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(shù)在液壓節(jié)能中的應(yīng)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(jìn)節(jié)能降耗工作，并將單臺(tái)設(shè)備能耗作為一項(xiàng)重要指標(biāo)。改造旋轉(zhuǎn)發(fā)泡干機(jī)液壓站，增加變頻控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目的，降低企業(yè)用電量。

液壓站；變頻；節(jié)能降耗

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.12.29

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源的供給已經(jīng)成為很大的瓶頸。對(duì)于企業(yè)來(lái)講，電費(fèi)開(kāi)支作為企業(yè)四項(xiàng)最大成本之一，直接影響著公司利潤(rùn)。目前海信冰箱公司制造中心正大力推進(jìn)節(jié)能降耗工作，并將單臺(tái)設(shè)備能耗作為一項(xiàng)重要指標(biāo)，通過(guò)鼓勵(lì)與開(kāi)展各種形式的工作，對(duì)電費(fèi)方面的支出進(jìn)行控制，從而降低生產(chǎn)成本，來(lái)達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

制造中心大風(fēng)冷線門(mén)體發(fā)泡1#～6#機(jī)干機(jī)設(shè)備共有6臺(tái)11 kW電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓站?？刂乒裆系囊簤赫締?dòng)按鈕按下后，電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，利用溢流閥的通斷將壓力控制在（10～11）MPa，當(dāng)門(mén)發(fā)干機(jī)不工作時(shí)（時(shí)間很長(zhǎng)），電機(jī)為空載狀態(tài)，而電機(jī)仍以工頻運(yùn)行，造成電能的大量浪費(fèi)。因此本文以門(mén)發(fā)干機(jī)液壓站為研究對(duì)象，通過(guò)分析原設(shè)備的運(yùn)行信號(hào)，增加變頻器，實(shí)現(xiàn)設(shè)備空載時(shí)電機(jī)停轉(zhuǎn)，滿載時(shí)頻率可調(diào)，既滿足生產(chǎn)要求，又減少了電能損耗，并編寫(xiě)PLC程序，當(dāng)變頻器故障時(shí)，進(jìn)行報(bào)警顯示。

1 干機(jī)液壓站現(xiàn)狀

1.1 運(yùn)行狀態(tài)

通過(guò)統(tǒng)計(jì)正常運(yùn)行時(shí)液壓站的工作節(jié)拍，發(fā)現(xiàn)對(duì)于1#和2#干機(jī)，一個(gè)夾具完成全部動(dòng)作時(shí)需要92 s，其中50 s為工人正常操作的時(shí)間，占比54.35%；對(duì)于3#～6#機(jī)，一個(gè)夾具完成全部動(dòng)作時(shí)需要總63.38 s，其中21.28s為工人正常操作的時(shí)間，占比33.58%，在這些時(shí)間內(nèi)電機(jī)無(wú)需向外提供壓力，為空載狀態(tài)，而液壓站仍以工頻運(yùn)行，存在大量電能浪費(fèi)而統(tǒng)計(jì)的這個(gè)時(shí)間還不包括工人因?yàn)槠渌颍ㄈ缜謇頋?rùn)滑槍頭、清理模具等）額外占用的時(shí)間。

1.2 運(yùn)行分析

干機(jī)液壓站的電機(jī)使用380 V電壓供電，分別由原電控柜內(nèi)的主控PLC控制啟停，為直接控制方式。在正常工作時(shí)不論干機(jī)是否運(yùn)行，當(dāng)干機(jī)控制柜上的液壓站啟動(dòng)按鈕按下后，電機(jī)一直以工頻轉(zhuǎn)速運(yùn)行，但只有在油缸需要?jiǎng)幼鲿r(shí)才對(duì)外輸出，并且主油路上有卸荷閥。

通過(guò)查找卸荷閥對(duì)應(yīng)的PLC輸出點(diǎn)，并在程序里查到相應(yīng)程序（圖1），由程序可知，當(dāng)其他閥有動(dòng)作信號(hào)時(shí)卸荷閥才動(dòng)作，當(dāng)其他閥動(dòng)作完成，延遲3 s后卸荷閥關(guān)閉，因此可以通過(guò)卸荷閥的動(dòng)作與否來(lái)判斷液壓站是滿載狀態(tài)還是空載狀態(tài)。

