大、工期长。方案二变频器费用较高, 但省去了风机改造费用, 而且施工便利, 可在不停机的情况下进行变频设备安装, 只在系统接入时短时停机即可。两方案相比较, 总费用方案二比方案一低, 故采用方案二, 即不改造风机, 直接进行变频改造。采用的是西门子罗宾康生产的NBH完美无谐波变频装置, 接线采用“一拖一” 手动旁路方式, 电缆由6kV开关柜接至变频装置, 增设变频装置至电动机的6kV电缆 (见图1) 。

整个变频改造方案主要包括以下部分:

(1) 变频器的安装和接入。在吸送风机旁就地搭建专门的变频房间, 安装的主要设备包括变频器主柜体、双路控制电源切换箱、变频器电源柜, 变频器的所有就地操作以及运行参数和报警参数的检查设置都在变频小间完成。

(2) 电气开关部分的改造。6kV高压开关加装了变频器保护回路“工频/变频工作方式”切换把手, 配合风机变频和工频运行两种工作方式的切换, 另外从380V低压交流常用母线段和220V直流母线段引入变频器控制电源和操作电源。

3.2.2 运行方式选择

吸送风机有变频及工频两种运行方式。正常情况下, 变频器出入口隔离开关QS1、QS2接通, 风机在变频方式下运行, 此时风机入口挡板全开, 变频器处于开环方式运行, 操控人员通过改变变频器频率控制模块控制高压变频器转速, 达到在无节流损失下调节风量的目的;在变频器故障或需进行设备消缺时, 可将风机切换为工频方式运行, 在变频器未跳开的情况下, 将风机停运, 断开6kV高压侧开关及QS1、QS2隔离开关, 接通QS3旁路开关, 此时工频启动, 通过控制风机入口挡板的方式调节风量。

3.3 改造后需要完善的问题

吸送风机投入运行后, 发现存在着一些问题, 导致吸送风机的运行安全受到威胁, 节能效果受到影响。

(1) 变频器运行环境比较差, 受条件所限, 送风机变频室布置在4#炉零米, 吸风机变频室布置在4#炉烟道下, 周围环境比较差, 通风孔滤网粘灰严重。

(2) 送风机在机组启动初期和低负荷运行状态下 (负荷低于12万kW) , 有喘振现象, 影响节能效率。分析产生喘振的原因, 可能与送风机甲、乙出口连通管有关, 风机并联运行, 有抢流量现象, 互相干扰, 产生风壳振动。

(3) 风机工/变频切换需停电手动操作。吸送风机工频和变频工作方式切换, 需要停运风机, 然后高压开关停电, 手动改变变频器出入口刀闸和旁路刀闸的状态, 然后从新送电, 启动风机。

4 改造后的节能效果

该公司4#锅炉吸送风机进行变频改造后, 取得了很好的节能效果, 改造前后生产参数对比如表2所示。

从表2中数据可以看出, 改造前锅炉吸、送风机平均电耗达到了2.58%, 改造后4#机组平均负荷下降了0.97万kW, 吸、送风机平均电耗为1.66%, 同比下降了0.92个百分点, 耗电量下降了37%, 可见4#炉风机投变频运行后, 节能效果比较显著。从近3年的机组运行情况来看, 机组平均运行小时为6773h, 单机平均发电量为111953万kWh, 吸、送风机改造前平均耗电率为2.73%, 吸送风机变频运行节能效率37%, 则每年可节约厂用电1131万kWh, 上网电价以0.288元/kWh计算, 每年可节支326万元。

5建议

综合秦岭发电公司对4#锅炉吸送风机系统进行变频改造的实际情况, 提出如下建议:

(1) 加强变频装置及其辅助系统的维护工作, 确保不发生因变频系统故障而发生的异常和安全事故;做好风机在变频运行工况下, 发生事故的各种事故预案和演习, 熟练掌握各种事故的处理方法。

(2) 运行值班人员必须加强变频设备的日常巡视, 针对变频设备周围环境比较差, 通风孔滤网粘灰严重的情况, 通过增加防尘滤网, 缩短滤网清扫周期等, 确保变频器运行环境良好。

(3) 在实际运行中, 继续探索变频调节系统各种参数的合理性和准确性, 进一步调整各参数到最合适的范围, 提高节能效果和安全系数。

(4) 与厂家一起, 探索风机工频/变频工作方式的在线自动无扰切换装置的研究, 力争早日实现两种工作方式的在线无扰切换。

6结语

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