风机盘管集中控制分析

风机盘管集中控制分析（共7篇）

风机盘管集中控制分析 篇1

摘要：针对工厂内广泛使用的PLC系统与继电器组合控制方案存在的隐患进行分析、提出解决措施并进行改造[1], 给安全生产消除了隐患、避免了重大损失。

关键词：风机,控制方案,隐患分析,改造

一、简介

某公司聚烯烃4套装置风送系统采用压缩氮气输送粉料和粒料, 输送的压缩氮气由压缩机提供, 粉料和粒料系统全部使用AERZENER的无油螺杆压缩机, 共计16台, 压缩机为高压电机, 每台压缩机都有配套的低压油雾分离器。设备整体供货及控制系统集成为国内一企业自行设计、安装, 控制采用SIEMENS公司S7-400系统与继电器组合的控制方式。在实际生产运行中, 聚丙烯装置一台粒料风机出现操作员在控制室操作停机但压缩机未停而PLC操作画面显示压缩机停机的现象, 最终导致机组烧毁, 造成了较大的经济损失。综合现场各种因素分析, 该设备的控制方案存在重大安全隐患, 必须加以改造。

二、控制方案的隐患分析

整套输送系统使用西门子的PLC控制系统[2], 而每台压缩机则单独由继电器搭建的控制盘进行控制, 所有和机组控制有关的来自PLC和MCC的启动/停止命令以及状态指示信号都经过现场控制盘送到MCC和PLC系统。在就地控制模式时, 工艺人员可以在现场进行启动、停止操作。图一为原始继电器搭建控制原理图:

存在的问题和隐患:

1.高压电机主电机的启动、停止命令由PLC系统发送正脉冲信号到现场控制盘, 然后由控制盘送至MCC高压柜, 低压电机油雾分离器的启动命令由PLC系统发送正脉冲信号, 停止命令为负脉冲信号。其中主电机的启动命令在控制盘内由201、203号端子输出, PLC发出的停车信号与现场停车信号 (按钮开关) 、紧急停车信号 (现场带防护的拍停开关) 三路汇总在控制盘内由205、209号端子输出。本次事故发生后, 操作人员按“现场停车按钮”和“紧急停车按钮”都无法将设备的电源断开, 经检查为中间接线端子205、209松动, 送出的停机信号无法到达MCC高压柜, 导致系统无法切断电源停止设备, 唯一的方法就是在MCC系统内将压缩机的电源断开, 给操作带来风险和不便。

2.送到PLC系统的压缩机启动、停止状态信号取自控制盘内的中间继电器。当中间继电器收到动作命令信号后, 将信号反送给PLC系统, 用来在PLC操作员界面上指示电机运行的状态。此信号反应的是现场控制盘内的继电器状态, 逻辑上和电机的状态应该是一致的, 但在故障状态下, 并不真实反应电机的实际工作状态。比如控制柜与MCC之间的回路节点出现问题, 就会出现控制室内压缩机的操作状态和现场压缩机的动作状态不一致的情况, 导致压缩机空转, 因非正常操作导致出口压力升高过载运行, 使双转子啮合, 壳体因高温损坏, 每台设备直接经济损失高达170多万元。

3.此例PLC系统和现场控制盘组合控制方式中的多数逻辑控制功能依靠继电器实现, 未能充分利用PLC系统SOE的功能, 在故障分析、诊断方面存在缺陷。

三、改造方案及实施

为了消除原始控制方案存在的隐患, 也为了满足石化行业控制系统的控制要求, 使控制系统能够真正做到安全可靠、保证生产的顺利进行, 因此, 从以下几个方面进行改造。

1. 改造方案

本次改造既要保证继电器控制系统的完好, 又要保证所有信号的安全性和可靠性, 因此, 不取消原有系统之间的往来信号, 仅通过增加PLC与MCC之间的信号以满足控制的实际需求。

(1) 将PLC发出的停车信号一分为二。由于到控制盘的停车信号需要参与其他逻辑, 保留原有停车信号、增加两对电缆将高压电机和低压油雾分离器的停车信号从PLC直接送往MCC, 以确保MCC的停车信号真实可靠, 保证现场设备与实际操作一致。

(2) 增加MCC到PLC的“运行/停止”信号。将“运行”、“停止”信号直接从MCC送到PLC, 取消现场控制盘的“运行/停止”信号, 由MCC传送过来的“运行”信号代替原有的“运行/停止”信号参与联锁控制, 并在流程图画面进行显示, 以保证运行信号的真实性和可判断性。

(3) 在MCC综保系统增加“联锁停车信号”和“现场停车信号”的区分功能, 即保证了任何一个停止信号都能停压缩机, 又方便了操作停车或故障停车的原因查找。

以聚丙烯为例, 上述改造需要增加的PLC和MCC之间的接线端子:

2. 方案的实施

为了实现改进的控制方案, 使系统具有友好的人机交互界面, 需要从硬件和软件两方面实施。

(1) 硬件实施

增加PLC和MCC直接的控制电缆和继电器等相关设备。每台设备需要给主电机和油雾分离器各自增加一对“停止”命令信号电缆, 共计32对电缆。每台设备需要给主电机增加两对“运行/停止”指示信号, 共计32对电缆。

