变频器控制电机按加速曲线起动,避免直接起动引起的大起动电流,减少对机械系统的冲击和循环水系统中的水锤现象;由于电机在适当的工艺速度下运行,因此可降低噪声,减轻电机和其它机械设备的磨损,降低故障率和系统的维护工作量。
将注塑车间的供风风机电机采用变频控制,将供风风道挡板完全打开,通过变频调速改变电机转速,控制送风量;将冷却水泵和冷冻水泵改为变频控制实现系统的节能和空调末端苛刻的温度、湿度要求。
3:主要设备选型
变频调速器:考虑到系统的工艺要求及兼容性,该电机变频器选择罗克韦尔PowerFlex400系列变频器。该系列变频器性能强大,控制灵活;高度集成,支持多种通讯协议的网络结构;优化的功率模块结构设计减小高次谐波,反射波,及控制干扰 ;紧楱的设计为用户节省了安装的空间;
PowerFlex400具有多种应用功能:根据负载惯量可设置多种加减速曲线;优于热继电器性能的电子过热保护;可预置七段速度;可避免机械共振的3段频率跳变功能;适应负荷扰动的转差补偿功能保证速度精度,确保供风量稳定;先进的节能性能,可在“轻载”情况下减少从电网吸取的电能;“休眠/唤醒”功能可产生进一步的节能效果;内置过程控制PID环节;发生故障后的自动重启功能;瞬间失电时的掉电跨越功能;可联结旋转电机,实现飞车起动功能;
PowerFlex 400的一些主要参数如下:
PowerFlex 400系列变频器可在环境温度-10℃-50℃下运行,效率达97.5%。
PowerFlex 400系列变频器内置保护功能有:
a) 欠压保护
b) 过压保护
c) 过流保护
d) 过温保护
e) 短路保护
f) 接地保护
PowerFlex 400系列变频器速度调节范围为60:1,数字输入的控制频率输出精度达0.005%。
PowerFlex 400变频器具有7个数字量输入,3个数字量输出,2个模拟量输入,2个模拟量输入接口。
PowerFlex 400还内置RS485接口,便于以后组成智能化系统。
PowerFlex 400具有斜波运行、惯性、直流制动、斜波保持、S曲线运行等停止模式,独立编程的加减速时间设定,设定范围0-600秒等。
PowerFlex 400设计符合IEC146,IEC801和EN/CE要求,满足UL508C,CAN/CSA-C22以及EN50081标准。
六、节能分析
(1).设备参数如下:
风机电动机:Pe=30KW,Ue=380V,Ie=53A,N0(同步转速)=1450rpm,CosΦ=0.8
水泵电动机:Pe=22KW,Ue=380V,Ie=45A,N0(同步转速)=1450rpm,CosΦ=0.8
变频器:Kv(效率)=0.98
(2).设备运行情况:
空调风机:
挡板开度60%,年运行时间8760 -30X24(30天维修)=8040小时.
实测数据:
挡板开度100%时,电机电流Im=52A
挡板开度60% 时,电机电流Im=50A
空调冷却水泵:
年平均阀门开度70%,年运行时间8760 -30X24(30天维修)=8040小时.
实测数据:
阀门开度100%时,电机电流Im=45A
阀门开度70% 时,电机电流Im=44A
空调冷冻水泵:
年平均阀门开度50%,年运行时间8760 -30X24(30天维修)=8040小时.
实测数据:
阀门开度100%时,电机电流Im=44.5A
阀门开度50% 时,电机电流Im=41A
(3).能耗计算:
风机挡板开度调节控制方式的能耗
挡板开度60%,电机电流Im=52A,直接计算电机消耗功率(即电机输入功率)
Pin=√3UeImCosΦ=√3×380×50×0.8=26326
全年能耗=Pin/1000×8040(小时)×0.65(元)=137,580元
冷却水泵阀门开度调节控制方式的能耗
阀门开度70%,电机电流Im=44A,直接计算电机消耗功率(即电机输入功率)
Pin=√3UeImCosΦ=√3×380×44×0.8=23167
全年能耗=Pin/1000×8040(小时)×0.65(元)=121,070元
冷冻水泵阀门开度调节控制方式的能耗
阀门开度50%,电机电流Im=41A,直接计算电机消耗功率(即电机输入功率)
Pin=√3UeImCosΦ=√3×380×41×0.8=21588
全年能耗=Pin/1000×8040(小时)×0.65(元)=112,819元
全年总能耗=137580+121070+112819=371,469元
变频器控制方式的能耗计算(估算)
空调风机:
采用变频器后,达到60%挡板开度时实测电机电流Im=14.5A,直接计算电机消耗功率(即电机输入功率)
Pin=√3UeImCosΦ=√3×380×14.5×0.8=7635
全年能耗=Pin/1000×(8040-792)(小时)×0.65(元)=35,970元
空调冷却水泵:
采用变频器后,达到70%阀门开度时实测电机电流Im=17.5A,直接计算电机消耗功率(即电机输入功率)
Pin=√3UeImCosΦ=√3×380×17.5×0.8=7635
全年能耗=Pin/1000×(8040-896)(小时)×0.65(元)=35,454元
空调冷冻水泵:
采用变频器后,达到50%阀门开度时实测电机电流Im=9.9A,直接计算电机消耗功率(即电机输入功率)
Pin=√3UeImCosΦ=√3×380×9.9×0.8=5213
全年能耗=Pin/1000×(8040-896)(小时)×0.65(元)=24,207元
注:在计算中,节假日模式按全年112天,在节假日停机1/3天考虑,即:112 x24/3=896小时。
全年总能耗=35970+35454+24207=95,631元
(4):节电率
(采用挡板的能耗-采用变频器的能耗)÷采用挡板的能耗=74.3%
六:总结
在汽车生产中,模具质量的好坏,将直接影响到车体的质量和外观,而注塑车间环境的稳定性又是决定模具质量的主要因素。对合成树脂科注塑车间空调系统进行改造,在原有控制系统上实施变频器控制,以实现风量控制和空调循环水的流量,简化工艺调整的复杂性,提高环境条件质量,实现节假日控制模式,最终达到节能降耗的目的。
罗克韦尔自动化产品,在中国的汽车生产线上有着广泛的应用,在原有工艺系统上加装罗克韦尔变频器,完全能够保证系统的稳定、可靠、灵活、方便、节能的各项要求。
希望通过我们的努力,能够为广本汽车厂带来以下几点收益:
1) 节能降耗,经济效益明显;
2) 控制灵活,轻松实现风量、风速和循环水流量的精确控制,满足车间模具对温、湿度的苛刻要求;
3) 减少电机启动时的大电流对电网的冲击,保护电网;
4) 操作方便,易于监控,减少工人劳动强度;
5) 变频器控制可有效减少电机和机械设备及管道的磨损,优化设备,提高设备使用寿命;
6) 方便维护,降低故障率,有效缩短应急事件发生时的处理时