變頻風(fēng)機(jī)的改造方案與實(shí)踐應(yīng)用

張煒

[摘 要] 廣州某廠涂裝二科1#作業(yè)場空調(diào)器現(xiàn)有90KW送風(fēng)機(jī)一臺，送風(fēng)機(jī)沒有制熱功能，在低溫下只能工頻運(yùn)行，不能自動(dòng)調(diào)節(jié)頻率，導(dǎo)致浪費(fèi)電能，機(jī)械損耗加大，電機(jī)維修保養(yǎng)成本過高，不夠經(jīng)濟(jì)。現(xiàn)對送風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造，通過改變頻率實(shí)現(xiàn)改變送風(fēng)量，系統(tǒng)變頻器采用CC Link網(wǎng)絡(luò)控制，有效降低了現(xiàn)場布線和維護(hù)的成本；系統(tǒng)保留原軟起控制功能，并行增加變頻控制，而且兩種方式可以相互切換，更大程度地保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

[關(guān) 鍵 詞] 變頻改造；節(jié)能減排；網(wǎng)絡(luò)控制

[中圖分類號] TM921.5 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）17-0125-03

廣州某廠涂裝二科1#作業(yè)場空調(diào)器現(xiàn)有90KW送風(fēng)機(jī)一臺，目前送風(fēng)機(jī)采用軟啟控制，開機(jī)后以工頻50Hz運(yùn)行，設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)可在觸摸屏上監(jiān)控。由于該空調(diào)器只有制冷功能沒有制熱功能，在冬季送風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)，送風(fēng)過大不僅造成電能的浪費(fèi)、加劇了機(jī)械磨損，縮減電機(jī)壽命，同時(shí)還導(dǎo)致車間氣溫比室外低很多，車身容易結(jié)露，影響噴漆效果，工人工作難度加大。

為了改善冬季作業(yè)場環(huán)境，防止車身結(jié)露，并且節(jié)能環(huán)保，因此提出對涂裝二科1#作業(yè)場空調(diào)器送風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造，通過改變頻率實(shí)現(xiàn)改變送風(fēng)量。

一、系統(tǒng)需求分析

（1）新增變頻器和控制柜，電柜要合理設(shè)計(jì)送、排風(fēng)等降溫措施，做好防塵保護(hù)；（2）保留送風(fēng)機(jī)軟啟控制功能，增加變頻控制風(fēng)機(jī)；（3）更改三菱Q系列PLC程序，通過CC Link網(wǎng)絡(luò)控制變頻啟停和轉(zhuǎn)速；（4）更改三菱GOT人機(jī)界面，設(shè)置三檔調(diào)速控制風(fēng)機(jī)，并顯示相關(guān)變頻參數(shù)信息；（5）控制柜增加變頻/軟啟切換功能；（6）在必要的情況下增加變頻柜面報(bào)警、控制、啟動(dòng)方式切換功能；（7）設(shè)計(jì)變頻柜排布初步圖紙、電氣原理圖紙等。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)概述

在該控制系統(tǒng)中，采用三菱公司的Q系列PLC作為主控制器，GOT觸摸屏作為上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，觸摸屏不僅可以對變頻器的運(yùn)行頻率進(jìn)行多檔設(shè)定，并可以實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。PLC通過CC Link網(wǎng)絡(luò)控制風(fēng)機(jī)的啟停和頻率。其中上位機(jī)采用三菱公司的觸摸屏GTO對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控；中央控制站：采用三菱公司的Q系列PLC，完成整個(gè)控制系統(tǒng)的自動(dòng)節(jié)能控制；現(xiàn)場設(shè)備：變頻器采用三菱公司針對風(fēng)機(jī)泵設(shè)計(jì)的RF-F740系列變頻器對風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，具體如圖1所示。

（二）系統(tǒng)功能

（1）在原觸摸屏上實(shí)現(xiàn)變頻器的啟/停、頻率的設(shè)定以及狀態(tài)監(jiān)測、故障報(bào)警等，提高了系統(tǒng)的可操作性；（2）保留原風(fēng)機(jī)軟啟控制系統(tǒng)，通過變頻柜柜板轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇當(dāng)前風(fēng)機(jī)控制模式，不僅豐富了系統(tǒng)的控制模式，而且保證了設(shè)備的可靠運(yùn)行；（3）變頻控制柜增加有手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能，在PLC故障或者網(wǎng)絡(luò)中斷情況下，操作員通過柜板的轉(zhuǎn)換開關(guān)切換到手動(dòng)控制，保證系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行；（4）在電機(jī)出現(xiàn)過流、過載、缺相等報(bào)警時(shí)，變頻器自動(dòng)停機(jī)，并輸出故障信號，完善了系統(tǒng)的安全信息；（5）實(shí)現(xiàn)PLC和變頻器的網(wǎng)絡(luò)通信，減少了現(xiàn)場布線及維護(hù)成本。

