烟台市管道煤气公司  刘岳成
 
 
摘要：经过过程对煤气鼓风运行工况的剖析，为治理“年夜马拉小车” 的题目问题，应用变频调速装配和PLC组成风压闭关头制系统，实现对煤气鼓风机风量的自动节制，治理了“年夜马拉小车” 的题目问题，达到了节能降耗的目的。
叙词：可遍法式节制器  变频调速  节能  鼓风系统 
1   引言
    在电气拖动培植的运行过程中，经常碰到这样的题目问题，即拖动培植的负荷转变较年夜，而动力源电机的转速却不变，也就是说输出功率的转变不能随负荷的转变而转变。在现实中这种“年夜马拉小车”的现象较为普及，虚耗能源。在许多出产过程中接纳变频调速实现电念头的变速运行，不只可以知足出产的需要，而且还能降低电能耗损，延迟培植的行使寿命。这里介绍的煤气鼓风机系统接纳变频调，并应用PLC组成风压闭环自动控系统，实现了电机负荷的转变变速运行自动调节风量，即知足了出产需要，又达到了节能降耗的目的。
2   工况剖析
    鼓风机系统组成如下。
    （1）风机型号：9-26，风量：8588 ~ 10735m3/h，风压：10020~9630Pa。
    （2）电机型号：Y225M-2，功率：45kW，电压：380V，电流：83.9A，频率：50Hz，功率因数：0.89，遵守：2970 r/min。
    鼓风机的特征曲线如图1所示。
@gas_1.jpg

    经过过程对鼓风机几年来的恒速运动现实情形的纪录剖析，鼓风机系统运行纪律如下：最年夜负荷时的风量为1600 m3/h，电机的电流为38A，运行时刻1个月；日常负荷的风量为950 m3/h，电机的电流为36A，运行时刻9个月；最低负荷时的风量为500 m3/h，电机的电流为18A，运行时刻2个月。由此可以看出，对于该鼓风机来说，最年夜负荷也不到额定负荷的一半，当风量下降时，用调节管道风门的方式来改变风道阻力，使功率下降不多，耗能仍很年夜，这由图1可以看出。
    图1中曲线1为风机在恒速下调节风门时的风压-风量（H-Q）特征，曲线2为恒速下调节风门时的功率-风量（P-Q）特征，曲线3为管网风阻（R-Q）特征。假设风机在贪图时工作在A点遵守最高，输出风量Q1100%。此时，轴功率P1与Q1、H1的乘积面积AH1OQ1成正比（AH1OQ1为耗能），凭据出产工艺要求，当风量需从Q1裁减到Q2（例如50%风量）时，如接纳调节风门的方式调整风量，相当于增添了管网阻力，使管网阻力特征由曲线3变到曲线4，系统由正本的工况点A变到新的工况点B运行，尽管此时风量由Q1减小到Q2，但风压反而由H1增添到H2，轴功率P2与Q2、H2的乘积面积BH2OQ2成正比，功率的裁减并不多，可见耗能模仿照旧很年夜。
    接纳电气传动调速装配来调节风机电念头的转速是实现经济地调节风量、有用节能的最佳方式。我们选用变频调速装配对原煤气鼓风机系统进行了革新，将电机恒速运行改为按负荷转变的变速运行，获得风机合适的功率输出，达到了节能降耗的目的。
3   风机变频调速节能事理
    交换异步电念头的转速公式为
        n = 60f / p (1- s )    （1）
    由式（1）可以看出，电源频率f与转速n成正比。即改变频率可改变电机的转速。当改变风机的转速，由额定转速n1调整到某一转速n2时，理论优势量、风压及轴功率转变的相干如下：Q2 = Q1 (n2 / n1)，H2 = H1 (n2 / n1)2，P2 = P1 (n2 / n1)3。可见，风量与转速的一次方成正比，风压与转速的平方成正比，轴功率与转速的三次方成正比。由图1可以看出当风机转速由n1降到n2，凭据风机参数的比例定律，在转速n2下的风压-风量特征如曲线5所示。 可见，在知足同样风量Q2的情形下，风压H3年夜幅度降低，功率P3（相当于面积CH3OQ2）光鲜明显减小，节约的功率耗损 DP = P1-P2与面积BH2H3C成正比，节能效果极端光鲜明显。所以，接纳改变风机转速的方式对风量和风压进行节制是最合理和经济的。
4   系统组成
    对原有煤气鼓风机加装变频调速装配，而且在鼓风机系统出口的管道上安设压力变送器，测定管道的风量转变，经过过程PLC对管道压力旗子记号的更改和处置责罚，为变频调速装配供给参变量，实现对频率的自动调整，也就是说对电机的转速进行调整，以达到凭据负荷转变调整输出功率，节能降耗的目的。
    经由对照，我们选用日本富士变频器FRN45P9S-4，德国西门子公司可编法式节制器S7-200，组成风压变频调速自动节制装配，对原鼓风机系统进行革新。
4.1  硬件组成
    系统组成框图如图2 所示。
@gas_2.jpg

各部门首要功能分述如下
（1）垄断台。实现系统垄断节制及参数的设定与显示。
（2）可编法式节制器。选用S7-200可编法式节制器及EM235模拟量I/O模块，完成风压旗子记号和垄断旗子记号可输入以及PLC的节制输出。
（3）变频器。选用FRN45P9S-4变频器，具有手动和自动调速功能。
（4）切换装配。由继电器、干戈器，开关等组成，实现1台变频器节制3台鼓风机的切换，以及在变频器故障时鼓风机的旁路工频运行。
（5）压力变送器。选用CECY型电容器式变送器，测定管道的风量转变。
4.2  软件框图
    PLC软件接纳梯形图措辞，实现各类逻辑挨次节制，风压闭关头制等，法式框图如图3所示。
@gas_3.jpg

在软件贪图中行使PLC准时中止功能完成数据采样，数字滤波，PID运算及节制输出。
5   运行效果
    变频调速装配安设投入运行后，风门悉数打开，在压力为2200 Pa，风量为600 m3/h，即可知足出产要求。此时测得的系统参数如下：变频器输出频率为25 Hz，电压为189 V，电流为20 V；电机转速为1485 r/min。现实运行工况在以下几个方面有了光鲜明显改良：?噪声由80 dB降为40 dB摆布；?风量（压力）节制自动化，降低劳动强度，故障率降低；?运行参数察看直不雅观，可同时显示压力、频率、转速、电压、电流、转矩等运行参数；?管道阀门悉数打开，节门损失落年夜年夜降低。 
6   撙节电能策画
    接纳变频调速前全年总耗能为1.511×105kW·h，变频调速后全年总耗能为4.53×104kW·h。接纳变频调速后全年撙节电能为10.58×104kW·h。
    其余在投运变频调速装配后，凭据运行工况测算，可延迟修周期1～2年，每年可撙节年夜修费用约2万元。
7   结论
    实践证实，在煤气鼓风机系统中接纳变频调速运行体式格局，可以凭据负荷的转变自动调节风机的转速，治理了“年夜马拉小车”的题目问题，为降低出产成本，延迟培植行使寿命，节能降耗，减轻劳动强度，改良工作情况开创了新的路子。