斯泰尔摩风机节能改造.pdf

4 7 垛工案 技术 能 源 技 术 斯泰尔摩风机节能改造 李爱莲 ， 丁文超 内蒙古科技大学 ， 内蒙古 包头 0 1 4 0 1 0 摘要原有高速线材斯泰尔摩风机是由软启动系统驱动，其能源利用率低， 运行现场噪音大，环境影响大，为克服这些缺点，在原有 P L C 控 制系统的基础 上对其进行 变频节能改造 ，并对其 改造过程进行 了简要叙述 ，并对改造后运行情况进行 了数据统计 ，以确定其节能效果的好 坏。 关键词斯泰 尔 摩风机；软启动器；变频器；P L C系统 DOI 1 O ． 1 6 6 4 0 ／ j ．c n k i ． 3 7 1 2 2 2 ／ t ． 2 0 1 5 ．2 3 ． 0 4 1 1 改造背景 斯泰尔摩风机为新型高速线材 自 动化生产线的一部分，一共有 1 0 台风机，它位于风冷辊道段， 用于对风冷辊道上的盘卷进行预热处理， 使盘卷进入集卷筒时温度降到 3 0 0 ℃～5 5 0 ℃，从而使成品线材具有良 好的金相组织和所需的均匀一致的机械性能。风冷风机是有软启动器 启动，启动完成后软启动器退出运行，有接触器驱动风机电机继续运 行，风机送风量大小的调节通过风门的开闭程度实现，风门开度的控制 由电动执行器完成。风机在启动后长期处于高速，满负荷状态下运转， 不仅设备寿命低，维护工作量大，而且通过风门开度调节风量大小， 使 其能源利用率低， 运行现场噪音大， 影响环境大， 所以继续对其进行改造。 改造前现有条件。斯泰尔摩风机为高速线材生产线集卷区域的一 个组成部分，该区域控制系统选用美国 G E公司 9 O 一 3 0 系列 P L C及远 程 x ／ o控制系统，其中斯泰尔摩风机即可进行本地启停，也可以通过 人机界面 H MI 远程启停，但其启停过程相同，即P L C控制器在接收 到风机启动信号后，首先要判断风门是否完全关闭，只有风门在完全 关闭的状态下 ， 风机才能正常启动 ， 这样可以减小风机启动时的负载， 进而减小风机的启动电流。风机在启动后，由软启动器驱动转换为接 触器工频驱动运行，转换完成后 ，风门才在风门电动执行器的驱动下 打开，风门的开度通过 H M 1 人机界面进行手动调节，并由风门执行 器穿送回的反馈信号不断进行比较 ，形成一个闭环负反馈环节，最终 使风门开度的实际值与设定值相符，通过风门开度的大小调节风机的 风星。所以风机运行效率不高， 造成电能的浪费。 2 改造的目的及方法 为提高风机的运行效率，减少电能的损耗，决定将通过风门开度 大小调节风量改为风机由变频器驱动， 通过风机转速的改变风量大小。 根据生产现场的实际情况，最终选用西门子MM4 4 0系列变频器驱动 风机电机，系统 P L C与风机变频器之间通过 P e r fi b u s - D P网进行通讯， 风机速度的给定有人机界面 HMI 给定 ，风机也可 以实现本地及远程启 动 ，当本地启动时，人机界面 HMI上的速度给定作为风机的转速给定 。 3 实现 过程简 述 在系统 P L C方面，将原有系统 P L C框架上新增加一块 P e r fi b u s ． D P模块，用于系统 P L C与 MM 4 4 0 变频器之间的通讯，并且通过编 程软件在系统 P L C中进行硬件组态。如图1 所示。 r l 图 1 系统网络构 成图 根据控制要求重新修改程控制序，并在人机界面H MI 上实现远 程启动，速度给定， 并且能够通过界面实时看到风机的运行速度以及 运行 电流 ，其启动程序流程 图如 图 2所示。 