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铝电解厂铸造车间冷却塔风机变频改造

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-11-30  浏览次数:39
核心提示:  从流体力学原理得知,风机电动机的轴功率P与其风机量"、风压H之间的关系为P!"H当电动机的转速由W1变化到W2时,风量由变化到"2,"、H、P与转速的关系如下Q2

  从流体力学原理得知,风机电动机的轴功率P与其风机量"、风压H之间的关系为P!"H当电动机的转速由W1变化到W2时,风量由变化到"2,"、H、P与转速的关系如下Q2由上式可以看出,风机的风量与风机的转速成正比,风压与转速的平方成正比,风机的轴功率等19-201 rnaAc;aemicoumaltectromcPi于风量与风压的乘积,即风机的轴功率与风机电动机转速的三次方成正比。

  2.2风机的节能效果是风机的流量Q和风压H的关系曲线。

  图中,曲线①为风机在转速下风压-流量(H-Q)的特性;曲线⑤为转速2下风压-流量的特性曲线;曲线为在转速下的功率-流量(P-Q)的特性;曲线③、④为管阻特性。假设风机在标准工作点A点的效率*高,输出流量为100%,此时,轴功率Pi与QpHi的乘积面积AH1OQ1成正比。根据工艺要求,当流量从Qi减小到Q2时,如果采用调节阀门方法,使管阻特性从曲线③变到曲线④,系统由原来的标准工作点A变到新的工作点B点运行。此时,风压增加,轴功率P'与面积H'OQ'成正比。如果采用变频器控制方式,风机转速由W1降到2,在满足CH3OQ2不变的情况下,风机风压H(大幅度降低,轴功率P3与面积CH3OQ2成正比。轴功率PDPi、P2相比较,将显著减小,节省的功率损耗P与面积BH2H3C成正比,节能的效果十分明显。

  风机的运行曲线3冷却塔系统变频改造过程3.1冷却循环水系统介绍冷却循环水系统如所示。冷却循环水系统主要由冷却水泵、冷却塔组成。冷却水经冷却水泵加压后,送入铸造机进行冷却铸好的铝锭,高温铝锭致使冷却水发热。加热后的水通过热泵送入冷却塔,经布水器,通过冷却塔风机降温,降温后的冷却水通过出水管,流入冷却水泵,经加压后再送入铸造机。

  %冷却塔风机改造主电路及元器件选择冷却塔风机改造主电路图如所示。

  冷冻机组冷却循环水系统冷却塔变频节能改造原理冷却塔是冷却水*主要的热交换设备之一,它主要靠冷却塔风机对冷却水降温。风机过去是靠交流接触器直接起动控制,风机的转速是恒定的,不能调速,因此风机的风量也是恒定的,不能调节。为了使冷却水温度保持在28!

  32之间,在冷却水泵的出口,即冷冻机组的冷却水进口管道上安装一个温度传感器,采集冷却水温度,通过给出一路模拟信号给变频器,经变频器自身的PID进行调节,如所示。变频器给出适当的电压和频率给冷却塔电动机调节冷却塔风机转速和输出功率,这样形成一个闭环反馈系统,维持冷却水温度,从而降低冷却水温度,冷却水温度降低时,减小风机转速,放慢热交换的速度,从而减慢冷却水温度的降低。

  冷却塔风机改造主回路图原冷却塔风机电动机的主要技术参数:电动机型号为Y180M―4;额定电压为380V;频率为50Hz;功率为18.52W;额定电流为35.9A;转速为1470r/min;防护等级为IP44;工作制为S1;绝缘等级为B级;接法为!;cSlp=0.82.变频器根据工艺要求,选用的是ABBACS400系列变频器,该变频器用于笼型电动机的速度和转矩控制,模块化设计,具有体积小、安装简便、节能能源、控制准确、安全可靠等特点。

  源范围为三相,AC200-480(1±10%)V;电源频率为48!63Hz;控制连接为两个可编程的模拟输入(AI);―个可编程的模拟输出(AO);五个可编程的数字输入(DI);两个可编程的继电器输出(RO);保护特性为过电流保护、IG、过压保护、欠电压保护、过热保护、短路保护、接地保护、欠电压缓冲、电动机欠/过载保护、堵转保护、串行通信故障保护、AI信号的丢失保护等。

