斯泰爾摩風機節能改造

李愛蓮　丁文超

摘 要：原有高速線材斯泰爾摩風機是由軟啟動系統驅動，其能源利用率低，運行現場噪音大，環境影響大，為克服這些缺點，在原有PLC控制系統的基礎上對其進行變頻節能改造，并對其改造過程進行了簡要敘述，并對改造后運行情況進行了數據統計，以確定其節能效果的好壞。

關鍵詞：斯泰爾摩風機；軟啟動器；變頻器；PLC系統

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.041

1 改造背景

斯泰爾摩風機為新型高速線材自動化生產線的一部分，一共有10臺風機，它位于風冷輥道段，用于對風冷輥道上的盤卷進行預熱處理，使盤卷進入集卷筒時溫度降到300℃～550℃，從而使成品線材具有良好的金相組織和所需的均勻一致的機械性能。風冷風機是有軟啟動器啟動，啟動完成后軟啟動器退出運行，有接觸器驅動風機電機繼續運行，風機送風量大小的調節通過風門的開閉程度實現，風門開度的控制由電動執行器完成。風機在啟動后長期處于高速，滿負荷狀態下運轉，不僅設備壽命低，維護工作量大，而且通過風門開度調節風量大小，使其能源利用率低，運行現場噪音大，影響環境大，所以繼續對其進行改造。

改造前現有條件。斯泰爾摩風機為高速線材生產線集卷區域的一個組成部分，該區域控制系統選用美國GE公司90-30系列PLC及遠程I/O控制系統，其中斯泰爾摩風機即可進行本地啟停，也可以通過人機界面HMI遠程啟停，但其啟停過程相同，即PLC控制器在接收到風機啟動信號后，首先要判斷風門是否完全關閉，只有風門在完全關閉的狀態下，風機才能正常啟動，這樣可以減小風機啟動時的負載，進而減小風機的啟動電流。風機在啟動后，由軟啟動器驅動轉換為接觸器工頻驅動運行，轉換完成后，風門才在風門電動執行器的驅動下打開，風門的開度通過HMI人機界面進行手動調節，并由風門執行器穿送回的反饋信號不斷進行比較，形成一個閉環負反饋環節，最終使風門開度的實際值與設定值相符，通過風門開度的大小調節風機的風量。所以風機運行效率不高，造成電能的浪費。

2 改造的目的及方法

為提高風機的運行效率，減少電能的損耗，決定將通過風門開度大小調節風量改為風機由變頻器驅動，通過風機轉速的改變風量大小。根據生產現場的實際情況，最終選用西門子MM440系列變頻器驅動風機電機，系統PLC與風機變頻器之間通過Perfibus-DP網進行通訊，風機速度的給定有人機界面HMI給定，風機也可以實現本地及遠程啟動，當本地啟動時，人機界面HMI上的速度給定作為風機的轉速給定。

3 實現過程簡述

在系統PLC方面，將原有系統PLC框架上新增加一塊Perfibus-DP模塊，用于系統PLC與MM440變頻器之間的通訊，并且通過編程軟件在系統PLC中進行硬件組態。如圖1所示。

根據控制要求重新修改程控制序，并在人機界面HMI上實現遠程啟動，速度給定，并且能夠通過界面實時看到風機的運行速度以及運行電流，其啟動程序流程圖如圖2所示。

在變頻器方面，變頻器MM440選用CB通訊模塊，并且通過通訊模塊上的DIP開關設置每臺變頻器的通訊地址，然后根據風機電機的名牌參數及需要獲取的信號對變頻器進行參數調整，以實現變頻器與電機之間匹配運行。

4 改造效果及部分數據統計

通過上述改造過程，將斯泰爾摩風機改為變頻器驅動，通過一段時間的運行統計，發現其節能效果明顯，部分統計數據如下：

軋制LΦ8 HRB400鋼質平均有2臺風機運行在50%轉速，軋制338297.09噸產品166110支，按50支/小時，用時約3322.2小時，除以負荷系數0.95約3497.05小時，工頻運行電流為294A、50%速度變頻運行電流124A，節約運行電流150A。按照0.485元/KWH計算，總計年節約用電費用：193349元。

軋制LΦ10 HRB400鋼質平均有1臺風機運行在50%轉速，多時兩臺風機運行在70%轉速。軋制242540噸產品119125支，按50支/小時，用時約2382.5小時，除以負荷系數0.95約2507.89小時，工頻運行電流為294A、50%速度變頻運行電流124A，節約運行電流150A。按照0.485元/KWH計算，總計年節約用電費用：69330.75元。

軋制GCr15、SAE1008B、30MnSi（H）、ML08AL、ZGD21Mn、SWRCH22A等品種支，，風機給定速度30%，運行電流75A， 平均有1臺風機運行在30%轉速或以下，軋制139139.22噸產品67485支，按30支/小時，用時約2249.5小時，除以負荷系數0.8約2811.875小時，工頻運行電流為294A、30%速度變頻運行電流75A，節約運行電流219A。按照0.485元/KWH計算，總計年節約用電費用：113492.06元。三項合計376184.75元。

參考文獻：

[1]西門子變頻器MM440使用大全[M].2007.

[2]美國通用GE公司90-30系列PLC編程手冊[S].

[3]MM440與S7-300通過DP通訊實現讀取和修改參數例程[S].endprint