图 2 启动程序流程 图 在变频器方面，变频器 M M4 4 0 选用 C B通讯模块，并且通过通讯 模块上的 D I P开关设置每台变频器的通讯地址，然后根据风机电机的 名牌参数及需要获取的信号对变频器进行参数调整，以实现变频器与 电机之 间匹配运行 。其具体调整方法如下 1 首先将变频器恢复出厂设置P 0 0 1 0 3 0 ；P 0 9 7 0 1 ； 2 通过 电机名牌参数对变频器进行快速调试 ，其参数 如 下 P 0 0 0 3 2 ；P 0 0 1 0 1 ；P 0 1 0 0 0 ； ；P 0 3 0 4 3 8 0 ；P 0 3 0 5 3 0 0； P0 3 0 71 6； P0 3 1 05 0； P0 3 1 1 9 91 ； P0 7 0 0 2；P1 0 0 06；P1 1 2 0 6 0； P1 1 2 1 1 2 0 ； P1 3 0 0 2； P3 9 0 0 2； 3 电机速度设定 P 1 0 4 0 5 0 ； 4 需 要的一 些继 电器输 出 频器 运行信 号输 出 P 0 7 3 1 5 2 ． 2 ； 变频器运行前准备好信号输出 P 2 8 0 0 1 ； P 2 8 0 1 [ 3 ] 1 ；P 2 8 0 1 [ 9 ] 1 ； P 2 8 1 6 [ 0 ] 5 2 ． I ；P 2 8 1 6 [ 1 ] 5 2 ．3 ；P 2 8 2 8 2 8 1 7变 ；P 0 7 3 3 2 8 2 9 。 4 改造效果及部分数据统计 通过上述改造过程，将斯泰尔摩风机改为变频器驱动，通过一段 时间的运行统计 ，发现其节能效果明显 ，部分统计数据如下 轧 制 L 8 HR B 4 0 0钢质平 均 有 2台风 机运行 在 5 0 ％转 速 ，轧 制 3 3 8 2 9 7 ． 0 9 吨产品 1 6 6 1 1 0 支，按 5 0 支 ／ 小时，用时约 3 3 2 2 ． 2 小时，除 下转第 9 2页 工 程 技 术 a , , gx - 投术 9 2 动学生学习积极性和自觉性 ， 让学生开展思维活动，主动探求知识， 取得良好的教学效果。在实际教学过程中， 笔者认真读懂、读透教材， 在把握学生知 识水平和对知识 的理 解能力的基础上 ，对 本堂课要提 出 哪些问题，如何和何时提出问题进行精心的设计。例如，讲述汽车行 驶理论时可以设问，汽车前进的动力从哪里来为什么有些汽车可以 可以加速运行， 有些汽车可以稳定运行 ， 而有些汽车会减速甚至停车 汽车的运行阻力有哪些汽车的运动方程是什么呢这样既联系了学 生的实际生活 ，又启发了汽车运动方程的推导。又如讲授纵断面设计 时 ，讲完纵坡坡 度和坡长 限制之后 ，可 以布置这样 的问题 为什么汽 车在爬坡 的时候 要挂低挡为什 么纵坡 坡度不宜过大 为什 么坡长不 宜过长总之 ，在本课程教学 中灵 活运 用启发式 、问题 式教 学方法 ， 对于提高教学质量具有重要的积极作用。 3 对比和总结。对前后不同章节的有内在联系的内容采用对 比的方式讲授 ，比单独分别讲授效果好。如平面线形设计、纵断面 设计和横断面设计各自设计的要点中，有哪些相通点，哪些不同点， 哪些相互制约 ，哪些相互独立，学生很快就能区分平、纵、横设计的 异同点。同时，在讲解新的章节之前，对于刚结束的章节内容进行概 括和总结，使学生对 已学内容有一个总的把握，形成一个整体认识， 并为新的章节学习做好准备。