实施前经过工程计算需要敷设9000米电缆, 为了确保质量, 需要在电缆穿管敷设前和敷设后对电缆进行绝缘、接地检查;按照设计标准图要求将电缆密封接头安装在仪表的进线口, 安装达到防爆要求;保证电缆在穿管和槽盒时不受损伤, 做好盘柜布置并做好电缆标签。

(2) 软件实施

由于各系统已经正常运行, 按照同一设备同一类型的点进入同一控制的原则进行备用通道的分配和查找, 需要从同一控制器查找备用通道, 在PLC系统内增加32个DO点和32个DI点, 分配并进行软件的组态。同时需要对程序进行修改、下装和调试。下图为压缩机修改后程序的控制功能模块。

增加了“高压MCC Running”DI1信号和“LCP Running”直接的逻辑关系, 同时将DO信号“高压MCC主电机”DO2和“低压MCC油雾分离器”DO3送到MCC系统。

结束语

本次改造涉及到装置中的16台同类设备, 在未对主题控制设备进行大范围动改的基础上, 仅对信号控制源及控制指令的变更, 消除了系统运行的安全隐患, 工程施工量少, 实施容易。目前国内多家石化企业均应用此控制方案, 都存在类似的问题, 在推广应用上应有更大的空间。

参考文献

[1]李展峰, 邹振裕.水厂的风机控制系统改造中国给水排水2008.1第四卷第二期.

[2]黄义慧.湘钢1#高炉电动风机软启动控制系统金属材料与冶金工程2011.12第39卷第6期.

冷却塔风机优化节能控制系统分析 篇2

结合冷却塔风机的工作原理, 目前对于冷却塔风机的节能优化技术主要包括:一是对塔内的结构布局进行优化, 以此降低空气阻力, 从而提高其工作效率;二是提高风机的工作运行效益, 改进其气动性能;三是增加风机的接触面积, 以此提高热力的扩散速度。

一般对冷却塔风机的节能控制就是要求冷却塔出水温度与进出水温度差都要达到预定的目标, 而且实现能源消耗的最低化。随着计算机技术的快速发展, 变频技术广泛的应用到各种电器中, 通过应用变频技术为解决冷却塔风机运行提供了技术支持, 冷却塔风机可以通过自动控制运行过程实现能源的优化控制。

2 冷却塔风机优化节能控制系统原理

经过实践冷却塔风机的工作能力与外界的气候变化有着很大的关系, 具体体现在:一是为了调整出水温度, 采取人工调整风机作业以及调整风机角度问题, 这样会增加人工劳动量, 而且还存在安全隐患;二是频繁的启动冷却塔风机会增加设备故障发生率, 尤其是瞬间风机启动会造成电流冲击, 造成电能浪费。基于该问题, 需要设计节能控制系统。

冷却塔风机闭环节能控制系统原理:冷却塔出水温度主要是通过风机的风量控制的, 而风量大小则是通过转速实现的, 因此通过在出水管上安装带有温度传感器的控制设备, 实现对水温的自动控制以此实现节能优化控制, 比如当出水管的温度高于设定值后, PLC控制变频就会增加风机的转速以此降温, 当出水温度低于设定值时, 控制器同样就会降低风机的转速以此将出水温度控制在一定的范围内。具体见图1:

3 冷却塔风机采用变频调速控制要点

(1) 由于冷却塔风机驱动部分的转动惯量一般都较大, 所以给定加减速时间要长一些, 如30 ~ 50s。

(2) 在实际运转中经常会由于外界风力的作用使冷却风机自转, 此时如果启动变频器, 电动机会进入再生状态造成故障跳闸。对于变频器应该将启动方式设为转速跟踪再启动, 这样就可在变频器启动前, 通过检测电机的转速和方向来实现对旋转中电机的平滑无冲击启动。

(3) 由于是普通电机, 因此应该设置最低运转频率, 以保持电机合适的温升, 通常频率下限为20Hz 。

(4) 为防止在较宽运转频率范围内 (一般20 ~ 50Hz ) 冷却风机出现特定转速下的机械共振现象, 应该在试运转中分析这种情况, 并采取修改参数的方法将系统的固有频率列为跳跃频率。

(5) 闭环控制下的风机工作主要是根据水温变化而变化的, 但是由于水温的变化具有波动性和随机性, 因此会导致风机转速出现震荡变化, 而变频器的变化主要是由内部的元件的充放电完成的, 因此某种意义上其对冷却塔风机的元器件影响是巨大的, 因此采取变频信号离散化处理:转速的离散台阶式控制法, 即根据各转速下的风量和风压, 测定风机在各转速下的效率, 找到较高效率的速度点, 将高效率速度点设为离散台阶型控制点, 使风机的运转频率尽可能地工作在最佳工况点附近, 实现最大程度上的节能。

4 冷却剂风机优化控制系统的实际应用

为切实提高冷却塔风机的运行效果, 经过论证该系统在企业生产中投入使用, 经过安装于调试, 该系统可以准确的反映风机的运行状态, 具有很好的实际应用效果:一是降低了企业的费用支出, 通过应用该控制系统, 降低了企业的电费支出, 从而提高了企业的经济效益;二是大大提高了风机的运行安全, 并且延长了使用寿命, 避免了因为传统风机运行簸动较大, 而存在的安全隐患, 降低了安全事故的发生;三是降低了冷却塔风机的故障发生率, 通过应用变频技术可以对风机的运行情况进行及时的了解, 从而实现了能源节能化生产, 因此具有很好的推广价值。

参考文献

[1]慕星华, 刘明, 丁书文.循环水场冷却塔风机节能改造[J].中外能源, 2014 (01) .