（三）系統(tǒng)啟動(dòng)方式和控制模式

該控制系統(tǒng)采用兩種啟動(dòng)方式：變頻器啟動(dòng)和軟啟動(dòng)器啟動(dòng)。系統(tǒng)默認(rèn)啟動(dòng)方式為變頻器啟動(dòng)，操作人員通過變頻柜柜板啟動(dòng)方式選擇開關(guān)切換到變頻器啟動(dòng)，在此啟動(dòng)方式下主要完成空調(diào)器風(fēng)機(jī)的啟停和頻率的調(diào)節(jié)等功能；當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)或者需要另作他種用途時(shí)，選擇開關(guān)切換到軟啟動(dòng)器啟動(dòng)，在此方式下只是實(shí)現(xiàn)控制空調(diào)器風(fēng)機(jī)的啟停功能，并且變頻器的控制被完全隔斷，不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

變頻器啟動(dòng)方式：在變頻器啟動(dòng)方式中采用兩種控制模式：自動(dòng)模式和手動(dòng)模式。一般情況下，系統(tǒng)運(yùn)行在自動(dòng)控制模式下，此時(shí)不需要任何手動(dòng)操作，系統(tǒng)根據(jù)觸摸屏上設(shè)置的相關(guān)參數(shù)自動(dòng)啟動(dòng)相關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能。在系統(tǒng)PLC出現(xiàn)故障或網(wǎng)絡(luò)中斷情況下，觸摸屏自動(dòng)彈出報(bào)警信息，操作員通過柜板轉(zhuǎn)換開關(guān)將啟動(dòng)方式轉(zhuǎn)換為手動(dòng)，變頻器由控制面板來實(shí)現(xiàn)啟停控制操作。

自動(dòng)模式：操作人員通過變頻柜柜板模式選擇開關(guān)切換自動(dòng)模式（默認(rèn)選擇），系統(tǒng)根據(jù)觸摸屏上設(shè)置的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)，通過CC Link網(wǎng)絡(luò)模塊傳送到變頻器，對其進(jìn)行啟/停控制、速度調(diào)節(jié)以及狀態(tài)監(jiān)測等，實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)控。在此控制模式下，操作員需要選擇運(yùn)行檔位（高頻、中頻、低頻三檔選擇），并且可以自由設(shè)置各檔位的運(yùn)行頻率。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中也可以根據(jù)現(xiàn)場需求，自由切換當(dāng)前運(yùn)行檔位，也可以修改各檔位的當(dāng)前運(yùn)行頻率。

手動(dòng)模式：在PLC故障或者CC Link網(wǎng)絡(luò)中斷情況下，操作人員需要通過變頻柜柜板模式選擇開關(guān)切換到手動(dòng)模式，再通過變頻器操作面板實(shí)現(xiàn)啟停和頻率控制。在此模式下只用于檢修或者應(yīng)急生產(chǎn)時(shí)使用，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（四）I/O點(diǎn)分析

三、系統(tǒng)改造后的優(yōu)勢

（1）通過變頻器變速控制風(fēng)機(jī)后，設(shè)備的噪音、磨損和機(jī)械振動(dòng)得到有效控制，維修周期和使用壽命得到提供，這些對設(shè)備的可靠性和平均故障維修時(shí)間都有了很大提高；（2）采用變頻器控制風(fēng)機(jī)，用戶根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境調(diào)節(jié)運(yùn)行頻率，在滿足使用需求的前提下最大限度地節(jié)約能源；（3）系統(tǒng)變頻器采用CC Link網(wǎng)絡(luò)控制，有效減少了現(xiàn)場布線和維護(hù)的成本；（4）系統(tǒng)保留原軟起控制功能，并行增加變頻控制，而且兩種方式可以相互切換，更大程度地保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

四、項(xiàng)目調(diào)試計(jì)劃

某汽車有限公司涂裝二科1#作業(yè)場空調(diào)器改造項(xiàng)目由于受到現(xiàn)場生產(chǎn)條件限制，安裝調(diào)試時(shí)間必須特殊安排才能保證項(xiàng)目的順利進(jìn)行。其中前期的設(shè)計(jì)、施工、安裝等環(huán)節(jié)是確保工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。我現(xiàn)計(jì)劃按照如下環(huán)節(jié)進(jìn)行：出廠測試、現(xiàn)場安裝、通訊調(diào)試、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、試運(yùn)行。

五、工程驗(yàn)收

項(xiàng)目涉及的設(shè)備材料到達(dá)現(xiàn)場后，由我進(jìn)行現(xiàn)場到貨驗(yàn)收，在系統(tǒng)安裝調(diào)試運(yùn)行完成后，我再會同項(xiàng)目經(jīng)理等有關(guān)部門進(jìn)行最終整體驗(yàn)收。

六、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)

（一）變頻柜排布圖

（二）變頻柜原理圖

七、系統(tǒng)配置清單

變頻柜：

八、結(jié)束語

從最初開始發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)的不足問題到最后的改造運(yùn)行，本系統(tǒng)從設(shè)計(jì)到訂貨、技術(shù)改造、測試、現(xiàn)場安裝、通訊調(diào)試、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、試運(yùn)行各個(gè)環(huán)節(jié)共耗時(shí)2個(gè)月之久。從正式運(yùn)行到現(xiàn)在，系統(tǒng)改造后運(yùn)行平穩(wěn)可靠，未出現(xiàn)系統(tǒng)不兼容、效率下降的現(xiàn)象，反而在節(jié)能、成本效能等方面有了很大的提升。

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