在总结时多使用图表、表格将重要的知 识点分类比较罗列出来，使知识点能具有系统性和条理性，加强知识点 之间的联系，使学生能了然于胸， 理清内容梗概，分辨易混的知识点。 例如纵断面设计中的竖曲线设计的要素计算和曲线上任意一点的设计标 高计算时，教会学生采用图解的方法去推导相关公式；平、纵线形组合 的种类及其各自 优缺点表格， 都简洁明了地总结了相关的理论知识，便 于学生理解 、掌握。 3 以 “ 两个联 系”来调 动学 生的积极 性 3 ． 1 联系建工方向专业课 毕竟建工方向学生的学习重心仍然是放在建工方向的专业课上， 本课程的定位是拓宽学生的知识面，所以在教学中，及时联系学生所 学的专业课，使学生明白本课程与专业课程之间的联系，可以起到事 半功倍，举一反三的效果。如，在讲到汽车运动方程的推导过程中， 就可以联系学生学习的混凝土结构设计原理中的结构极限状态方程的 推导，汽车的驱动力和行驶阻力分别对应结构抗力和荷载效应；在讲 到平、纵、横设计步骤的时候，与学生正在进行的房屋建筑学课程设 计相联系，通过两种设计步骤之间的相同之处 ，可以使学生明白如何 独立完整的完成一项设计。这样做的目的， 就是使学生在学习到相关 知识的时候不会再去孤立的看问题，而是能发现问题的相通点，更加 容 易去 接受新的知识点 。 3 ． 2 联系生活实际和工程案例 道路勘测设计虽然是一门深奥的道桥方向专业基础课，但并不是 晦涩难懂，在授课时根据教学内容，适当联系日常生活和已学知识， 会使学生感到本课程和我们的生活息息相关， 紧密联系， 产生亲合力； 联 系工程案例 ，会使 学生体会到学 以致用 的感 觉 。例如 在讲 到视 觉 分析的时候，可以联系 “ 守株待兔 成语，使学生明白兔子的眼睛长 在身体两侧在高速奔跑过程中会忽略正前方的障碍物，而人类眼睛在 面部前方，驾车行驶的速度越快人的视线夹角越小，同时视距焦点会 越来越远 ， 极易忽略近处的物体，所以高速公路要严格控制出入口， 不设置平面交叉口，以减小对正常高速运行车辆的干扰；在讲到山岭 区选线的时候，可以告诉同学们，平时爬山过程中直线上山虽然最短 捷，但需要克服的坡度较大 ， 而人会感觉到很累；但是采用 “ 之”字 形上山虽然路途增加，但是坡度减小了，人体也就没有感觉那么累 ， 那么设置回头展线的 目的大家就会轻易的接受。在讲授玩平、纵、横 断面设计 之后 ，安排了一次 “ 全 国十大死亡公路 案例分析 ，结合 工 程实 际，组织 学生讨论分析 ，到底 是天灾 ，抑或是人祸使学生对道 路的线形设计和道路安全性要求有了直观、深刻的认识。 4结语 面向建筑工程专业的 道路勘测设计课程的教学研究与实践证 明，联系建工专业自身特点联系生活实际和工程案例，采用优化教学 内容和灵活 多样的教学方法 ，就越 能激发 学生的学习兴趣 ，有助于学 生知识的获得和能力的培养，而学生学习能动性越强，收获也越多， 其学习效果也就越好，从而有利于教学质量的提高，更利于学生综合 素质的提高。同时对其他非道路桥梁专业的 道路勘测设计的课程 教学，具有一定的借鉴意义。 参考文献 [ 1 ] 杨柳 ，张勤玲 ． 道路勘测设计课程教学方法探讨 [ J ] ． 新课程 研究 ， 2 0 1 5 0 1 1 1 3 - 1 1 4 ． [ 2 】 周爱红 ， 袁颖 ， 周铭 ．面向测绘工程专业的 道理勘测与设计 课程教学改革研究 [ J ] ． 