[2]王鑫国.水轮机替代电机驱动冷却塔风机的节能分析[J].河北冶金, 2012 (02) .

风机盘管集中控制分析 篇3

1 变频器加入风机设备的优势

在从事工业挖掘或者勘探矿业这些行业之中, 很多风机设备都用在了通风、烘干系统和锅炉燃烧设备之中。老旧的风机设备在工作中总是全速运行, 不但增加了风机设备在运行中不必要的耗损, 减少了风机设备的使用寿命。同时也让从事挖掘和勘探行业的相关工作人员在进行操作时, 工程的精密度受到影响, 从而让企业产品的质量下降。而将变频器加入风机设备之中, 让生产企业能够根据当时的生产状况需要, 让风机设备进行适度的风力调节, 从而达到降低损耗的作用。也在很大程度上提升了风机设备的使用年限, 提升相关行业技术人员的作业区操作的精密程度, 从而让企业在提升效率的同时, 增加了产值。

2 风机控制变频调速系统的设计理念

2.1 主电路

风机内的工频电源经过断路器端口的进入, 其接应器KM1 会用在电源连结输入口R、S、T之中。 接应器KM2 将会用在变频器的连结输入口U、V、W当中并连结至相关的电动机设备, KM3 在此时把工频电源直接与电动机连结。 其中接应器KM3 与KM2 之间严禁一起接通, 否则会造成变频器设备的损毁。 所以, 在连接器KM2 与KM3 二者之间一定要有相互制约的机制, 而风机设备中的继电器及KR则是对风机设备在工频运行时能有效进行保护, 又称超负荷运载保护。

2.2 调控相关的电路

风机的变频器需要设定好“ 工频运行”与“ 变频运行”之间的合理转化, 风机中控制电源的方法是使用三位数的控制器SA进行相关的选项控制。SA的挡位在“ 工频运行”的模式时, 若在此时按下开始按键SB2 后, 继电器KAI会自动开启, 并且进入自我锁定状态。 这一指令又让接触器KM3 运作, 风机电动机开始以“ 工频运行”模式运动。 若在此时按下停止键SB1, 继电器KA1 和接应器KM3 都会出现断路状态, 风机电动机会自动停止工作。在SA切换到“ 变频运行”模式时, 按下启动键SB2, 此时继电器KA1 会开始运作并进入自我锁定状态, 并触发接应器KM2 的运作, 把风机电动机的电源接口切换到变频器的接口之中。 KM2 在工作时会带动KM1 也进行运作, 把电源的接入模式由“ 工频”转换为“ 变频”。 同时开放风机电动机的启动权限, 让连结到接应器的KM3 让KM2 进入断路模式, 保证KM3 无法连结, 再按下按键SB4, 继电器KA2 开始工作, 风机电动机进行加速运转, 从而进入“ 变频”模式。 KA2 在进行运作之后, 停止按键SB1 也会失效, 这是为了预防有直接切断风机的变频器电源之后造成的电动机停止工作的情况的出现。在风机计入“ 变频工作状态”时, 若因为变频器产生故障产生断路或跳闸, 变频器中“ 30B- 30C”就会及时保护电路, 在此时, 接应器KM1 与KM2 都会同时进入断路形态, 与此同时报警设备的连接打通, 开始进行系统故障报警。 若在此时继电器有电流通过, 继电器上的感应元件会自动延迟一段时间再进行电路的闭合, 开始接下来的KM3 的运行, 电动机在此时会自动转换为“ 工频”模式进行运作。 有关的技术员工在操作时发现后及时报警, 并且应该把“ 档位”SA切换至“ 工频运作”模式, 电机的变频器报警就会停止, 与此同时继电器断路, 即图1 中表示的风机系统控制方式结构图。

2.3 风机中的SB60 变频器的相关出厂参数

风机中变频器在运行中的模式的选定方式是根据风机在进行低速运转时, 有较小的阻止转矩, 没有低频运动时会带不动的可能。因此, 使用U/f的调控方法, 给风机的变频器各设定一个上下限的频率, 加速减速的过程完成时间与方式, 从而巧妙避开频率的问题。 在风机在开始使用之前, 如果在此过程当中风机的变频器出现故障, 应严禁风机在此时停止运行。正确的做法是将此时的风机运作模式切换为“工频”模式后再切断风机的电源, 风机的SB60变频器的出产参数如下:

