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1、变频风机的改造方案与实践应用变频风机的改造方案与实践应用张炜【摘【摘 要】要】针对送风机不能自动调节频率,对送风机进行变频改造,通过改变频率实现改变送风量.系统变频器采用 CC Link 网络控制,有效减少了现场布线和维护的成本;系统保留原软起控制功能,并行增加变频控制,而且两种方式可以相互切换,更大程度的保证系统的可靠运行.【期刊名称】【期刊名称】机电工程技术【年【年(卷卷),),期】期】2018(047)008【总页数】【总页数】4 页(P253-256)【关键词】【关键词】变频改造;节能减排;网络控制【作【作 者】者】张炜【作者单位】【作者单位】河源理工学院,广东河源 517000【正文
2、语种】【正文语种】中 文【中图分类】【中图分类】TU834.20 引言广州某厂涂装二科 1#作业场空调器现有 90 kW 送风机一台，目前送风机采用软启控制，开机后以工频 50 Hz 运行，设备的运行状态可在触摸屏上监控。由于该空调器只有制冷功能没有制热功能，在冬季送风机工频运行时，送风过大不仅造成电能的浪费、加剧了机械磨损缩减电机寿命，同时还导致车间气温比室外低很多，车身容易结露，影响喷漆效果，工人工作难度加大。为了改善冬季作业场环境，防止车身结露，并且节能环保，因此提出对涂装二科1#作业场空调器送风机进行变频改造，通过改变频率实现改变送风量。1 系统需求分析（1）新增变频器和控制柜，电柜要
3、合理设计送、排风等降温措施，做好防尘保护；（2）保留送风机软启控制功能，增加变频控制风机；（3）更改三菱 Q 系列 PLC 程序，通过 CCLink 网络控制变频启停和转速1；（4）更改三菱 GOT 人机界面，设置三档调速控制风机，并显示相关变频参数信息；（5）控制柜增加变频/软启切换功能；（6）在必要的情况下增加变频柜面报警、控制、启动方式切换功能；（7）设计变频柜排布初步图纸、电气原理图纸等。2 系统设计2.1 系统概述通过对系统网络结构图（图 1）分析得出：在该控制系统中，采用三菱公司的 Q系列 PLC 作为主控制器，GOT 触摸屏作为上位机监控系统，触摸屏不仅可以对变频器的运行频率进行
4、多档设定，并可以时时监控现场设备运行状态。PLC 通过CCLink 网络2，控制风机的启停和频率。其中上位机采用采用三菱公司的触摸屏GTO 对现场设备进行监控；中央控制站采用三菱公司的 Q 系列 PLC，完成整个控制系统的自动节能控制；现场设备中，变频器采用三菱公司针对风机泵设计的 RF-F740 系列变频器对风机进行控制。改造后柜体外观如图 2 所示，占用场地少，简洁明了，成本下降3。图 1 系统网络结构图图 2 系统改造后柜体外观2.2 系统功能（1）在原触摸屏上实现变频器的启/停、频率的设定以及状态监测、故障报警等，提高了系统的可操作性；（2）保留原风机软启控制逻辑，通过变频柜柜板转换开
5、关选择当前风机控制模式，不仅丰富了系统的控制模式，而且保证了设备的可靠运行；（3）变频控制柜增加有手/自动转换功能，在 PLC 故障或者网络中断情况下，操作员通过柜板的转换开关切换到手动控制，保证系统的连续运行4；（4）在电机出现过流、过载、缺相等报警时，变频器自动停机，并输出故障信号，完善了系统的安全信息；（5）实现 PLC 和变频器的网络通讯，减少了现场布线及维护成本。2.3 系统启动方式和控制模式该控制系统采用两种启动方式：变频器启动和软启动器启动3。系统默认启动方式为变频器启动，操作人员通过变频柜柜板启动方式选择开关切换到变频器启动，在此启动方式下主要完成空调器风机的启停和频率的调节等
6、功能；当变频器出现故障时或者需要另作他种用途时，选择开关切换到软启动器启动，在此方式下只是实现控制空调器风机的启停功能，并且变频器的控制被完全隔断，不影响系统的正常运行。变频器启动方式：在变频器启动方式中采用两种控制模式：自动模式和手动模式。一般情况下，系统运行在自动控制模式下，此时不需要任何手动操作，系统根据触摸屏上设置的相关参数自动启动相关设备，完成监控功能。在系统 PLC 出现故障或网络中断情况下6，触摸屏自动弹出报警信息，操作员通过柜板转换开关将启动方式转换为手动，变频器由控制面板来实现启停控制操作。自动模式。操作人员通过变频柜柜板模式选择开关切换自动模式（默认选择），系统根据触摸屏上
7、设置的相关运行参数，通过 CCLink 网络模块传送到变频器，对其进行启/停控制、速度调节以及状态监测等，实现全程监控。在此控制模式下，操作员需要选择运行档位（高频、中频、低频三档选择），并且可以自由设置各档位的运行频率。在系统运行过程中也可以根据现场需求，自由切换当前运行档位，也可以修改各档位的当前运行频率7。手动模式。在 PLC 故障或者 CCLink 网络中断情况下，操作人员需要通过变频柜柜板模式选择开关切换到手动模式，再通过变频器操作面板实现启停和频率控制。在此模式下只用于检修或者应急生产时使用，保证系统的正常运行8。2.4 I/O 点分析在设计过程中，对输入/输出点数进行分析，需要输
