改进风机电路 实现节能降耗.pdf

改进风机电路实现节能降耗 Research and Exploration |研究与探索改造与更新 管志旺管志旺 广东省粵东商贸技工学校，广 东 梅 州 514031 摘要摘要由于以往设备控制线路设计缺陷，没有充分利用变频设备自动调节功能，使员工操作繁锁又浪费资源。因此本 文通过用变频器多段速功能结合PLC实现风机调速对风机吸取电锯工作时产生的锯屑及风口阀门的开、闭，实现自动控制 及调节， 改变以往的用电位器调节风量按钮打开相应的风口， 大大减少了工作环节， 提高工作效率，同时也达到节能的效果。 关键词关键词PLC; 变频器； 自动控制；风机；节能分析 中图分类号中图分类号TM31 文献标识码文献标识码A 文章编号文章编号1671-0711 2017 03 上 ）-0064-03 伴随着全球能源危机的进一步加剧，全社会要 深刻认识节能降耗的艰巨任务和电力供需的紧张矛 盾 ，节约用电、节约能源，每个集体、单位、个人 都应该行动起来，团结协作，共同在我国绿色节能 产业蓬勃发展的大潮中携手共进。据资料统计我国 单位能源消耗大大高于发达国家和世界平均水平。 因此，我国节能降耗的改造势在必行。 1参 观 生 产 线 及 出 现 的 弊 端1参 观 生 产 线 及 出 现 的 弊 端 本人在参观梅州市家倶制造公司小型企业中， 发现每组生产线中有五台电锯工作台统一采用一台 大功率变频高速异步电动机作为吸尘主风机，主 要应用于清除工作台产生的锯末。在每组生产线 中均有五台电锯工作台面，统一由多个工位同一 抽风管道。发现当工人在工作中不管是一个工位 工作还是多工位工作，而主吸尘电机都以最大的 功率进行工作，从而使在少工位工作时出现不必 要的电能浪费，同时，控制主吸尘电机的变频器 也失去应有的作用。由此想对每组生产线的主吸 尘电机线路进行改进。 2策略方案的分析2策略方案的分析 根据当时生产线的状况， 对主吸尘电机的变频、 变压进行设计，（n 60f/p 改变压频比（u/f 是 最好的主吸尘电机控制方法。因此，根据此情况建 议厂方对主吸尘电机控制线路进行改造。用可编程 控 制 器 （P L C 拾取工作台电锯工作运行的数目来 控制变频器的各段频率，使主吸尘电机得到不同工 作频率， 从而得到主吸尘电机不同的变频转速。 所以， 将变频器设定为五段频率，如表1。 表 1电锯工作台数与频率的设置表表 1电锯工作台数与频率的设置表 运行电锯台数 / 台 对应变频器输出频率 /Hz 备注 25 具体设定频率是根 据实际现场效果进 行修改 230 335 440 550 3方案实施的过程3方案实施的过程 3 . 1 电路的设计3 . 1 电路的设计 整个电路的工作流程框图（ 如 图 1 所示，电 锯的运行工作数目进行拾取采样，通过中间继电器 连接取得对工作台电机的工作状态进行取样，从而 得到工作台取样的电锯信号及对风口的自动开启与 闭合，实现自动控制功能。 图 1改造电气原理方框图图 1改造电气原理方框图 3 . 2 变频器数据的设定及接线图3 . 2 变频器数据的设定及接线图 1 指定变频器数据的设定。企业现在用的 变变频器是三菱F R-A700系列的。根据三菱变频 调速器使用手册各段速控制和主吸尘电机运行设定 的数据如表2。 64 中国设备工程2017.03上） 3PLC输入/输出端与变频器控制分配图（ 如 图 2 所示。 图2输入/输出端与变频器控制分配图图2输入/输出端与变频器控制分配图 3.3 PLC 的选取和程序的编写3.3 PLC 的选取和程序的编写 1 根据改造输入输出点数的需求，PLC选 取的是三菱FX2N-48M R，其输入输出点分配如表 4 所示。 2 系统工作过程分析。按下启动按钮SB1 X0 Y0 输出变频器STF得到正转信号风 机在变频的RL 最低速）运转。 当一台电锯启动时（ 假设第一台电锯启动） KA1 X2 闭合通过P LC比较后Y1 输出变 频处于R L1速 ）模式运行M风机处于低速运 行状态。 参数设定表功能 代码编号 设定值用途备注 Pr.793变频器运行方式 Pr.625R L 第一段速度 Pr.530R M 第二段速度 根据实际 效果需求 Pr.435R H 第三段速度 Pr.2440 R L、 RM 第四段速度 设定频率 数据 Pr.2550 RL、 RH 第五段速度 Pr.604节能运行 2 变频器多段速控制时端子的组合说明。此 系列的变频器R L、R M和R H三个端可进行组合 实现六段速度运行。所以进行五段速度控制时的端 子组合如表3。 