基于ABB变频器三菱PLC的风机变频节能改造课题.doc

1引言 目前,在我国大多数风机在使用过程中都存在大马拉小车的现象，加之因生产、工艺等方面的变化，需要经常调节气体的流量、压力、温度等。许多单位仍然采用落后的调节档风板或阀门开启度的方式来调节气体的流量、压力、温度等。这实际上是通过人为增加阻力的方式，并以浪费电能和金钱为代价来满足工艺和工况对气体流量调节的要求。这种落后的调节方式，不仅浪费了宝贵的能源，而且调节精度差，很难满足现代化工业生产及服务等方面的要求，负面效应十分严重。 　　变频调速出现为风机改造带来了一场革命。随着近十几年变频技术的不断完善、发展。变频调速性能日趋完美，已被广泛应用于不同领域的交流调速。为企业带来了可观的经济效益，推动了工业生产的自动化进程。 　　变频调速用于交流异步电机调速，其性能远远超过以往任何交、直流调速方式。而且结构简单，调速范围宽、调速精度高、安装调试使用方便、保护功能完善、运行稳定可靠、节能效果显著，已经成为交流电机调速的必威体育精装版潮流。 锅炉风机在设计时是按最大工况来考虑的，在实际使用中有很多时间风机都需要根据实际工况进行调节，传统的做法是用开关风门、阀门的方式进行调节，这种调节方式增大了供风系统的节流损失，在启动时还会有启动冲击电流，且对系统本身的调节也是阶段性的，调节速度缓慢，减少损失的能力很有限，也使整个系统工作在波动状态；而通过在锅炉风机上加装变频调速装置则可一劳永逸的解决好这些问题，可使系统工作状态平缓稳定，并可通过变频节能收回投资。　 采用变频器控制电机的转速，取消挡板调节，降低了设备的故障率，节电效果显著。实现了电机的软启动，延长了设备的使用寿命，避免了对电网的冲击。电机将在低于额定转速的状态下运行，减少了噪音对环境的影响。具有过载、过压、过流、欠压、电源缺相等自动保护功能。运转状态灵活多样，可手动控制也可完全实现自动控制，且可与锅炉其他自控装置进行电气连锁，实现锅炉的自动保护及计算机控制，不会因事故影响生产。安装时可不破坏原有的配电设施及环境，不影响生产。只需调节电位器旋钮即可调整风量，操作方便。 2风机变频调速的节能原理 2.1风机水泵控制设备现状 在工业用风机中，如锅炉鼓、引风机等，大部分是额定功率运行，风机流量的设计均以最大风量需求来设计，其调整方式采用档板，风门、回流、起停电机等方式控制，无法形成闭环控制，也很少考虑省电。电气控制采用直接或 Y-△启动，不能改变风机的转速，无法具有软启动的功能，机械冲击大，传动系统寿命短，震动及噪声大，功率因数较低等是其主要的难点。异步感应电动机的参数关系式2.1)所示 (2.1) ----电动机转速r/min； ----转差率----电机极对数----电源频率Hz。 对于选定的电动机而言，转差率和电动机极对数均为常数，电动机的转速取决于电源频率，变频器是通过改变电源频率的方式来改变电动机的转速。由于转速与频率之间是线性关系，其转速的全程调节性能均较好，调节较为平滑。2.2风机水泵的节能原理 用调速代替挡风板或节流阀控制风流量，是一个节电的有效途径。如图2.1给出了风机调节和变频调速两种控制方式下风路的压力-风量（H-Q） 图2.1 压力-风量关系 其中：曲线是风机在某一较低速度下的H-Q曲线； 曲线风机在而定的转速下的H-Q曲线；曲线1是风门开度最大的风路H-Q曲线曲线2是风机在某一较小开度下的风路H-Q曲线。 可以看出，当实际工况风量由下降到时，如果在风机以额定转速的运转的条件下调节风门开度，则工况点沿曲线由A移到B；如果风门开度最大的条件下用变频调节风机转速，则工况点沿曲线1由A移到C点。 显然，B点与C点的风量相同，但C点的压力要比B点风机的压力小得多，也就是说，风机在变频调速运行方式下，节能效果明显。 2.3流体力学的观点 风机流量与转速的一次方成正比，压力与转速的二次方成正比，而轴功率与转速的三次方成正比。因而，理想情况下有如.1所示 表2.1风机流量转速压力功率理想情况下关系流量(%)转速(%)压力(%)功率(%)100 100 100 100 90 90 87 72.9 80 80 64 51.2 70 70 49 34.3 60 60 36 21.6 50 50 25 12.5 由上表可见：当需求流量下降时，调节转速可以节约大量能源。如当流量需求减少一半时，如通过变频调速，则理论上讲，仅需额定功率的 12.5% ，即可节约 87.5 %的能源。如采用传统的挡板方式调节风量，虽然也可相应降低能源消耗，但节约效果与变频相比，则有天壤之别。 目前绝大多数锅炉燃烧控制系统中的风量调节都是通过调节风门挡板实现的，这种风量调节方式不但使风机的效率降低，也使很多能量白白消耗在挡板上。