2.4 风机在加入变频之后节省能耗的计算

虽然以上结论都可以很好地证实风机中的控制变频调速系统将风机进行变频控制之后, 可以明显增强风机的节能效率。 但在现实生活之中, 相较于老式风机, 加入控制变频调速系统风机的价格往往会贵上2 倍甚至以上。 虽然在能源消耗上, 看似有变频器的风机更加节能, 并且在一定程度之上可以增强设备的使用寿命。 但若是这种新型控制变频调速系统的风机在勘探行业中究竟能够为企业省下多少金钱, 还是需要细算的, 毕竟效益才是企业的立身之本。 若设定工业锅炉使用的是功率30kw的鼓风设备, 并且一天24 小时不间断的工作。 在此之中, 每天若有10 小时的工作是有90%的效率, 另外的14 个小时是50%的工作效率, 根据全年一共三百个工作日进行计算, 则在风机之中加入变频器后每年的节约的电的度数为:

若不使用变频模式, 每年的耗电为:

则降低的电量度数为:

由此可见, 在风机中加入变频控制设备, 往往可以很好地减少企业在生产过程中的能耗, 从而有效减低企业的支出, 提升企业产值。 并且按照当前的企业用电电价, 以及老式风机和现有控制变频调速系统风机的价格, 这一点投入是完全值得的, 一台风机至少可以为企业增加超过十万元的收入。

结束语

根据一系列的实验及相关的验证, 可以很清楚的得出结论, 在进行锅炉燃烧、通风、烘干等这一系列需要用到风机设备的系统之中, 将老式的风机转变为新型的变频器, 构建新型的风机控制变频调速系统, 可以有效增长风机在运行中的损耗负荷, 降低风机在工作运行时恒定最大功率运行而产生的能源浪费, 提升技术员工在进行操作时精密性, 增长风机的使用寿命。

摘要：首先简要介绍了风机设备中变频器的存在优势, 并依次展开探讨风机设备中的变频器设计理念和运用方式, 以期对相关工作起参考作用。

关键词：变频器,风机控制,运用

参考文献

[1]马林, 宣峰.SB60型变频器应用于风机控制变频调速系统[J].电子质量, 2011, 04:44-45.

风机盘管集中控制分析 篇4

高炉生产是为了获得优质、低耗和低成本的生铁。高炉要求比较稳定的供风, 以满足冶炼所需要的氧量。同时为了托住炉内料柱和克服料柱的气阻, 要求有一定的风压。高炉原料的化学、物理特性的变化, 以及环境气象条件的变化, 都对鼓风量、风压有影响, 这就要求鼓风机有一定的风量、风压的调节余度。高炉正常生产要求定风量操作, 因为稳定的供风量是高炉炉温、炉内煤气稳定和炉子顺行的必要条件, 风量的波动将直接影响下料速度, 进而破坏到炉缸的热制度, 直接影响到高炉的日产量。可见高炉鼓风机的运行不仅是多工况的, 而且运行方式是动态的。

1 静叶调节系统介绍

全静叶可调式轴流压缩机的叶片由多级旋转叶片 (称为动叶) 和若干级静止叶片 (称为静叶) 组成。静叶与动叶之间的夹角称为静叶角度, 静叶可调是指静叶角度可以通过控制系统来调整。AV100-17全静叶可调式轴流压缩机的静叶角度在15°-75°之间可调。静叶角度越小, 压缩机的出口风量、风压越小, 拖动压缩机的主电机的负载越轻。根据工艺系统对轴流式压缩机流量或者压力调节要求, 全静叶可调轴流式压缩机是通过静叶调节系统实现的, 这是静叶可调式轴流式压缩机最突出的特点。

风机系统中为了满足高炉生产负荷变化的要求, 为此, 设置了静叶定位调节系统, 它是通过调整风机的动静叶片, 从而实现冷风风量和压力的调节。轴流压缩机在转速恒定时, 利用改变静叶开度达到调节排气流量和压力, 为了灵活操作, 在PLC内部设置了流量/压力选择开关, 可以按高炉实际生产工况的需要选择回路为定风量调节或定风压调节。

2 定风量控制分析

定风量控制以希望风量为控制目标, 通过自动的控制静叶角度以保证风机的吸入风量为所需值。如果操作人员通过计算机操作界面选择了定风量控制方式, 则操作人员必须在计算机的控制画面中给定希望风量。控制希望值设定之后, 计算机将按照设定的希望值逐渐提升或降低风机静叶角度以满足希望风量。

高炉生产常采用定风量操作, 即向高炉输送稳定的风量。定风量控制的被调量是吸入风量或吐出风量, 操作量是风机静叶片角度, 静叶角越小, 则风机出口风量越小, 相反静叶角越大, 则风机出口风量越大, 因此通过改变风机静叶角大小来改变风机的吸入状态, 以补偿因高炉炉况变化所引起管网阻力的变化, 从而使风机的风量维持在设定值。

理论上还可以采用:调节转速、调节吸入端的节流阀或调节放风阀来对风量进行调节。对于轴流式风机, 定风量控制采用驱动风机静叶片角度是合适的。而且正常的高炉炉况, 只允许风量在小范围内波动。这就要求操作端灵敏、反映快。从这一点看调节吸入端节流阀和调节放风阀就不能满足要求了。当然也可以采用转速作为操作量, 当采用转速作为操作量时, 风机的电动机的转速要可调速。由于首钢京唐高炉鼓风机采用的是同步电动机驱动的全静叶可调轴流式鼓风机, 所以采用的是风机静叶角度作为操作量。

