變頻風機的改造方案與實踐應用

文/河源市理工學校 張 偉

廣州某廠涂裝二科1#作業(yè)場空調(diào)器現(xiàn)有90KW送風機一臺，目前送風機采用軟啟控制，開機后以工頻50HZ運行，設備的運行狀態(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，在冬季送風機工頻運行時，送風過大不僅造成電能的浪費、加劇了機械磨損縮減電機壽命，同時還導致車間氣溫比室外低很多，車身容易結露，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)器送風機進行變頻改造，通過改變頻率實現(xiàn)改變送風量。

一、系統(tǒng)需求分析

1.新增變頻器和控制柜，電柜要合理設計送、排風等降溫措施，做好防塵保護；

2.保留送風機軟啟控制功能，增加變頻控制風機。

3.更改三菱Q系列PLC程序，通過CC Link網(wǎng)絡控制變頻啟停和轉速。

4.更改三菱GOT人機界面，設置三檔調(diào)速控制風機，并顯示相關變頻參數(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警、控制、啟動方式切換功能。

7.設計變頻柜排布初步圖紙、電氣原理圖紙等。

二、系統(tǒng)設計

1.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觸摸屏作為上位機監(jiān)控系統(tǒng)，觸摸屏不僅可以對變頻器的運行頻率進行多檔設定，并可以時時監(jiān)控現(xiàn)場設備運行狀態(tài)。PLC通過CC Link網(wǎng)絡，控制風機的啟停和頻率。其中上位機采用三菱公司的觸摸屏GTO對現(xiàn)場設備進行監(jiān)控；中央控制站：采用三菱公司的Q系列PLC，完成整個控制系統(tǒng)的自動節(jié)能控制； 現(xiàn)場設備：變頻器采用三菱公司針對風機泵設計的RF-F740系列變頻器對風機進行控制，具體如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡結構圖

圖2 系統(tǒng)改造后柜體外觀

2.系統(tǒng)功能

在原觸摸屏上實現(xiàn)變頻器的啟/停、頻率的設定以及狀態(tài)監(jiān)測、故障報警等，提高了系統(tǒng)的可操作性；保留原風機軟啟控制邏輯，通過變頻柜柜板轉換開關選擇當前風機控制模式，不僅豐富了系統(tǒng)的控制模式，而且保證了設備的可靠運行；變頻控制柜增加有手/自動轉換功能，在PLC故障或者網(wǎng)絡中斷情況下，操作員通過柜板的轉換開關切換到手動控制，保證系統(tǒng)的連續(xù)運行；在電機出現(xiàn)過流、過載、缺相等報警時，變頻器自動停機，并輸出故障信號，完善了系統(tǒng)的安全信息；實現(xiàn)PLC和變頻器的網(wǎng)絡通訊，減少了現(xiàn)場布線及維護成本。

3.系統(tǒng)啟動方式和控制模式

該控制系統(tǒng)采用兩種啟動方式：變頻器啟動和軟啟動器啟動。

系統(tǒng)默認啟動方式為變頻器啟動，操作人員通過變頻柜柜板啟動方式選擇開關切換到變頻器啟動，在此啟動方式下主要完成空調(diào)器風機的啟停和頻率的調(diào)節(jié)等功能；當變頻器出現(xiàn)故障時或者需要另作他種用途時，選擇開關切換到軟啟動器啟動，在此方式下只是實現(xiàn)控制空調(diào)器風機的啟停功能，并且變頻器的控制被完全隔斷，不影響系統(tǒng)的正常運行。

變頻器啟動方式：

在變頻器啟動方式中采用兩種控制模式：自動模式和手動模式。一般情況下，系統(tǒng)運行在自動控制模式下，此時不需要任何手動操作，系統(tǒng)根據(jù)觸摸屏上設置的相關參數(shù)自動啟動相關設備，完成監(jiān)控功能。在系統(tǒng)PLC出現(xiàn)故障或網(wǎng)絡中斷情況下，觸摸屏自動彈出報警信息，操作員通過柜板轉換開關將啟動方式轉換為手動，變頻器由控制面板來實現(xiàn)啟?？刂撇僮鳌?/p>

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

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

I/O點分析

三、 系統(tǒng)改造后的優(yōu)勢

通過變頻器變速控制風機后，設備的噪音、磨損和機械振動得到有效控制，維修周期和使用壽命得到提高，這些對設備的可靠性和平均故障維修時間都有了很大改善；采用變頻器控制風機，用戶根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境調(diào)節(jié)運行頻率，在滿足使用需求的前提下達到最大限度的節(jié)約能源；系統(tǒng)變頻器采用CC Link網(wǎng)絡控制，有效減少了現(xiàn)場布線和維護的成本；系統(tǒng)保留原軟啟控制功能，并行增加變頻控制，而且兩種方式可以相互切換，更大程度的保證系統(tǒng)的可靠運行。

四、 項目調(diào)試計劃

某汽車有限公司涂裝二科1#作業(yè)場空調(diào)器改造項目由于受到現(xiàn)場生產(chǎn)條件限制，安裝調(diào)試時間必須特殊安排才能保證項目的順利進行。其中前期的設計、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)計劃按照如下環(huán)節(jié)進行：出廠測試、現(xiàn)場安裝、通訊調(diào)試、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、試運行。

五、工程驗收

項目涉及的設備材料到達現(xiàn)場后，由我進行現(xiàn)場到貨驗收，在系統(tǒng)安裝調(diào)試運行完成后，我再會同項目經(jīng)理等有關部門進行最終整體驗收。

六、圖紙設計

1．變頻柜排布圖

2.變頻柜原理圖

七、系統(tǒng)配置清單

從最初開始發(fā)現(xiàn)風機出現(xiàn)的不足問題到最后的改造運行，本系統(tǒng)從設計到訂貨、技術改造、測試、現(xiàn)場安裝、通訊調(diào)試、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、試運行各個環(huán)節(jié)共耗時2個月之久。從正式運行到現(xiàn)在，系統(tǒng)改造后運行平穩(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。