變頻器控制電機按加速曲線起動,避免直接起動引起的大起動電流,減少對機械系統的沖擊和循環水系統中的水錘現象;由于電機在適當的工藝速度下運行,因此可降低噪聲,減輕電機和其它機械設備的磨損,降低故障率和系統的維護工作量。
將注塑車間的供風風機電機采用變頻控制,將供風風道擋板完全打開,通過變頻調速改變電機轉速,控制送風量;將冷卻水泵和冷凍水泵改為變頻控制實現系統的節能和空調末端苛刻的溫度、濕度要求。
3:主要設備選型
變頻調速器:考慮到系統的工藝要求及兼容性,該電機變頻器選擇羅克韋爾PowerFlex400系列變頻器。該系列變頻器性能強大,控制靈活;高度集成,支持多種通訊協議的網絡結構;優化的功率模塊結構設計減小高次諧波,反射波,及控制干擾 ;緊楱的設計為用戶節省了安裝的空間;
PowerFlex400具有多種應用功能:根據負載慣量可設置多種加減速曲線;優于熱繼電器性能的電子過熱保護;可預置七段速度;可避免機械共振的3段頻率跳變功能;適應負荷擾動的轉差補償功能保證速度精度,確保供風量穩定;先進的節能性能,可在“輕載”情況下減少從電網吸取的電能;“休眠/喚醒”功能可產生進一步的節能效果;內置過程控制PID環節;發生故障后的自動重啟功能;瞬間失電時的掉電跨越功能;可聯結旋轉電機,實現飛車起動功能;
PowerFlex 400的一些主要參數如下:
PowerFlex 400系列變頻器可在環境溫度-10℃-50℃下運行,效率達97.5%。
PowerFlex 400系列變頻器內置保護功能有:
a) 欠壓保護
b) 過壓保護
c) 過流保護
d) 過溫保護
e) 短路保護
f) 接地保護
PowerFlex 400系列變頻器速度調節范圍為60:1,數字輸入的控制頻率輸出精度達0.005%。
PowerFlex 400變頻器具有7個數字量輸入,3個數字量輸出,2個模擬量輸入,2個模擬量輸入接口。
PowerFlex 400還內置RS485接口,便于以后組成智能化系統。
PowerFlex 400具有斜波運行、慣性、直流制動、斜波保持、S曲線運行等停止模式,獨立編程的加減速時間設定,設定范圍0-600秒等。
PowerFlex 400設計符合IEC146,IEC801和EN/CE要求,滿足UL508C,CAN/CSA-C22以及EN50081標準。
六、節能分析
(1).設備參數如下:
風機電動機:Pe=30KW,Ue=380V,Ie=53A,N0(同步轉速)=1450rpm,CosΦ=0.8
水泵電動機:Pe=22KW,Ue=380V,Ie=45A,N0(同步轉速)=1450rpm,CosΦ=0.8
變頻器:Kv(效率)=0.98
(2).設備運行情況:
空調風機:
擋板開度60%,年運行時間8760 -30X24(30天維修)=8040小時.
實測數據:
擋板開度100%時,電機電流Im=52A
擋板開度60% 時,電機電流Im=50A
空調冷卻水泵:
年平均閥門開度70%,年運行時間8760 -30X24(30天維修)=8040小時.
實測數據:
閥門開度100%時,電機電流Im=45A
閥門開度70% 時,電機電流Im=44A
空調冷凍水泵:
年平均閥門開度50%,年運行時間8760 -30X24(30天維修)=8040小時.
實測數據:
閥門開度100%時,電機電流Im=44.5A
閥門開度50% 時,電機電流Im=41A
(3).能耗計算:
風機擋板開度調節控制方式的能耗
擋板開度60%,電機電流Im=52A,直接計算電機消耗功率(即電機輸入功率)
Pin=√3UeImCosΦ=√3×380×50×0.8=26326
全年能耗=Pin/1000×8040(小時)×0.65(元)=137,580元
冷卻水泵閥門開度調節控制方式的能耗
閥門開度70%,電機電流Im=44A,直接計算電機消耗功率(即電機輸入功率)
Pin=√3UeImCosΦ=√3×380×44×0.8=23167
全年能耗=Pin/1000×8040(小時)×0.65(元)=121,070元
冷凍水泵閥門開度調節控制方式的能耗
閥門開度50%,電機電流Im=41A,直接計算電機消耗功率(即電機輸入功率)
Pin=√3UeImCosΦ=√3×380×41×0.8=21588
全年能耗=Pin/1000×8040(小時)×0.65(元)=112,819元
全年總能耗=137580+121070+112819=371,469元
變頻器控制方式的能耗計算(估算)
空調風機:
采用變頻器后,達到60%擋板開度時實測電機電流Im=14.5A,直接計算電機消耗功率(即電機輸入功率)
Pin=√3UeImCosΦ=√3×380×14.5×0.8=7635
全年能耗=Pin/1000×(8040-792)(小時)×0.65(元)=35,970元
空調冷卻水泵:
采用變頻器后,達到70%閥門開度時實測電機電流Im=17.5A,直接計算電機消耗功率(即電機輸入功率)
Pin=√3UeImCosΦ=√3×380×17.5×0.8=7635
全年能耗=Pin/1000×(8040-896)(小時)×0.65(元)=35,454元
空調冷凍水泵:
采用變頻器后,達到50%閥門開度時實測電機電流Im=9.9A,直接計算電機消耗功率(即電機輸入功率)
Pin=√3UeImCosΦ=√3×380×9.9×0.8=5213
全年能耗=Pin/1000×(8040-896)(小時)×0.65(元)=24,207元
注:在計算中,節假日模式按全年112天,在節假日停機1/3天考慮,即:112 x24/3=896小時。
全年總能耗=35970+35454+24207=95,631元
(4):節電率
(采用擋板的能耗-采用變頻器的能耗)÷采用擋板的能耗=74.3%
六:總結
在汽車生產中,模具質量的好壞,將直接影響到車體的質量和外觀,而注塑車間環境的穩定性又是決定模具質量的主要因素。對合成樹脂科注塑車間空調系統進行改造,在原有控制系統上實施變頻器控制,以實現風量控制和空調循環水的流量,簡化工藝調整的復雜性,提高環境條件質量,實現節假日控制模式,最終達到節能降耗的目的。
羅克韋爾自動化產品,在中國的汽車生產線上有著廣泛的應用,在原有工藝系統上加裝羅克韋爾變頻器,完全能夠保證系統的穩定、可靠、靈活、方便、節能的各項要求。
希望通過我們的努力,能夠為廣本汽車廠帶來以下幾點收益:
1) 節能降耗,經濟效益明顯;
2) 控制靈活,輕松實現風量、風速和循環水流量的精確控制,滿足車間模具對溫、濕度的苛刻要求;
3) 減少電機啟動時的大電流對電網的沖擊,保護電網;
4) 操作方便,易于監控,減少工人勞動強度;
5) 變頻器控制可有效減少電機和機械設備及管道的磨損,優化設備,提高設備使用壽命;
6) 方便維護,降低故障率,有效縮短應急事件發生時的處理時