變頻風機的改造方案與實踐應用

張偉

廣州某廠涂裝二科1#作業場空調器現有90KW送風機一臺，目前送風機采用軟啟控制，開機后以工頻50HZ運行，設備的運行狀態可在觸摸屏上監控。由于該空調器只有制冷功能沒有制熱功能，在冬季送風機工頻運行時，送風過大不僅造成電能的浪費、加劇了機械磨損縮減電機壽命，同時還導致車間氣溫比室外低很多，車身容易結露，影響噴漆效果，工人工作難度加大。

為了改善冬季作業場環境，防止車身結露，并且節能環保，因此提出對涂裝二科1#作業場空調器送風機進行變頻改造，通過改變頻率實現改變送風量。

一、系統需求分析

1. 新增變頻器和控制柜，電柜要合理設計送、排風等降溫措施，做好防塵保護；

2. 保留送風機軟啟控制功能，增加變頻控制風機。

3. 更改三菱Q系列PLC程序，通過CC Link網絡控制變頻啟停和轉速。

4. 更改三菱GOT人機界面，設置三檔調速控制風機，并顯示相關變頻參數信息。

5. 控制柜增加變頻/軟啟切換功能。

6. 在必要的情況下增加變頻柜面報警、控制、啟動方式切換功能。

7. 設計變頻柜排布初步圖紙、電氣原理圖紙等。

二、系統設計

1. 系統概述

在該控制系統中，采用三菱公司的Q系列PLC作為主控制器，GOT觸摸屏作為上位機監控系統，觸摸屏不僅可以對變頻器的運行頻率進行多檔設定，并可以時時監控現場設備運行狀態。PLC通過CC Link網絡，控制風機的啟停和頻率。其中上位機采用三菱公司的觸摸屏GTO對現場設備進行監控；中央控制站：采用三菱公司的Q系列PLC，完成整個控制系統的自動節能控制； 現場設備：變頻器采用三菱公司針對風機泵設計的RF-F740系列變頻器對風機進行控制，具體如圖1所示。

2. 系統功能

在原觸摸屏上實現變頻器的啟/停、頻率的設定以及狀態監測、故障報警等，提高了系統的可操作性；保留原風機軟啟控制邏輯，通過變頻柜柜板轉換開關選擇當前風機控制模式，不僅豐富了系統的控制模式，而且保證了設備的可靠運行；變頻控制柜增加有手/自動轉換功能，在PLC故障或者網絡中斷情況下，操作員通過柜板的轉換開關切換到手動控制，保證系統的連續運行；在電機出現過流、過載、缺相等報警時，變頻器自動停機，并輸出故障信號，完善了系統的安全信息；實現PLC和變頻器的網絡通訊，減少了現場布線及維護成本。

3. 系統啟動方式和控制模式

該控制系統采用兩種啟動方式：變頻器啟動和軟啟動器啟動。

系統默認啟動方式為變頻器啟動，操作人員通過變頻柜柜板啟動方式選擇開關切換到變頻器啟動，在此啟動方式下主要完成空調器風機的啟停和頻率的調節等功能；當變頻器出現故障時或者需要另作他種用途時，選擇開關切換到軟啟動器啟動，在此方式下只是實現控制空調器風機的啟停功能，并且變頻器的控制被完全隔斷，不影響系統的正常運行。

變頻器啟動方式：

在變頻器啟動方式中采用兩種控制模式：自動模式和手動模式。一般情況下，系統運行在自動控制模式下，此時不需要任何手動操作，系統根據觸摸屏上設置的相關參數自動啟動相關設備，完成監控功能。在系統PLC出現故障或網絡中斷情況下，觸摸屏自動彈出報警信息，操作員通過柜板轉換開關將啟動方式轉換為手動，變頻器由控制面板來實現啟停控制操作。

自動模式：操作人員通過變頻柜柜板模式選擇開關切換自動模式（默認選擇），系統根據觸摸屏上設置的相關運行參數，通過CC Link網絡模塊傳送到變頻器，對其進行啟/停控制、速度調節以及狀態監測等，實現全程監控。在此控制模式下，操作員需要選擇運行檔位（高頻、中頻、低頻三檔選擇），并且可以自由設置各檔位的運行頻率。在系統運行過程中也可以根據現場需求，自由切換當前運行檔位，也可以修改各檔位的當前運行頻率。

手動模式：在PLC故障或者CC Link網絡中斷情況下，操作人員需要通過變頻柜柜板模式選擇開關切換到手動模式，再通過變頻器操作面板實現啟停和頻率控制。在此模式下只用于檢修或者應急生產時使用，保證系統的正常運行。

I/O點分析

三、 系統改造后的優勢

通過變頻器變速控制風機后，設備的噪音、磨損和機械振動得到有效控制，維修周期和使用壽命得到提高，這些對設備的可靠性和平均故障維修時間都有了很大改善；采用變頻器控制風機，用戶根據現場環境調節運行頻率，在滿足使用需求的前提下達到最大限度的節約能源；系統變頻器采用CC Link網絡控制，有效減少了現場布線和維護的成本；系統保留原軟啟控制功能，并行增加變頻控制，而且兩種方式可以相互切換，更大程度的保證系統的可靠運行。

四、 項目調試計劃

某汽車有限公司涂裝二科1#作業場空調器改造項目由于受到現場生產條件限制，安裝調試時間必須特殊安排才能保證項目的順利進行。其中前期的設計、施工、安裝等環節是確保工程質量的重要環節。我現計劃按照如下環節進行：出廠測試、現場安裝、通訊調試、系統聯調、試運行。

五、工程驗收

項目涉及的設備材料到達現場后，由我進行現場到貨驗收，在系統安裝調試運行完成后，我再會同項目經理等有關部門進行最終整體驗收。

六、圖紙設計

1.變頻柜排布圖

從最初開始發現風機出現的不足問題到最后的改造運行，本系統從設計到訂貨、技術改造、測試、現場安裝、通訊調試、系統聯調、試運行各個環節共耗時2個月之久。從正式運行到現在，系統改造后運行平穩可靠，未出現系統不兼容、效率下降的現象，反而在節能、成本效能等方面有了很大的提升。

責任編輯 龍建剛