圖1 PLC程序

2 變頻控制

2.1 變頻控制介紹

隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的提高，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)日趨成熟。由于企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中有大量的風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備一直在工頻狀態(tài)下運(yùn)行，單純地利用閘閥控制風(fēng)量、流量，結(jié)果損失了大量的電能。而改為變頻調(diào)節(jié)后，通過(guò)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速（改變電機(jī)的輸出功率）來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量，而功率和轉(zhuǎn)速的平方成正比，因此大大減少了損耗，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。據(jù)統(tǒng)計(jì)采用變頻控制后對(duì)風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載的節(jié)能效果最明顯，其節(jié)電率在20%～60%。

另外變頻器還可以控制電機(jī)的啟動(dòng)電流，降低電力線路電壓波動(dòng)：當(dāng)電機(jī)工頻直接啟動(dòng)時(shí)將會(huì)產(chǎn)7～8倍的電機(jī)額定電流，這個(gè)電流值將大大增加電機(jī)繞組的電應(yīng)力并產(chǎn)生熱量，從而降低電機(jī)的壽命；而變頻調(diào)速是按照V/F或矢量控制方式帶動(dòng)負(fù)載進(jìn)行工作的，甚至可以在零速零電壓條件下啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流，提高繞組承受力，使電機(jī)的維護(hù)成本將進(jìn)一步降低，而電機(jī)的壽命則會(huì)相應(yīng)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(nèi)是原控制柜器件，為了防止變頻器故障，影響設(shè)備正常運(yùn)行，保留工頻運(yùn)行，通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，當(dāng)變頻器故障時(shí)，切換為工頻運(yùn)行模式，保障正常生產(chǎn)，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(diǎn)Q13.3），DI2是變頻器的一步速，DI1是變頻啟動(dòng)端子，+24 V是變頻器多功能輸入信號(hào)公共端，ROC，RONO是變頻器故障報(bào)警的常開(kāi)點(diǎn)，當(dāng)變頻器故障時(shí)，驅(qū)動(dòng)變頻故障外接中間繼電器KA1，同時(shí)蜂鳴器報(bào)警，中間繼電器KA1的17，18號(hào)觸點(diǎn)接入PLC的輸入點(diǎn)I0.0，通過(guò)編寫(xiě)組態(tài)軟件，在操作臺(tái)的觸摸屏上顯示報(bào)警信息（圖3）。

3 運(yùn)行記錄

圖2 變頻器控制電路

圖3 PLC與觸摸屏組態(tài)

圖4 改造后設(shè)備

改造后設(shè)備如圖4所示，將滿載時(shí)頻率設(shè)置為47 Hz，空載時(shí)停轉(zhuǎn)，通過(guò)增加電能表，每天對(duì)液壓站的工作狀態(tài)進(jìn)行切換，并抄表記錄耗電量（表1）。分析數(shù)據(jù)可知，1#機(jī)節(jié)能約26.8%，2#機(jī)節(jié)能約27.3%，3#機(jī)節(jié)電約18.8%，4#機(jī)節(jié)電約29.7%，5#機(jī)節(jié)電約15.2%，6#機(jī)節(jié)電約23.5%，平均節(jié)電25%左右。

表1 改造前后耗電量對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

依靠變頻技術(shù)，針對(duì)原設(shè)備空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)、耗電多的問(wèn)題，通過(guò)分析液壓站工作原理，選取卸荷閥的通斷信號(hào)作為變頻控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了門(mén)發(fā)干機(jī)液壓站變頻節(jié)能的目的，另外為防止變頻器故障影響生產(chǎn)，又增加了變頻與工頻轉(zhuǎn)換的功能，當(dāng)故障時(shí)，切換為工頻狀態(tài)，保障正常生產(chǎn)。改造運(yùn)行以來(lái)，通過(guò)抄表統(tǒng)計(jì)用電情況，節(jié)電25%，大大降低了企業(yè)的用電量，提高了企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，已在冰箱公司內(nèi)部進(jìn)行推廣使用。

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〔編輯 凌 瑞〕