表 3多段速端子与速度段组合表表 3多段速端子与速度段组合表 运行速度段1速2 速3 速4 速5 速 连接的控制端子 RLRMRHR L、 RMRL、 RH 输 入输 出 Sb1X0 启动按钮Y0变频器FTF正转信号 Sb2X 1 停止按钮Y1变频信号R L 端子 X2设备一电锯工作信号Y2变频信号R M 端子 X3设备二电锯工作信号Y3变频信号R H 端子 X4设备三电锯工作信号 X 5设备四电锯工作信号 X 6设备五电锯工作信号 当两台电锯投入工作时假设第一台电锯启动） KA2 X3 闭合通过PLC比较后Y2 输出变 频处于R M2速 ） 模式运行M风机处于中低速 运行状态。 当三台电锯投入工作时假设第三台电锯启动） KA3 X4 闭合通过PLC比较后Y3 输出变 频处于R H3速 ）模式运行M风机处于中速运 行状态。 当有四台电锯投入工作时（ 假设第四台电锯启 动 ） KA4 X5 闭合通过P LC比较后Y1、Y2 输出变频处于R L、R M4速 ） 模式运行M风 机处于中高速运行状态。 当有五台电锯投入工作时（ 假设第五台电锯启 动 ） KA5 X6 闭合通过P LC比较后Y1、Y3 输出变频处于R L、R H5速 ） 模式运行M风 机处于高速运行状态。 运行中若有电锯退出工作通过P LC比较后，变 频器则自动根据信号信号组合确定输出模式，以保 持对应的风量减少能源的消耗；按 下SB2 全线停止 工作。 3 PLC控制的执行工作过程，主要分为三 个部分程序，程序如图3。 其一是对工作台电机的运行和关闭信号脉冲的 取样。 其二是对运行的电锯数目进行计算。 其三是根据运算结果进行比较输出，以控制变 频器多段速端子 3。 4演示实测能耗分析4演示实测能耗分析 当变频器在50H z和 40H z运行时在变频器输 出侧实测数据40H z时电流为12.2A,电压250V、 50H z时电流为15.8A，电压为370V。 当 变 频 器 在 40H z实 测 Pi V3R/， 1.732x250 x l2.2 5.28kW 表 2变频器设定数据表表 2变频器设定数据表 h r n a 中国 C p i a n t 设备 Engineering 工程 表 4 表 4 PLC的 1/0分配表的 1/0分配表 L 1 L 2 L 3 u V V F R - A 7 0 0 S T T E L ra l a s ] s25 Y0 Y1 Y2 Y3 g F X 2N - 4 0 O M R XO X1 X2 X3 X4 X5 X6 IL N 中国设备工程2017.03上）65 Research and Exploration |研究与探索改造与更新 M i l M 1 2 M l 3 yu {INC D O ] -P E C D O ； 当变频器在50Hz实 测 P2 SU212 1.732 x370 xl5.8 10.13k W 前后实测功耗之比为P/P252.1。 由于此系统中电机总功率比较小，因 此变频器的能耗占的比重较大，尽管实测 值与理论值有一定的差距，但改造后每个 小时能耗仍可节约4.85千瓦。节能效果估 值 计 算 （ 如按每天工作16小时，每年工 作 250天计）。 改 造 前 每 年 消 耗 的 电 能 Wf尽 10.13 x 16 x 25040520 Kw-h。 改 造 后 每 年 消 耗 的 电 能 W2 々 5.28 x 16x 25021120 kW-h。 则 每 年 节 约 电 能 为 WW, - W240520-21120 19400 kW-h，如果工 业用电以每度电1.5元 / kw_h 计算， 则每年节约电费29100元。可见节能效果 和经济效益可观。 5结语5结语 该例阐述了用PL C自动变频控制系统 代替人工判断操作，比以往操作更具有可 靠性强、安全性好、准确性高等优点，大 大减少了因人为的失误而造成了工作环境 恶劣及资源的浪费现象（ 如忘记关闭、疏 于调节）。在当前全球资源缺乏的形势下， 提倡应用新技术改善工业生产工艺达到节 能降耗目的。本例采用P L C控制不仅提高 了工作效率，重要的是风机的变频节能效 果得到提高，其节能降耗意义深远、效益 明显可观，并且在节能的同时减轻了设备 的机械负荷，延长了设备的使用寿命，符 合国家提倡的建设节能型社会的需求，提 高了经济效益。 参考文献参考文献 [1] 梁耀光，余文烋主编.电工新技术[ M].北京中 国劳动社会保障出版社，2007. [2] 王国海主编.可编程序控器制及其应用[ M].北京 中国劳动社会保障出版，2001 [3] 三菱电机株式会社编. FRA700三菱变频调速器 使用手册. [4] 李敬梅主编.电力拖动控制线路与技能训练.北 京 中国劳动社会保障出版，2001. 66 中国设备工程2017.03上）