教育教学论坛 ， 2 0 1 4 1 4 2 7 7 - 2 7 8 ． 【 3 ] 黄文雄 ， 张系斌 ， 谭利英． 道路勘测设计课程教学改革的研究 [ J ] ． 高教论坛 ， 2 0 0 7 0 1 1 0 0 - 1 0 1 ， 1 O 4 ． [ 4 ] 赵韩涛 ，罗丽君 ． 道路勘测设计教学改革与实践 [ J 】 ． 价值工程， 2 0 1 2 ． 3 1 1 6 2 6 9 ． [ 5 ] 肖念婷． 道路勘测设计 教学改革研究与实践 [ J ] ． 教育教学论坛， 2 0 1 2 2 1 1 3 6 - 1 3 7 ． [ 6 ] 钟栋青 ， 李玉华 ． 道路勘测设计课程实践教学改革与评价机 制 [ J ] ．教育教学论坛 ， 2 0 1 2 z 4 5 3 5 4 ． [ 7 ] 文 建 华 ．道路 勘 测设 计课 程 教 学 时效 性研 究 [ J ] ．大 学教 育 ， 2 0 1 3 1 2 5 O 一 5 1 ． 基金项目 湖南省普通高校 “ 十二五”专业综合改革试点项目资助 { 湘 教通 [ 2 0 1 2] 2 6 6号 作者简介 尹鹏 1 9 7 9 一 ，男，湖南邵阳人，博士在读，讲师，研究 方向道路工程及地基处理的教学和科研工作。 上接 第 4 7页 以负荷系数 O ． 9 5 约 3 4 9 7 ．0 5 小时，工频运行电流为 2 9 4 A、5 0 ％速度变 频运行电流 1 2 4 A，节约运行 电流 1 5 0 A。按照 0 ．4 8 5 元 ／ K WH计算 ， 总计年节约用电费用1 9 3 3 4 9 元。 轧制 L O l 0 H R B 4 0 0 钢质平均有 1 台风机运行在 5 0 ％转速，多时 两 台风机运行在 7 0 ％转速。轧制 2 4 2 5 4 0吨产 品 1 1 9 1 2 5 支，按 5 O 支 ／小时，用时约 2 3 8 2 ． 5 小时，除以负荷系数 0 ． 9 5 约 2 5 0 7 ． 8 9 小时，工 频运行 电流为 2 9 4 A、5 0 ％速度变频运行 电流 1 2 4 A，节约运行 电流 1 5 0 A 。按照0 ． 4 8 5 元 ／ K WH计算，总计年节约用电费用6 9 3 3 0 ．7 5 元。 轧制 GCr l 5 、S A E1 0 0 8 B、3 0 Mn S i H 、ML 0 8 A L、Z GD2 1 Mn 、 S WR C H 2 2 A等品种支，，风机给定速度 3 0 ％，运行电流 7 5 A ， 平均有 1 台风机运行在 3 0 ％转速或以下，轧制 1 3 9 1 3 9 ．2 2吨产品6 7 4 8 5 支， 按 3 0 支 ／ 小时，用时约 2 2 4 9 ． 5 小时，除以负荷系数 0 ． 8 约 2 8 1 1 ． 8 7 5 小 时，工频运行电流为 2 9 4 A 、3 0 ％速度变频运行电流 7 5 A，节约运行电 流 2 1 9 A。按 照 0 ．4 8 5 元 ／ KWH计 算 ，总计 年节约 用电费用 1 1 3 4 9 2 ． 0 6 元 。三项合计 3 7 6 1 8 4 ．7 5元 。 参考文献 [ 1 ]西门子 变频 器 M M 4 4 0 使用 大全 [ M ] ． 2 0 0 7 ． [ 2 ]美国通 用 G E公 司 9 0 - 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