3 定风压控制分析

定风压控制以希望的风机出口风压为控制目标, 通过控制风机的静叶角度以保证风机的出口风压为所需值。定风压控制的原理和实现方法与定风量控制类似。

当热风炉换炉时, 要进行定风压操作, 若此时采用定风量操作, 则风压降低将引起炉况不稳。为了稳定炉况, 因此要采用定风压操作。此处定风压控制时, 被调量为风机排气风压。操作量仍然是风机静叶角度。其操作原理同定风量操作一样, 通过改变风机静叶角度大小来改变风机的吸入状态, 即补偿因高炉炉况变化所引起管网阻力的变化, 从而使风机的风压维持在设定值。

4 定风量/定风压之间关系

正常操作时, 虽然是定风量操作, 但有需要时根据炉况变化, 进行加风或者减风操作, 而所有影响高炉顺行的因素都会反应到风压的变化, 且反应很快。所以风压是判断高炉是否顺行的主要参数之一。当热风换炉时, 要进行充风操作, 要求同时向两座热风炉送风, 若此时按定风量操作, 则风压降低, 引起炉况不稳定, 故应采用定风压操作。热风炉换炉结束后, 再转入定风量操作。定风量/定风压之间的切换应该是稳定、无扰动的。

首钢京唐公司所使用的风机定风量/定风压之间的切换关系, 风机在定风量、定风压模式下工作时需要比较设定值与流量或压力的实际值来进行控制, 当流量或压力出现异常时 (如管网压力波动, 流量或压力信号出问题, 快速拨风等) , 若这时风机处于定风量、定压力工作模式时, 对于风机本身或对高炉的工况都是不利的, 这时需要把工作模式改为手动模式, 针对具体情况人工手动对压力和风量进行调节。

高炉在热风炉换炉时希望自动增加热风炉充压所需要的风量, 同时还要保持高炉的风压不变, 这种情况对高炉来说是比较理想的。风机使用定风量、定风压模式就可以实现, 高炉正常运行时, 风机运行在定风量模式下, 当高炉换炉时发给风机一个换炉信号, 控制系统自动的把控制模式由定风量转换到定风压, 当换炉完毕后, 换炉信号消失控制系统自动的把控制模式由定风压转换到定风量控制模式。

5 结束语

通过上面的分析可知, 静叶定位调节系统就是通过调整风机的动静叶片, 从而实现冷风风量和压力的调节, 而风量、风压是压缩机送风的重要指标, 是高炉稳产高产的重要条件。根据高炉的工艺要求, 选为定风量或定压力工作方式。控制器能实现手/自动无扰动切换。当机组满足自动操作条件后, 将流量调节器投到自动状态, 可以根据工艺需要设定和调整流量的设定值, 实现定流量的自动调节。在机组正常运行过程中, 如果风机处于旁路运行状态、风机急停信号激活、快速拨风阀关限位丢失、快速拨风阀打开条件满足等, 则机组控制系统自动将定风量调节切换为手动。避免机组由于自动运行造成静叶动作, 导致送风风量风压波动, 影响高炉的安全生产。

参考文献

[1]曼透平公司, MAN资料

[2]陈余平.吴士年《自动控制系统》机械工业出版社

[3]廖常初, 可编程序控制器应用技术, 重庆大学出版社

风机盘管集中控制分析 篇5

医院建筑属于公共建筑中的耗能大户, 电力消耗在传统型综合医院的日常能耗中所占比例最大, 约占总能耗的64%, 其主要用于空调、通风照明及电梯等设备。其中, 中央空调的能耗占总电力能耗的50%左右。随着人民生活水平的大幅度提升, 现代化医院提供的已经不仅仅是单纯的治疗服务, 患者对医院的就医环境、医护人员对工作环境舒适程度的要求也越来越高, 基于物联网技术的中央空调末端控制技术是医院建筑的必然选择。

2 系统介绍

EHS-7000中央空调联网风机盘管控制系统基于物联网技术, 对医院每个房间温控器进行唯一编码实现联网控制, 用户可以通过互联网实现远程操作管理。所有房间的室内温度、风机盘管的工作状态及温度设定值等信息均通过网络上传到管理中心。管理中心进行集中信息处理, 可以绘制重点房间 (区域) 室温历史变化曲线、编制报表、制定空调系统维修清洗计划、提出节能运行策略等。

3 系统图

EHS-7000中央空调联网风机盘管控制系统如图1所示。

4 智能控制

1) 自动控制。温控器将设定温度与实际检测温度进行比较和预算, 自动控制电动两/三通阀的开闭和风机的三速转换, 或直接控制风机启停, 从而通过控制水流或风量达到恒温控制的目的;

2) 联网控制。所有温控器组成开放的现场总线数据网络, 控制中心可进行远程设定房间的温度及温控器的运行模式;

3) 分时段控制。根据预设时间表, 自动启停风机盘管系统;

4) 群开群控。出于管理和节能的目的, 管理中心可集中操作全部或部分风机盘管的启停;

