變頻技術在液壓節能中的應用

柳玉杰，蘆明義，尹 濤

（海信（山東）冰箱有限公司制造中心裝備部，山東青島 266700）

變頻技術在液壓節能中的應用

柳玉杰，蘆明義，尹 濤

（海信（山東）冰箱有限公司制造中心裝備部，山東青島 266700）

目前海信冰箱公司正大力推進節能降耗工作，并將單臺設備能耗作為一項重要指標。改造旋轉發泡干機液壓站，增加變頻控制，實現節能降耗目的，降低企業用電量。

液壓站；變頻；節能降耗

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.12.29

0 引言

隨著我國經濟的快速發展，能源的供給已經成為很大的瓶頸。對于企業來講，電費開支作為企業四項最大成本之一，直接影響著公司利潤。目前海信冰箱公司制造中心正大力推進節能降耗工作，并將單臺設備能耗作為一項重要指標，通過鼓勵與開展各種形式的工作，對電費方面的支出進行控制，從而降低生產成本，來達到節能降耗的目的。

制造中心大風冷線門體發泡1#～6#機干機設備共有6臺11 kW電機驅動液壓站。控制柜上的液壓站啟動按鈕按下后，電機啟動運行，利用溢流閥的通斷將壓力控制在（10～11）MPa，當門發干機不工作時（時間很長），電機為空載狀態，而電機仍以工頻運行，造成電能的大量浪費。因此本文以門發干機液壓站為研究對象，通過分析原設備的運行信號，增加變頻器，實現設備空載時電機停轉，滿載時頻率可調，既滿足生產要求，又減少了電能損耗，并編寫PLC程序，當變頻器故障時，進行報警顯示。

1 干機液壓站現狀

1.1 運行狀態

通過統計正常運行時液壓站的工作節拍，發現對于1#和2#干機，一個夾具完成全部動作時需要92 s，其中50 s為工人正常操作的時間，占比54.35%；對于3#～6#機，一個夾具完成全部動作時需要總63.38 s，其中21.28s為工人正常操作的時間，占比33.58%，在這些時間內電機無需向外提供壓力，為空載狀態，而液壓站仍以工頻運行，存在大量電能浪費而統計的這個時間還不包括工人因為其他原因（如清理潤滑槍頭、清理模具等）額外占用的時間。

1.2 運行分析

干機液壓站的電機使用380 V電壓供電，分別由原電控柜內的主控PLC控制啟停，為直接控制方式。在正常工作時不論干機是否運行，當干機控制柜上的液壓站啟動按鈕按下后，電機一直以工頻轉速運行，但只有在油缸需要動作時才對外輸出，并且主油路上有卸荷閥。

通過查找卸荷閥對應的PLC輸出點，并在程序里查到相應程序（圖1），由程序可知，當其他閥有動作信號時卸荷閥才動作，當其他閥動作完成，延遲3 s后卸荷閥關閉，因此可以通過卸荷閥的動作與否來判斷液壓站是滿載狀態還是空載狀態。

圖1 PLC程序

2 變頻控制

2.1 變頻控制介紹

隨著工業自動化程度的提高，變頻調速技術已經日趨成熟。由于企業在生產過程中有大量的風機、水泵等設備一直在工頻狀態下運行，單純地利用閘閥控制風量、流量，結果損失了大量的電能。而改為變頻調節后，通過改變電機的轉速（改變電機的輸出功率）來調節風量、流量，而功率和轉速的平方成正比，因此大大減少了損耗，從而實現節能的目的。據統計采用變頻控制后對風機、泵類負載的節能效果最明顯，其節電率在20%～60%。

另外變頻器還可以控制電機的啟動電流，降低電力線路電壓波動：當電機工頻直接啟動時將會產7～8倍的電機額定電流，這個電流值將大大增加電機繞組的電應力并產生熱量，從而降低電機的壽命；而變頻調速是按照V/F或矢量控制方式帶動負載進行工作的，甚至可以在零速零電壓條件下啟動，降低啟動電流，提高繞組承受力，使電機的維護成本將進一步降低，而電機的壽命則會相應增加。

2.2 變頻方案確定

選用AB公司的PF753系列變頻器，容量為15 kW。主電路圖如圖2a所示，虛線框內是原控制柜器件，為了防止變頻器故障，影響設備正常運行，保留工頻運行，通過轉換開關，當變頻器故障時，切換為工頻運行模式，保障正常生產，如圖2b所示。圖2c為變頻器接線圖，其中KA是原控制柜控制卸荷閥繼電器（PLC的輸出點Q13.3），DI2是變頻器的一步速，DI1是變頻啟動端子，+24 V是變頻器多功能輸入信號公共端，ROC，RONO是變頻器故障報警的常開點，當變頻器故障時，驅動變頻故障外接中間繼電器KA1，同時蜂鳴器報警，中間繼電器KA1的17，18號觸點接入PLC的輸入點I0.0，通過編寫組態軟件，在操作臺的觸摸屏上顯示報警信息（圖3）。

3 運行記錄

圖2 變頻器控制電路

圖3 PLC與觸摸屏組態

圖4 改造后設備

改造后設備如圖4所示，將滿載時頻率設置為47 Hz，空載時停轉，通過增加電能表，每天對液壓站的工作狀態進行切換，并抄表記錄耗電量（表1）。分析數據可知，1#機節能約26.8%，2#機節能約27.3%，3#機節電約18.8%，4#機節電約29.7%，5#機節電約15.2%，6#機節電約23.5%，平均節電25%左右。

表1 改造前后耗電量對比

4 結語

依靠變頻技術，針對原設備空運轉時間長、耗電多的問題，通過分析液壓站工作原理，選取卸荷閥的通斷信號作為變頻控制信號，實現了門發干機液壓站變頻節能的目的，另外為防止變頻器故障影響生產，又增加了變頻與工頻轉換的功能，當故障時，切換為工頻狀態，保障正常生產。改造運行以來，通過抄表統計用電情況，節電25%，大大降低了企業的用電量，提高了企業的核心競爭力，已在冰箱公司內部進行推廣使用。

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〔編輯 凌 瑞〕