  丰富的菜单功能包括内置PID、PFC、预磁通等八种应用宏,只需选择需要的应用宏,相应的参数都自动设置,输入输出端子也将自动配置,这些预设的应用宏配置大大节约了调试时间,减少出错。

  由于风机类设备属于平方转矩,故选定的ABB变频器型号为:ACS401002032型,适应电动负荷开关由于每次在对电动机检修保养后,对电动机的绝缘进行测量时,都要把电动机与变频器之间电缆断开,防止对变频器的损坏,所以在变频器的出线侧加装1个负荷开关,型号为LTS*100100A.温度传感器用于对冷却水温度监测用的温度传感器为Ptl00,测量范围0!50,-0.2,输出信号为4~20mA. 5冷却塔风机节能改造的控制电路冷却塔风机变频节能改造控制原理如所示。

  冷却塔风机控制回路原理图每台冷却塔有两种控制状态,分为手动和自动状态。

  手动状态在此状态下变频器将开环运行,风机的转速用手动通过调节给定电位器的方式调节,通过调节风机的转速,从而调整冷却水的温度。

  自动状态在此状态下变频器将根据温度传感器给入的模拟信号(4~20mA)通过自身的PID控制调节,此时变频器将闭环运行。

  表1为温度与反馈信号的实际对应数据。

  表1温度与反馈信号数据温度/,反馈6变频器带载试运行将限幅*小频率(参数2007)整定值为手动起动变频器,通过频率给定电位器给定频率,变频器运行正常,电动机运行方向、电流、温升正常,旋转平稳,升降速平滑,电源、运行指示正常;但在调整过程中发现,电动机运行在25Hz左右时,风机风叶摆动较大,这是由于如在风机的喘拒点范围,因此避开该拒点就解决了。故将限幅*小频率(参数2007)整定值改回30Hz,风机运行平稳。

  停止变频器手动运行后,合上手动/自动选择开关SA,将变频器改为自动控制,变频器、电动机运行正常,电动机旋转平稳,升降速平滑。

  冷却塔风机变频改造节能效果分析这次节能改造的效果是非常显著的,特别是在夏天的运行观察中发现,环境温度如果22,以下时,电动机运行在30Hz(2.4kW)左右,冷却水温度控制在28,左右;环境温度在22!35,之间时,电动机运行在30!45Hz(2.4!15.7kW)之间;冷却水温度在28!32,之间;白天特别炎热(36,以上)时,电动机运行在48Hz,冷却水温度在33,左右。根据闭环控制理论可知,此闭环控制不太理想(环境温度增大时,冷却水温度应控制在28,左右)。经认真分析后发现变频器PID目标参数值调整较大,与实际值的偏差值较大,转速调节变差。为了将水温控制在一个理想的状态,进行对PID的微调,缩短积分时间(I),延长微分时间(D),快速达到稳定的控制状态,将冷却水温度控制在28,左右,运行效果良好。改造前与改造后的节能效果比较,如表2所示。

  表2节能效果比较路除了阻断电力线中的低频(即50Hz/60Hz交流信号),还提供了电涌保护,有助于提高信号质量。为了缩短用户的开发周期,Echelon公司提供了一个全面的DSK(DevelopmentSupportKit)代用户设计好了这个电路的执行界面。

  5结束语PL3150/PL3120电力线收发器采用BPSK调制解调技术以及多种容错及纠错技术,是目前在我国应用效果*理想的电力线载波芯片。文中的电力线数据采集模块已投入应用,其硬件电路简单,通信性能可靠,而且成本较之PLT―22只到原来的1/3.所以非常适合远程自动抄表系统、加热/制冷系统、照明系统、表计测量和能源控制系统应用。在其他领域里也显示出了其巨大的潜力,比如在一些干扰大、布线困难的工业自动化控制系统中能达到事半功倍的效果。随着通信技术的进一步完善,相应的器件产品的研究和开发,电力载波通信将以特有的优势得到快速的发展,大大改变人们的生活,如智能小区、家居自动化系统。

 
 
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