5) 联动控制。检测区域内不同地点温度的变化, 联动区域内新风机的运行及供回水阀门开度的调节, 优化系统运行环境。

新风机组控制系统如图2所示, 系统监控点描述如表1所示。

5 分区控制

根据医院建筑的用途不同, 实现不同的控制策略。

1) 在门诊楼大厅设置区域显示器, 现场值班人员可根据人流量来调整设定温度的上下限值;

2) 医生办公室及辅助类建筑严格按照国家节能减排文件要求“夏季空调温度不低于26℃, 冬季空调温度不高于20℃”进行控制;

3) 病房楼收费大厅作为独立区域控制温度、新风送风;

4) 病房层在护士站设置区域显示器, 由值班护士根据病区患者需求进行温度设定;

5) 特殊场所, 如:ICU病房、手术室等有独立空调系统, 可选择性监控。

分区网络结构如图3所示。

6 节能运行管理

1) 根据室温历史记录, 绘制趋势图, 分析用户使用情况和设备工作情况, 提供节能运行建议;

2) 累计风机盘管运行时间, 编制各类报表, 制定维修计划等;

3) 监测区域新风机组的运行状态, 包括启停、室内温度、过滤网状态等, 提醒空调管道清洗、保证送风质量;

4) 监测区域供回水状态, 包括供水温度、供水压力等;

5) 根据历史运行记录计算空调需求量, 实现按需供热 (冷) ;

6) 提供BA系统接口, 为空调机组节能运行提供数据参考。

温度的历史数据趋势曲线如图4所示。参表面温度的历史数据报表如图5所示。

7 软件功能列表

软件功能如表2所述。

8 结束语

医院作为公共场所, 具有人员密度大、流动性大、不同人群对室内温度要求差异性大 (特别是对患者来说, 有些特别怕冷, 有些特别怕热) 等特点。通过对EHS-7000系统整体的介绍可知, 在现代绿色医院中应用EHS-7000系统对空调末端进行可视化监控, 可以使中央空调系统在满足工作就诊、环境舒适性要求的同时, 又能很好地达到节约能源的效果。

参考文献

[1]中国建筑设计研究院, 全国智能建筑技术情报网.建筑机电节能设计手册[M], 北京:人民交通出版社, 2009.

[2]重庆德易安科技发展有限公司.EHS-7000系统联网风机盘管控制系统设计手册[M].

熔窑助燃风机的变频控制 篇6

1 变频器应用中的利与弊

根据变频器产品特点,结合玻璃生产线应用实际,变频器应用中的利与弊比较如下。

1.1 有利因素

1)采用变频器控制风机、水泵是一项先进和成熟的技术。

国外20世纪60年代末就有变频器产品上市,国内应用始于80年代,已有大量应用成功实例。变频器除具备调节蝶阀所具有的调节功能外,还具有其他丰富功能。

2)节能。

据有关资料介绍,变频器节能效果理论计算可达50%,平均达41%。由于调节蝶阀是靠压差,因此约有动态压差1/3的能量作为压力损失消耗,而变频器自身功耗仅占总功率3%左右。另外,采用变频器的控制方案,助燃风机的全压可按工艺实际需要选型,而不必考虑调节阀压差所附加的压力。以实施方案为例,采用变频器控制方案,电动机功率5.5 kW;若采用调节蝶阀控制方案,考虑到压力损失消耗,电动机功率可能需11 kW。

3)不占用直管段。

玻璃生产线熔窑助燃风管路系统特点是工艺布置紧凑。按传统工艺布置,助燃风机紧挨着左右2个空气换向闸板安装,距离较短(约1～7 m),加上风机出口主管道口径较大(0.45～0.7 m),因此直管段较短。这样长度的主管道要同时安装流量计和调节阀,所需直管段难以满足。窑炉助燃风流量测量一般采用均速管流量计、经典文丘里流量计、涡街流量计。这几种流量计都有最低直管段要求,如果在这段管道嵌装蝶阀,则管道还要大大加长。

采用变频器的方案不占用直管段,便于工艺设备布置,对技术改造项目尤为有利(见图1)。

4)变频器安装方便,易于操作。

由于调节蝶阀是嵌装在助燃风管道上,而助燃风管道一般安装在距地面2～7 m的空间,蝶阀安装、操作和检修不方便,需考虑检修、操作平台,管径大的还要加固风管;而变频器可安装在风机旁(离电动机不远时,亦可安装在控制室),除可自动及远方操作外,还可在机旁手动操作,数据显示丰富,相对蝶阀要方便得多。

5)投资节省。

早期(20世纪90年代中期)进口变频器的价格与国产电动蝶阀相近,现在进口变频器价格低于国产电动蝶阀。在保证性能的同时,还节约了投资。

1.2 不利因素

1)变频器不宜长期工作在低频段。由于定子绕组有铜损,电动机工作在低频时,绕组内部压降不可忽略。据有关资料介绍,电动机在10～15 Hz以下低频运行时,其输出转矩会有所下降,大约下降10%～30%;在6Hz以下运行时,电动机输出转矩仅达额定转矩60%～70%。对恒转矩电动机,变频器输出转矩在低频段不能保持恒定。为解决这个问题,在低频段预置一定电压,以抵消电动机内部电阻产生电压降,称为“转矩提升”。在选用变频器时,应考虑这一因素,避免长期工作在低频段。

