变频器在广本合成树脂注塑车间中央空调变频改造中的应用(doc7)(1)9424.docx

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1、变频器在在广本合合成树脂脂注塑车车间中央央空调变变频改造造中的应应用模具是汽汽车生产产中的重重要工艺艺设备，它它直接影影响到汽汽车的最最终质量量，因此此，保证证模具的的安全和和不变形形，对模模具放置置环境具具有很高高的要求求。为了了保证环环境条件件，中央央空调变变成汽车车生产中中不可缺缺少的设设备，而而中央空空调又是是汽车生生产过程程中能耗耗最大的的一环，本本文介绍绍AB变变频器PPF4000在广广本合成成树脂科科注塑车车间空调调风机改改造中的的应用。二、 车间工况介绍广州本田公司合成树脂科注塑车间有三台3000T级的注塑机，用于本田汽车奥德赛、雅阁、飞度车型的保险杠、仪表板、风管等汽车部件的

2、生产。车间约存放有二十余种模具。由于模具工作温度在18C, 房间温湿度如不能控制在要求的条件下，在模具表面产生冷凝水，从而导致模具生锈。这些模具是注塑车间生产的核心设备，需从日本进口，每台价值约在300500万元左右。因此，必须确保车间的温湿度，使模具不生锈。为达到这一要求，原空调机组即使在节假日不生产的条件下也保持每天24小时连续工频运行，从而造成极大的能源浪费。 原空调系统组成： 原系统包括5台电机，其中送风机1台为30KW，冷冻水泵两台为22KW，冷却水泵两台为22KW，冷却塔风机一台为11KW，起动方式为星-三角起动，其中冷却水泵和冷冻水泵的工作方式为一备一用。三、 空调系统改造的总体

3、要求a) 自动采集冷水机组的供回水管的温度，确定冷却水回路的出入口温差及出入口温度等实时数据，冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、空调风机等设备的工况。b) 实现空调系统的联锁控制：增设冷却水泵、冷冻水泵和空调风机变频节能控制，根据车间温度和湿度的反馈信息，自动调节冷却水泵电机、冷冻水泵电机和空调风机的运行速度，使机组保持在经济运行状态，实现空调系统的最佳转换效率和水泵的节电功能，并使末段用户得到最舒适的感觉，达到高效、可靠节能的目的。系统要求自动化程度高，操作方便，可降低设备故障，延长设备使用寿命。具有短路、过载、断相、接地故障保护。并实现控制功能、状态监视功能。c) 通过软件实现温度与湿度的协调

4、控制，以保证模具不生锈。 d) 系统可设工作及假日两种模式进行操作，在工作模式下，通过调节变频器的频率来达到设定的工艺参数；在假日模式下，通过降温曲线来停机。从而在确保模具不生锈的条件下，达到节能的目的。A、工作模式1） 工作模式时，车间温度控制到25C2C,设定值可调整。2） 在温度一定时，应保证系统小于如下湿度参数：T=25C时，湿度RH 65%;T=24C时，湿度RH 68%;T=23C时，湿度RH 73%;T=22C时，湿度RH 77%;T=21C时，湿度RH 82%;T=20C时，湿度RH 87%;T=19C时，湿度RH 94%;T=18C时，湿度 100%.3) 车间4个温湿度控制

5、点取最高值进行控制。4）冷却泵、冷冻泵的控制根据进出水温差和压差进行调节，温差、压差设定值可调。水泵频率调节的最低值初步设定为30Hz.B、假日模式1） 操作人员应在冷冻机停止之后切换至假日模式。PLC接收到假日模式信号之后延时数分钟停冷冻泵，再延迟数分钟停冷却泵。当环境温度小于户内温度时，风机停机；当环境温度大于户内温度时，风机则继续保持50Hz频率运行0.5-1小时（时间根据实际情况而定）。之后，风机将根据户内与户外温差曲线逐步降低运行频率，当户内及户外温度达到基本一致时风机运行停止。2） 当户外湿度达到或超过95%时，启动风机。四、变频器改造的益处（1） 控制灵活，调节精确原系统电机不能

6、调速，风量和循环水流量调节只能简单地依靠风门挡板和阀门的调节，工作量大；通过变频器可实现电机无级调速，调节方便，速度精度高，可轻松、精确地控制风量、风速和循环水的流量。（2） 节能降耗，经济效果明显对于离心风机和水泵，采用变频器控制电机转速，替代原挡板和阀门控制，改变在挡板和阀门上消耗大量电能的情况；根据离心机工作原理，相似情况下流量、扬程和消耗功率与转速的一次、二次、三次方成正比，改变风量和流量时，降低电机转速，可节约大量电能。例：风机电机功率75KW，风门开度60(1) 风门或阀门控制耗电费用750.90.7元24小时365天413,910元/年(2) 变频器控制耗电费用750.30.7元

