黑龙江省哈尔滨市 黑龙江烟草工业有限责任公司哈尔滨卷烟厂 150000
摘要:随着卷接包装车间设备更新换代进程的加快,对包装车间工艺条件的技术要求越来越苛刻,同时为了满足卷烟企业提质降耗、降低成本以提高市场竞争能力的需求,需要对卷接机组除尘风机系统机型节能改造,而以电力电子器件为核心的变频技术为节能改造创设了可行的途径。本文针对卷接机组除尘风机的系统特点,提出了运用变频其技术的控制方案。
关键词:卷接机组;除尘风机;变频技术
1.变频调速技术基本原理
变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系,通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。变频器一般由整流器、滤波器、驱动电路、保护电路以及控制器等部分组成。首先将单相或三相交流电源通过整流器并经电容滤波后,形成幅值基本固定的直流电压加在逆变器上,利用逆变器功率元件的通断控制,使逆变器输出端,来获得一定形状的知形脉冲波形。
通过改变矩形脉冲的高度控制其电压幅值;通过改变调制周期控制其输出频率,从而在逆变器上同时进行输出电压和频率的控制,从而满足变频器调速对协调控制的要求。
但是如果只是单独的降低频率,就会导致磁通增加、磁路饱和,致使励磁电流增加,功率因数下降,这种情况下电动机铁心和线圈容易过热。对电动机的线圈的绝缘性能会造成严重的影响。为了解决这个问题,在降低频率的同时还需要是电压也相应的降低,即变频器的输出电压和频率进行协调控制。目前,使用变频器为交、直、交模式,即首先将电源来的三相交流电整流直流电,然后再经过逆变器将直流电转换成频率可调的三相交流点,将其供给异步电机,来实现对异步电机运转速度的无极可调。变频器主要由整流装置、滤波电路、逆变装置和控制电路构成。
2.应用实例概述
典型的卷接机组除尘风机变频调速技术改造的实例,对变频调速技术在卷接机组风机中的应用效果加以说明。在该中共有16套PROTOS7O机组,设计建立4个卷接机组集中除尘风机控制系统,系统简图如图1所示。
图1 卷接机组除尘风机控制系统原理图
系统采用西门子生产的S7-3000可编程控制器作为控制主机,以PPC5112P(PHOENIX)型工控机实现对现场状态数据的实时显示,及实现对各系统的相关工艺参数的设置与启停控制,变频器选用施耐德ATV38异步电动机控制变频器,并且通过PROFIBUS-DP总线网络和各除尘系统的变频器DP以及现场的DP-I/0控制箱实现数据交互,此外配置工业以太网模板CP343-11,将现场工况数据以及检测传感装置采集到的信息通过工业以太网进行上传,并通过工业以太网接收由远程控制终端发出的启、停控制指令,系统设置4个远程DP-I/O控制箱,由I/O控制箱采集卷接机组开停机无源触点信号,作为卷接机组风机启停和卷烟机与接装机支管上的电动阀调节信号,在主风管上加装一个高精度的数字式风压传感器。控制系统采用恒压负反馈控制模式,风压传感器反馈的系统风压数据作为变频器PI调节模式的负反馈,从而实现变频器自动调节风机转速,控制风压的波动范围不超过4%,从而达到恒压控制的目的,满足卷接除尘风机工艺的要求。除尘风机速度调节原理如图2所示。
图2 风机PI调节示意图
为了更好的达到节能的效果,在系统设计时为每台卷烟机设置了电动调节阀,使其能够针对卷接设备正常运行、临时或计划停机等实际情况,自动调节阀门和风机转速,并对只有一套卷接机组运行的极限工作状态时,其余的卷接机组支管阀门处于关闭的状态,系统风量只要能够满足运行机组的需求即可,但是为了维持该状态时风压维持不变,可以通过调节变频器输出电源频率,从而控制风机转速,使风量减小,这样风压也会大幅下降,因此这种情况不能简单的采用变频调速的方式来满足要求,这时可以将补风阀门打开,给系统补充定的风量,是系统风压提升到卷接工艺的要求。
3.节能效果分析
该系统自投运以来,运行情况稳定.通过运行情况分析,卷接机组风机采用变频调速技术显现出如下的几个优势。一是通过变频调速来改变风机的转速,能够使风机运行在最佳的状态,并且通过自动负荷调节功能,使电能消耗量大大降低,同样的运转周期下来能够节约电能30%左右;二是变频调速控制系统对卷接机组的工艺风力性能大幅改善,实现了恒压供给,对提高烟支合格率起到了促进作用;三是延长了设备使用寿命,变频调速的最大特点是能能够让异步电机无电流冲击启动,从而减少对负载机械的冲击转矩,延长了各个拖动和风机设备的服役寿命;四是因为变频调速控制系统对过电流和过电压的自我防范能力,避免了系统在连续运行过程中因过载或单相运行而烧坏的现象发生,确保了人身和设备的安全。
综上,将变频调速技术应用于卷接机组除尘风机的控制系统当中,变频调速技术以其优越的控制性能,必将在风机类设备、甚至其他设备的控制方面得到更加广泛而深入的应用,必将为卷烟企业带来更大的节能空间。
4.参考文献
[1]联合国环境规划署.国家环境保护局译.21世纪议程[Z].北京:中国环境科学出版社,1994.
[2]罗明超,胡仲翔,张甲英、普通机床数控化再制造效益分析[J]. AD/CAM与制造业信息化,2014(10): 63- -64.
[3]裴恕.机电产品回收与再制造关键技术[J].中国资源综合利用,2019 (7): 8-12.