2)存在电动机损耗和温升。据资料介绍,用变频器驱动普通电动机时,由于变频器输出电压波形中除所需基频外,还有载波频率及5次、7次谐波等。载波频率使电动机的铁损增加,各次谐波频率主要使铜损增加。与直接由电网电压驱动相比,电动机温度将有所升高,严重时,温升可高出10～20 ℃。如果电动机在低频段运行,由于电动机转速降低,自身冷却效果亦降低,将进一步促使电动机的温升提高。

3)存在电磁噪音。其原因是由于变频器输出电压波形为非正弦波形,上面“毛刺”很多,尤其是电动机在低频段运行时较明显。另一个问题是对电网电源的“污染”问题。

4)存在电动机共振的可能性。使用变频器的另一注意点是要防止某一工作点与电动机(或风机)的本振频率发生共振,这时电动机的振动及噪音将增大。

5)变频器适合于一台助燃风机对一台熔窑的供风情况,而不适用于多台风机并联运行、采用总管式供风于多台窑炉情况。变频器可以带多台电动机,但是在总管供风方式下,它不能根据各台窑炉温度单独控制助燃风量;而调节蝶阀在总管式供风情况下可在各台窑炉送风管上安装,实现对各台窑炉助燃风量的单独控制。

以上不利因素中,某些因素对具体工程中助燃风调节系统来说,出现可能性小或影响很小;某些不利因素随着变频器自身技术改进,影响在减弱。例如电磁噪音,早期选用的国产变频器,在10 Hz以下运行时有电磁噪音,在6 Hz以下运行时有时出现刺耳的尖叫声。近年来,国内外变频器产品采用16或32位CPU,有较好的软件,加上功率输出元件采用IGBT,输出波形比较平滑,减少了启动和低频运行时的噪音。另外对于熔窑助燃风的电动机来说,功率较小、运行工况及使用环境较稳定,在选用质量较好的变频器情况下,这些不利因素相对影响小,经多个项目实际运行情况看,可长期稳定工作。

综上所述,笔者认为用变频器取代蝶阀作助燃风流量控制执行装置,利大于弊。

2 助燃风机变频调速控制的基本原理

1)变频器输出电压V和输出频率F具有相应的比值关系,即V/F(电压/频率)特性。

2)V/F比值及电动机转矩特性有恒转矩、减转矩以及恒转矩/恒功率等特性之分,助燃风机为减转矩特性。减转矩特性的好处是低速运行时不需很大转矩,因此能通过降低电压提高效率。

3)根据电动机转速与频率成正比、与极数成反比的特性,对于已选定的风机,其配套带来的电动机极数已定,因此,改变频率,即可改变其转速。

4)由于风量与转速1次方成正比,通过变频器改变助燃风机电动机的转速达到线性改变风量的目的。

5)轴功率与转速3次方成正比,因此在助燃风机额定转速的一定范围内,节能效果明显。

3 实际工程应用

在某个浮法生产线改造工程中,现场将助燃风机由常规控制改为变频器控制,同时增加DCS系统同变频器之间的信号联系电缆。变频器采用ABB产品,控制方式设置为远程控制,变频器的频率由DCS系统控制,同时将变频器的运行状态(运行、故障、停止)以及实际运行频率等参数反馈到DCS系统,在中央控制室可方便的进行监控。

流量通过均速管流量计检测,测量的差压值经微差压变送器转换成4～20 mA DC信号经I/O接口进入DCS控制站。在控制站内,炉温信号、油流量信号与助燃风流量信号构成串级比值调节关系。油流量反比于炉温,助燃风流量正比于油流量,炉温升高,则减少油流量,助燃风流量亦按比例减小;反之,则增加助燃风流量。由DCS系统输出4～20 mA DC信号经I/O接口进入变频器,通过变频器去改变助燃风机电动机转速,从而达到改变风量调节炉温目的(如图2所示)。

变频器的安装位置设在风机旁的控制柜内,现场和中央控制室操作和监视都很方便。经实际运行情况看,调节控制方便,节能效果明显。

4 结 语

引风机变频控制改造浅析 篇7

引风机是电厂的重要辅机之一, 它将锅炉燃烧产生的高温烟气经除尘装置后排向烟道, 用来维持锅炉炉膛负压的稳定。根据风机变频调速节能原理:在理想的状况下, 风量∝转速;压力∝ (转速) 2;轴功率∝ (转速) 3。由于风机多是根据满负荷工作需用量来选型, 而实际运行中部分时间并非工作于满负荷状态, 致使引风机风量因机组负荷的降低而经常处于一种低效率状态, 因此为节约电能, 增加经济效益, 采用变频调速系统取代低效高能耗的风门挡板。贵溪发电公司已经在2007年大修时对5号机组2台引风机进行了变频改造。通过近一年来对5号机组引风机变频器的监视和评估, 发现其安全稳定性高, 节电效果明显, 对厂用电特别是脱硫系统投运后厂用电指标的贡献作用较大。在2008年3月的大修中也对6号机组2台引风机进行了改造。