8、入点数 5 个，输出 3 个，CCLinK 7 个，具体分类说明可如表 1 所示。表 1 I/O 点分析序号 数量序号 数量 1 2 3 4 5 名称 CCLink CCLink CCLink 说 明一台变频器故障信号一台变频器运行信号变频启动/停止名称 CCLink DI DICCLink 变频器故障报警 DI 说 明变频器频率控制信号软启/变频启动方式选择变频手/自动模式选择接触器打开/闭合状态信号 CCLink 变频器当前运行频率 1 1 2 11 6 7 8 9 1 0 DO 接触器打开/闭合控制信号 1 1 1 3 33 系统改造后的优势（1）通过变频器变速控制风机后，设备的噪声、磨
9、损和机械振动得到有效控制，维修周期和使用寿命得到提供，这些对设备的可靠性和平均故障维修时间都有了很大提高；（2）采用变频器控制风机，用户根据现场环境调节运行频率，在满足使用需求的前提下达到最大限度的节约能源；（3）系统变频器采用 CCLink 网络控制，有效减少了现场布线和维护的成本；（4）系统保留原软起控制功能，并行增加变频控制，而且两种方式可以相互切换，更大程度的保证系统的可靠运行；4 项目调试计划某汽车有限公司涂装二科 1#作业场空调器改造项目由于受到现场生产条件限制，安装调试时间必须特殊安排才能保证项目的顺利进行。其中前期的设计、施工、安装等环节是确保工程质量的重要环节。现计划按照如下
10、环节进行：出厂测试、现场安装、通讯调试、系统联调、试运行。图 3 变频柜排布图图 4 变频柜原理图5 工程验收项目涉及的设备材料到达现场后，进行现场到货验收，在系统安装调试运行完成后，再会同项目经理等有关部门进行最终整体验收。6 图纸设计6.1 变频柜排布图在接到客户需求后，对工厂设备进行了实地考察，对改造后的柜体进行设计，以满足变频器和各类配套低压设备的综合布局，柜体尺寸和排布如图 3 所示。6.2 变频柜原理图在对原有电路进行改造后，增加了变频器、输出滤波器、CCLinK 电缆线、各类低压电器设备，改造后新设备和老设备能够很好地进行兼容，不但发挥了固有优势，而且还更加节能、高效。改造后具体
11、数据、元器件型号等如图 4 所示。表 2 变频柜系统配置清单序号数量 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 4 1 1 11 12 13 14 1516 17 18 19 20 型号输出滤波器 FR-BLF CC-Link UNIT CC_Link 电缆断路器断路器接触器接触器机械连锁接触器连接电缆接触器辅助触点指示灯选择开关+按钮中间继电器熔断器散热风扇分线端子柜体附材费盘柜设计、加工费变频器直流电抗器名称 BK0-C2101H01 FR-A7NC CC_Link 电缆 NS250NTMD250A 3P C65N-10A/2P LC1-D205M7C LA9FG970 LA9-FG98
12、2 LAD-N22C XB2 XB2 MY4NJRT18-32 9805C UJFX1 2000*1000*500 主电缆、端子、线槽等 5 1 1 3 1 1 3 44 4 1 0 2 1 备注三菱三菱三菱施耐德施耐德施耐德施耐德施耐德施耐德施耐德施耐德欧姆龙国优 KAKU 国优国优国优 FR-F740-S90K 90 kW FR-HEL-H90K 2 1 11 1 1 三菱三菱7 系统配置清单在和客户沟通洽谈中就系统配置清单的型号、价格、数量进行采购，找到两者的平衡点，用最实在的价格达到客户要求，让客户满意。经过和客户反复磋商后，确定系统配置清单如表 2 所示。8 结束语从最初开始发现风机
13、出现的不足问题到最后的改造运行，该系统从设计到订货、技术改造、测试、现场安装、通讯调试、系统联调、试运行各个环节共耗时2 个月。从正式运行到现在，系统改造后运行平稳可靠，未出现系统不兼容、效率下降的现象，在节能、成本效能等方面有了很大的提升。参考文献：【相关文献】1吴济田.变频软起动器在中央空调水泵电机上的节能应用 J.自动化应用，2011，45（8）：21-24.2钱丹浩，刘萍萍.PLC 在中央空调变频节能系统中的应用J.自动化博览，2006，56（4）：74-79.3刘青泉，鄢光辉，徐名霞.变频器在中央空调系统中的节能应用J.电气技术，2006，65（8）：21-28.4罗向阳.基于 PLC 及 WinCC 的控制系统在变频控制领域中的应用J.机械电子，2010，32（7）：31-33.5许樱.变频器和 PLC 自动处理控制系统的研究与设计J.电工技术，2016，46（7）：78-81.6陈钦标.基于 PLC 和组态软件 InTouch9.5 的配料控制系统的实现J.电气技术，2010，11（8）21-28.7付保川，班建民.智能计算机网络M.第二版.北京：人民邮电出版社，2014.8柴晓路，梁宇奇.Web Services 技术架构和应用M.北京：电子工业出版社，2003.