7、24小时365天137,970元/年(3) 节能效果考虑到节假日模式，年节省电费约30万元。 （33）方便便维护，减减少故障障变变频器控控制电机机按加速速曲线起起动，避避免直接接起动引引起的大大起动电电流，减减少对机机械系统统的冲击击和循环环水系统统中的水水锤现象象；由于于电机在在适当的的工艺速速度下运运行，因因此可降降低噪声声，减轻轻电机和和其它机机械设备备的磨损损，降低低故障率率和系统统的维护护工作量量。五、变变频器改改造技术术方案 根根据现场场实际情情况，设设计以下下方案。1： 方案描述将注塑车间的供风风机电机采用变频控制，将供风风道挡板完全打开，通过变频调速改变电机转速，控制送风量；将

8、冷却水泵和冷冻水泵改为变频控制实现系统的节能和空调末端苛刻的温度、湿度要求。控制过程采用程序控制和PID调节技术，首先，对于送风机，通过对系统的环境的温、湿度信号采集，来调节送风机变频器的频率，以满足空调环境的要求和达到节电的目的；其次，对于冷冻水水泵（一用一备），由于出入口冷冻水压差的变动反映空调负荷的变化，因而，在保证空调主机组的最低流量的要求下，根据冷冻水出入口压差的变化调节冷冻水泵的转速，从而达到空调环境的舒适性并节能；第三，在冷却水方面（一用一备），根据冷却水出入口温差和入口温度的变化来调节冷却水泵的转速，以保证空调机组在一个好的环境下工作，提高空调的制冷（或制热）效率，达到冷却水泵

9、的节电和空调机组的节能；第四，通过软件实现温度和湿度协调控制，使模具不生锈。系统还包括一台人机界面，可以对工艺参数进行设定和显示系统故障（报警），控制盘配置钥匙开关手动选择主备装置交替使用。 电机除变频控制外，可加旁路装置直联电网，变频器发生故障时，可切换到原控制系统上。变频器故障信号反馈到人机界面上。2：系统配置原理图3：主要设设备选型型变变频调速速器：考考虑到系系统的工工艺要求求及兼容容性，该该电机变变频器选选择罗克克韦尔PPoweerFllex4400系系列变频频器。该该系列变变频器性性能强大大，控制制灵活；高度集集成,支支持多种种通讯协协议的网网络结构构；优化化的功率率模块结结构设计计

10、减小高高次谐波波,反射射波,及及控制干干扰 ；紧楱的的设计为为用户节节省了安安装的空空间；PoowerrFleex4000具有有多种应应用功能能：根据据负载惯惯量可设设置多种种加减速速曲线；优于热热继电器器性能的的电子过过热保护护；可预预置七段段速度；可避免免机械共共振的33段频率率跳变功功能；适适应负荷荷扰动的的转差补补偿功能能保证速速度精度度，确保保供风量量稳定；先进的的节能性性能，可可在“轻轻载”情情况下减减少从电电网吸取取的电能能；“休休眠/唤唤醒”功功能可产产生进一一步的节节能效果果；内置置过程控控制PIID环节节；发生生故障后后的自动动重启功功能；瞬瞬间失电电时的掉掉电跨越越功能；

11、可联结结旋转电电机，实实现飞车车起动功功能；PoowerrFleex 4400的的一些主主要参数数如下：PPoweerFllex 4000系列变变频器可可在环境境温度-10-500下运运行，效效率达997.55%。PoowerrFleex 4400系系列变频频器内置置保护功功能有：aa) 欠欠压保护护bb) 过过压保护护cc) 过过流保护护 d) 过温保保护e) 短路保保护 f) 接地地保护PoowerrFleex 4400系系列变频频器速度度调节范范围为660：11，数字字输入的的控制频频率输出出精度达达0.0005%。PowwerFFlexx 4000变频频器具有有7个数数字量输输入，33