1 改造前贵电公司引风机工作状况

贵溪发电公司2台300MW机组每台锅炉配2台容量为50%的引风机, 双引风机并列运行, 锅炉进出风量调节均由挡板控制, 其控制方式为:通过测量炉膛压力, 将此压力信号送到炉膛压力控制器, 从而达到调节引风机入口导叶开度的目的。在夏季和白班的时候挡板开度很大, 而在冬季和夜班的挡板开度很小, 节流损失很大。在低负荷阶段, 引风机入口导叶开度甚至不到30%, 风机效率仅为30%, 与额定62.4%的风机效率相差甚远, 大量的能量浪费在风道挡板上, 出现了“大牛拉小车”的现象。另外引风机靠挡板调节, 导叶执行机构故障率较高, 电流晃动也大, 对机组稳定运行有很大影响。引风机改变频控制在提高设备的安全性和机组的经济性上都显得十分必要。

贵电公司引风机相关参数如下: 引风机型号:AN30e6;额定流量:104292 m3/h;额定风压:5363Pa;额定转速:735r/min;额定电机功率2000kW; 电机型号YKK800—8;额定电流231A;额定电压6000V;单机功率2000kW, 总功率4×2000kW, 占机组容量的0.277%。

挡板调节工况分析:图1为引风机性能特性曲线图。

其中曲线1是风机全速 (735r/min) 运行的 (p-qv) 曲线, 曲线2是风机转速600r/min运行的 (p-qv) 曲线, 曲线3是管路阻力曲线, A0点为设计工况点, 如果风机全速运行, 实际运行工况点为A点, A1点是风机转速600r/min运行的实际工况点, 也是纯凝汽运行、脱硫系统运行时的工况点。从图1可以明显看出风机设计参数与实际运行工况相差甚远, 功率浪费很大, 因此变频改造显得尤为重要。

2 改造方案

经过专家论证, 贵溪发电公司采取了目前国内较为成熟的变频方案, 方案简述如下:

高压变频系统包括:变频6kV断路器、变压器、变频器等。变频器6kV电源取至相对应机组6kV母线段备用开关。引风机高压变频系统电气连接系统如图2所示:

操作步骤如下:

1) 工频转变频运行操作顺序:

①分断用户高压真空开关;

②拉开工频旁路隔离开关QS3;

③合变频器输入隔离开关QS1;

④合变频器输出隔离开关QS2;

⑤合用户高压真空开关;

⑥向启动变频器发启动指令, 启动电机调速运行。

2) 变频转工频运行操作顺序:

①分断用户高压真空开关;

②拉开变频器输出隔离开关QS2;

③拉开变频器输入隔离开关QS1;

④合工频旁路隔离开关QS3;

⑤合用户高压真空开关, 启动电机工频定速运行。

观察以上操作步骤, 可以看出, 变频器的操作还是很简单的, 人员误操作的几率较小。

3 节能计算

表1为对贵溪发电公司2台机组引风机日常用电情况的统计。

从表1中可以看出, 进行了变频改造后的5号机相对于未进行改造的6号机而言, 所占厂用电率分额下降了2.1个百分点, 如果全厂引风机都采用变频调节厂用电率可下降0.1个百分点。表2 是不同负荷下引风机改造前后的电流比较。

注:表中5号机进行了变频改造, 6号机未进行变频改造。表中发电量、厂用电量和引风机用电量来自于贵溪发电公司的关口电量表真实运行数据。

注:氧量在合理范围内3.5%～5%

由表2可知:变频改造后, 平均节电率达到65%;负荷愈低, 节能效果愈显著, 平均每台引风机节电200多万kWh。通过表2还可发现:引风机变频改造不但可以节省厂用电, 还能降低标准煤耗等经济指标。

4 投资和经济效益估算

从表2可以看出, 每年每台引风机可以节约电能200多万kWh, 其带来的直接经济效益为60万元 (每kWh电价按0.3元计) 。而在设备投资方面, 每台变频器的价格为:国产品牌约150万元, 合资品牌约180万元, 进口品牌约220万元以上。贵溪的投资额约为200万元, 成本回收日期为3.3年 (200/60) 。

5 结束语

一年多的现场运行证明, 高压大功率变频器性能好, 可靠性高, 其节能效果明显优于其他任何一种调速方式, 特别是在低负荷时更为显著。降低了机组厂用电率及供电煤耗, 提高了机组经济指标;电厂辅机采用变频调速后, 由于变频器功率因数可达0.95以上, 大于电机功率因数0.85, 减少了大量无功。同时, 由于变频器具有软启动和软关断特性, 可以改善引风机的启动和运行特性, 保证了凝泵马达平稳启制动, 减少了电流冲击和机械冲击, 从而在一定程度上减轻了检修、维护工作量, 延长了电机使用寿命。

摘要：介绍了贵溪发电公司分别于2007年、2008年对2台300MW机组引风机进行变频改造的情况, 通过分析计算表明, 引风机变频改造后对机组的安全和经济性都有很大的提高。

关键词：轴流式引风机,变频,改造,分析

参考文献