斯泰爾摩風(fēng)機(jī)節(jié)能改造

李愛(ài)蓮　丁文超

摘 要：原有高速線材斯泰爾摩風(fēng)機(jī)是由軟啟動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，其能源利用率低，運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)噪音大，環(huán)境影響大，為克服這些缺點(diǎn)，在原有PLC控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行變頻節(jié)能改造，并對(duì)其改造過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)要敘述，并對(duì)改造后運(yùn)行情況進(jìn)行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，以確定其節(jié)能效果的好壞。

關(guān)鍵詞：斯泰爾摩風(fēng)機(jī)；軟啟動(dòng)器；變頻器；PLC系統(tǒng)

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

1 改造背景

斯泰爾摩風(fēng)機(jī)為新型高速線材自動(dòng)化生產(chǎn)線的一部分，一共有10臺(tái)風(fēng)機(jī)，它位于風(fēng)冷輥道段，用于對(duì)風(fēng)冷輥道上的盤卷進(jìn)行預(yù)熱處理，使盤卷進(jìn)入集卷筒時(shí)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(jī)械性能。風(fēng)冷風(fēng)機(jī)是有軟啟動(dòng)器啟動(dòng)，啟動(dòng)完成后軟啟動(dòng)器退出運(yùn)行，有接觸器驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，風(fēng)機(jī)送風(fēng)量大小的調(diào)節(jié)通過(guò)風(fēng)門的開(kāi)閉程度實(shí)現(xiàn)，風(fēng)門開(kāi)度的控制由電動(dòng)執(zhí)行器完成。風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)后長(zhǎng)期處于高速，滿負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅設(shè)備壽命低，維護(hù)工作量大，而且通過(guò)風(fēng)門開(kāi)度調(diào)節(jié)風(fēng)量大小，使其能源利用率低，運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)噪音大，影響環(huán)境大，所以繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行改造。

改造前現(xiàn)有條件。斯泰爾摩風(fēng)機(jī)為高速線材生產(chǎn)線集卷區(qū)域的一個(gè)組成部分，該區(qū)域控制系統(tǒng)選用美國(guó)GE公司90-30系列PLC及遠(yuǎn)程I/O控制系統(tǒng)，其中斯泰爾摩風(fēng)機(jī)即可進(jìn)行本地啟停，也可以通過(guò)人機(jī)界面HMI遠(yuǎn)程啟停，但其啟停過(guò)程相同，即PLC控制器在接收到風(fēng)機(jī)啟動(dòng)信號(hào)后，首先要判斷風(fēng)門是否完全關(guān)閉，只有風(fēng)門在完全關(guān)閉的狀態(tài)下，風(fēng)機(jī)才能正常啟動(dòng)，這樣可以減小風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的負(fù)載，進(jìn)而減小風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)電流。風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)后，由軟啟動(dòng)器驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換為接觸器工頻驅(qū)動(dòng)運(yùn)行，轉(zhuǎn)換完成后，風(fēng)門才在風(fēng)門電動(dòng)執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)下打開(kāi)，風(fēng)門的開(kāi)度通過(guò)HMI人機(jī)界面進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，并由風(fēng)門執(zhí)行器穿送回的反饋信號(hào)不斷進(jìn)行比較，形成一個(gè)閉環(huán)負(fù)反饋環(huán)節(jié)，最終使風(fēng)門開(kāi)度的實(shí)際值與設(shè)定值相符，通過(guò)風(fēng)門開(kāi)度的大小調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。所以風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率不高，造成電能的浪費(fèi)。

2 改造的目的及方法

為提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率，減少電能的損耗，決定將通過(guò)風(fēng)門開(kāi)度大小調(diào)節(jié)風(fēng)量改為風(fēng)機(jī)由變頻器驅(qū)動(dòng)，通過(guò)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的改變風(fēng)量大小。根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，最終選用西門子MM440系列變頻器驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)電機(jī)，系統(tǒng)PLC與風(fēng)機(jī)變頻器之間通過(guò)Perfibus-DP網(wǎng)進(jìn)行通訊，風(fēng)機(jī)速度的給定有人機(jī)界面HMI給定，風(fēng)機(jī)也可以實(shí)現(xiàn)本地及遠(yuǎn)程啟動(dòng)，當(dāng)本地啟動(dòng)時(shí)，人機(jī)界面HMI上的速度給定作為風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速給定。

3 實(shí)現(xiàn)過(guò)程簡(jiǎn)述

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

根據(jù)控制要求重新修改程控制序，并在人機(jī)界面HMI上實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟動(dòng)，速度給定，并且能夠通過(guò)界面實(shí)時(shí)看到風(fēng)機(jī)的運(yùn)行速度以及運(yùn)行電流，其啟動(dòng)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(guò)通訊模塊上的DIP開(kāi)關(guān)設(shè)置每臺(tái)變頻器的通訊地址，然后根據(jù)風(fēng)機(jī)電機(jī)的名牌參數(shù)及需要獲取的信號(hào)對(duì)變頻器進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)變頻器與電機(jī)之間匹配運(yùn)行。

4 改造效果及部分?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

通過(guò)上述改造過(guò)程，將斯泰爾摩風(fēng)機(jī)改為變頻器驅(qū)動(dòng)，通過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)其節(jié)能效果明顯，部分統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下：

軋制LΦ8 HRB400鋼質(zhì)平均有2臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行在50%轉(zhuǎn)速，軋制338297.09噸產(chǎn)品166110支，按50支/小時(shí)，用時(shí)約3322.2小時(shí)，除以負(fù)荷系數(shù)0.95約3497.05小時(shí)，工頻運(yùn)行電流為294A、50%速度變頻運(yùn)行電流124A，節(jié)約運(yùn)行電流150A。按照0.485元/KWH計(jì)算，總計(jì)年節(jié)約用電費(fèi)用：193349元。

軋制LΦ10 HRB400鋼質(zhì)平均有1臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行在50%轉(zhuǎn)速，多時(shí)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行在70%轉(zhuǎn)速。軋制242540噸產(chǎn)品119125支，按50支/小時(shí)，用時(shí)約2382.5小時(shí)，除以負(fù)荷系數(shù)0.95約2507.89小時(shí)，工頻運(yùn)行電流為294A、50%速度變頻運(yùn)行電流124A，節(jié)約運(yùn)行電流150A。按照0.485元/KWH計(jì)算，總計(jì)年節(jié)約用電費(fèi)用：69330.75元。

軋制GCr15、SAE1008B、30MnSi（H）、ML08AL、ZGD21Mn、SWRCH22A等品種支，，風(fēng)機(jī)給定速度30%，運(yùn)行電流75A， 平均有1臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行在30%轉(zhuǎn)速或以下，軋制139139.22噸產(chǎn)品67485支，按30支/小時(shí)，用時(shí)約2249.5小時(shí)，除以負(fù)荷系數(shù)0.8約2811.875小時(shí)，工頻運(yùn)行電流為294A、30%速度變頻運(yùn)行電流75A，節(jié)約運(yùn)行電流219A。按照0.485元/KWH計(jì)算，總計(jì)年節(jié)約用電費(fèi)用：113492.06元。三項(xiàng)合計(jì)376184.75元。

參考文獻(xiàn)：

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