12、个数字字量输出出，2个个模拟量量输入，22个模拟拟量输入入接口。PowerFlex 400还内置RS485接口，便于以后组成智能化系统。PowerFlex 400具有斜波运行、惯性、直流制动、斜波保持、S曲线运行等停止模式，独立编程的加减速时间设定，设定范围0-600秒等。PowerFlex 400设计符合IEC146，IEC801和EN/CE要求，满足UL508C，CAN/CSA-C22以及EN50081标准。六、节能分析（1）设备参数如下： 风机电动机：Pe=30KW，Ue=380V，Ie=53A，N0(同步转速)=1450rpm，Cos=0.8 水泵电动机：Pe=22KW，Ue=380V

13、，Ie=45A，N0(同步转速)=1450rpm，Cos=0.8 变频器：Kv(效率)=0.98（2）设备运行情况：空调风机：挡板开度60%，年运行时间8760 -30X24(30天维修)=8040小时. 实测数据： 挡板开度100时，电机电流Im=52A挡板开度60 时，电机电流Im=50A空调冷却水泵：年平均阀门开度70%，年运行时间8760 -30X24(30天维修)=8040小时. 实测数据： 阀门开度100时，电机电流Im=45A 阀门开度70 时，电机电流Im=44A空调冷冻水泵：年平均阀门开度50%，年运行时间8760 -30X24(30天维修)=8040小时. 实测数据： 阀门

14、开度100时，电机电流Im=44.5A 阀门开度50 时，电机电流Im=41A（3）能耗计算：风机挡板开度调节控制方式的能耗挡板开度60，电机电流Im=52A，直接计算电机消耗功率（即电机输入功率） Pin=3UeImCos=3380500.8=26326全年能耗Pin/10008040(小时)0.65(元)=137,580元冷却水泵阀门开度调节控制方式的能耗阀门开度70，电机电流Im=44A，直接计算电机消耗功率（即电机输入功率） Pin=3UeImCos=3380440.8=23167全年能耗Pin/10008040(小时)0.65(元)=121,070元冷冻水泵阀门开度调节控制方式的能耗

15、阀门开度50，电机电流Im=41A，直接计算电机消耗功率（即电机输入功率） Pin=3UeImCos=3380410.8=21588全年能耗Pin/10008040(小时)0.65(元)=112,819元全年总能耗=137580+121070+112819=371，469元变频器控制方式的能耗计算(估算)空调风机：采用变频器后，达到60%挡板开度时实测电机电流Im=14.5A，直接计算电机消耗功率（即电机输入功率） Pin=3UeImCos=338014.50.8=7635全年能耗Pin/1000(8040-792)(小时)0.65(元)=35,970元 空调冷却水泵：采用变频器后，达到70%

16、阀门开度时实测电机电流Im=17.5A，直接计算电机消耗功率（即电机输入功率） Pin=3UeImCos=338017.50.8=7635全年能耗Pin/1000(8040-896)(小时)0.65(元)=35,454元 空调冷冻水泵：采用变频器后，达到50%阀门开度时实测电机电流Im=9.9A，直接计算电机消耗功率（即电机输入功率） Pin=3UeImCos=33809.90.8=5213全年能耗Pin/1000(8040-896)(小时)0.65(元)=24,207元 注：在计算中，节假日模式按全年112天，在节假日停机1/3天考虑,即：112 x24/3=896小时。全年总能耗=3597

17、0+35454+24207=95，631元（4）：节电率（采用挡板的能耗-采用变频器的能耗）采用挡板的能耗74.3六：总结 在汽车生产中，模具质量的好坏，将直接影响到车体的质量和外观，而注塑车间环境的稳定性又是决定模具质量的主要因素。对合成树脂科注塑车间空调系统进行改造，在原有控制系统上实施变频器控制，以实现风量控制和空调循环水的流量，简化工艺调整的复杂性，提高环境条件质量，实现节假日控制模式，最终达到节能降耗的目的。 罗克韦尔自动化产品，在中国的汽车生产线上有着广泛的应用，在原有工艺系统上加装罗克韦尔变频器，完全能够保证系统的稳定、可靠、灵活、方便、节能的各项要求。 希望通过我们的努力，能够为广本汽车厂带来以下几点收益：1） 节能降耗，经济效益明显；2） 控制灵活，轻松实现风量、风速和循环水流量的精确控制，满足车间模具对温、湿度的苛刻要求；3） 减少电机启动时的大电流对电网的冲击，保护电网；4） 操作方便，易于监控，减少工人劳动强度；5） 变频器控制可有效减少电机和机械设备及管道的磨损，优化设备，提高设备使用寿命；6） 方便维护，降低故障率，有效缩短应急事件发生时的处理时