PLC變頻節能技術在電氣自動化設備中的應用分析

任云龍 馬新江

濱州醫學院附屬醫院 山東 濱州 256600

電氣自動化設備在運行過程中需保持充足的能源供應,在低碳、節能、綠色經濟發展的要求下,需降低電氣自動化設備的能耗,提升能源利用效率。變頻節能技術通過集成實時控制、傳感器、計算機和通信等相關技術,提升自動化設備的節能效果,降低單位能耗。

1 變頻節能技術原理

1.1 變頻器的組成 變頻器基于微電子技術和變頻技術,通過改變電機的工作頻率,實現對交流電動機的高效控制,主要的組成部件包括驅動單元,逆變,濾波,整流,制動單元檢測單元等。主要的原理是改變電能的頻率,實現對輸出電壓的控制,根據電機的實際需求提供相應的電能,以達到調速和智能變頻的目的。除此之外,變頻器還應當在相應的保護單元,實現過載保護,過流保護和過壓保護等功能。

1.2 變頻節能技術原理 就變頻器的節能原理來看,主要是通過電力半導體的通斷功能對于工頻電源進行頻率的調整和控制來達到對于設備電能控制的一種設備。目前市場中應用廣泛的變頻器主要采用的交流電-直流電-交流電的變頻控制模式,可以首先將工頻交流電源在整流器的作用下變成直流電源,在通過將直流電源按照一定的電壓和頻率的控制來為電機提供必要的交流電,保證電機的運作,同時實現對于電能的節約。典型的變頻直流系統中,通常包括逆變、控制、整流和中間直流幾個重要環節。在實現轉速控制的前提下,能夠滿足電機高效運轉和降低能耗的目的,同時改善電機的啟動效果,明顯延長電機的使用壽命。與此同時,在使用變頻設計的電機中,負載設備控制的精確性也更高,在電氣自動化設備控制領域,應用效果較好的變頻器技術能夠降低30%～50%的能耗。

2 PLC變頻節能技術在電氣自動化設備中的應用

可編程邏輯控制器簡稱PLC,現代生產領域應用廣泛的一種控制技術,主要應用在多品種和小批量產品。該技術自面世以來,就得到學術界和產業界的高度重視,在工業生產領域與CAD、數控技術和工業機器人技術并稱為工業自動化的支柱技術。近年來工業自動化和信息化的快速發展推動了PLC技術的廣泛應用,近年來,帶有過程控制和運動控制模塊的PLC控制系統在電氣自動化設備中也開展了相應的研究和小規模試驗,取得了較好的應用效果。在電氣自動化設備中使用PLC節能技術,最主要的優勢表現在以下三個方面,首先,PLC變頻控制技術能夠提升電氣自動化設備的工作效率,實現節能減排目標;其次,PLC變頻控制技術的穩定性好,使用壽命長,抗干擾能力強;最后,PLC變頻控制技術功能模塊多能夠與復雜多樣的電氣自動化設備相適應,降低操作的復雜度。

2.1 PLC變頻節能技術在電梯系統中的應用 電機的使用極大的便利的居民的生活和工作,電梯作為城市化進程中不可缺少的重要設備,運轉時長長,載重要求大,同時需隨時保持待機狀態,其中涉及了較多的電氣自動化設備,整體結構非常復雜,實際的能耗相對較高。根據電氣系統開展變頻節能技術的應用具有非常重要的現實意義。在電機系統中引入變頻節能技術,首先應保證電機系統運行的安全性,通過引入重物,實現對轎廂質量變化的動態調節,并借助于拖拽機進行負載的拖拽。通常情況下,電機啟動后負載情況屬于動態變化過程中,內部的電機功率和電流值呈現不斷上升的趨勢。在引入PLC變頻節能器之后,可將電梯運行過程中的固定損耗值和變動損耗值維持同一水平,一方面保證了電梯運行的平穩性,這一方面降低了其功耗。該技術通過控制三相交流變頻變壓和電頻機械動能,保證拖拽機的機械功率,最大限度的利用和發揮。

2.2 PLC變頻節能技術在空調系統中的應用 空調系統中引入了大量的電氣自動化設備,在運行過程中能源消耗較多,在引入PLC變形技術后,可有效降低能源消耗,實現節能減排的目的。典型的空調系統包括風系統和水系統兩部分,PLC變頻技術通過控制電動二通閥,實現對水系統末端流量的精確調節。冷水和熱水的主管道相對獨立,通過不同的管道回路完成作業。通常情況下,主管道使用異程式設計,支管道使用同程式設計,兩個管路通過空調主機房分水器的動態平衡閥進行調節,在冷水系統流量變化時,設置的供水管支管道的鎖定平衡閥啟動,保持各管道之間的動態平衡狀態,提升了系統運行的穩定性,實現了供暖和制冷的快速轉化。部分PLC變頻技術加裝了智能化模塊,可實現對空調水泵電壓的調節。

2.3 PLC變頻節能技術在照明系統中的應用 現在大型建筑中,照明系統成為主要的能耗單元。在照明系統中應用PLC變頻節能技術,設定色溫值在3500～6000K,COS%高于0.9,引入電子鎮流器,保持光源顯色值在85以上。

在電氣自動化設備中使用PLC變頻節能技術,主要的優勢在光照效率高,使用壽命長,光照功率低,光衰數值小。與此同時,PLC變頻技術能夠降低燈具的瓦數,有助于更多的使用LED燈源,降低對能源的消耗。另一方面,在照明系統中使用hw5204模塊,降低室內光照時間和光照強度,進一步提升節能效果。

3 結語

可以看到PLC變頻控制技術已經在多個電氣自動化系統和設備中廣泛應用,并取得了較好的節能減排效果。該技術能夠在提升電氣自動化設備運行穩定性的同時,很大程度的降低單位能源消耗。本文的研究重點探討了PLC變頻節能技術在照明系統,電梯系統和空調系統的應用,相關領域的從業者應更多的探索該技術的應用場景,助推綠色低碳經濟的發展。