台达变频器在商品混凝土搅拌机节能改造中的成功应用

本文主要介绍台达变频器在混凝土搅拌设备的变频节能改造应用。工程实践证明，采用台达变频器后，混凝土搅拌线的节能改造取得了显著的效果，并提高了其系统的稳定性，降低系统故障率，减少了系统维护成本。
    关键词：台达变频器  混凝土搅拌线  程序控制矢量控制
　　1、引言
　　针对目前浙江省内众多的商品混凝土生产企业能耗偏高的情况，中达电通杭州分公司在杭州某混凝土有限公司成功完成其混凝土搅拌线的节能改造，节能效果显著，取得了很好的经济效益和社会效益。
　　2、项目改造背景
　　杭州某混凝土有限公司原有两条混凝土搅拌线，每条生产线的主要耗电设备为一台30KW斜皮带和一台2×37KW双搅拌机，三台电机皆采用星－三角起动装置，系统在无料轻载时（等待状态），总电流为80A，在满载时（入料搅拌），总电流为100－130A,系统工作占空比平均约50％，单台系统的平均运行电流约为100A左右，折合消耗功率约50KW。两台的平均消耗功率为100KW。年耗电量约为100KW×20小时×300天×0.7元＝42万元。
　　3、项目改造方案
　　3.1 改造方法
　　为了适应市场，提高产品的竞争力，节能是降低生产成本的最有效途径之一。针对该公司混凝土搅拌线的实际情况，我公司和客户达成了对混凝土搅拌线进行节能改造的共识。由于在本省行业内这种改造尚属首次，通过双方的通力配合，解决了改造过程中遇到的诸多问题，最终完成该项改造，取得了很好的经济效益。
　　本次改造方法是采用先进的可编程控制技术（PLC）和变频器技术，以程序控制取代继电器----接触器控制，实现斜皮带机和双搅拌机根据工艺流程的协调运行，以实现安全、节能、降低维修成本和方便操作的效果。

3．2 系统主要技术指标
　　1、 搅拌机电机：三相交流异步电动机，4极，37KW，数量2台，连轴同步运行；
　　2、 斜皮带输送机：三相交流异步电动机，30KW，4极，数量1台；
　　3、 系统负荷率：50％；
　　4、 电机控制和运行方式：采用星－三角起动，连续运行方式；
　　5、 供电电源：380V/220V，三相四线制，50HZ
　　6、 空载总电流：80A
　　7、 满载总电流：120A
　　3．3 系统控制原理
　　1、变频器拖动方案

　　2、系统主要控制方案
　　1）、保留原有星－三角起动装置，作为备用系统；
　　2）、由于场地的限制，变频器采用壁挂式安装；
　　3）、星－三角工作方式和变频器工作方式采用自动切换形式；
　　4）、采用可编程控制器根据配料工艺流程控制和协调两台变频器的工作；
　　5）、具有详细的控制功能和工作状态、故障信号显示，便于操作人员监视、操控和维护人员维护；
　　6）、完善的保护功能；
　　3、系统的控制要点
　　1）、调速方法
　　 采用具有矢量控制功能的变频调速系统。
　　2）、系统的控制动作包括：起动、停止、低速运行、高速运行、急停等。所有这些都可 以   通过可编程序控制器（PLC）进行控制。
　　4、控制系统中需要注意的问题是：
　　1）变频器的动作是由PLC控制的，PLC的控制条件是由生产工艺决定的；
　　2）变频器的加速、减速时间和有关参数是根据负载的实际情况来设定的。
　　3．4  系统改造主要成果
　　1、节能效果显著
　　改造前后相比，系统可节电35％以上。
　　2、提高系统的稳定性，降低系统故障率，减少了系统维护成本。
　　主要体现在以下几个方面：
　　■由于使用了变频器控制电机的运行，电动机实现了软启动，从而避免了以往电机Ｙ－Δ起动时对电气设备和机械设备的冲击，延长了设备使用寿命。
　　■保护功能强
　　由于变频器的电气保护功能十分完善，使系统具有短路、过载、过流、缺相、欠压等保护功能，最大限度地保护了电机的安全。
　　■控制系统的故障率大为下降 原系统是由于十分复杂的接触器、继电器系统进行控制的，故障率较高。采用了变频调速控制系统后，控制系统可大大简化，可靠性大为提高
　　■提高了搅拌机双绞刀的同步性能
　　由于采用了变频器一拖二的驱动方式，使得搅拌机双绞刀的同步特性非常好，大大减少了双搅拌机的内耗，节约了大量的电能；
　　■提高了功率因数
　　采用变频器实现了功率因数就地补偿，功率因数可达0.95以上，既节约了电能又提高了用电效率。
　　3．5  改造效果评估
　　1、改造前后系统电耗对照表
　　系统状态 系统电机总功率 电机转速 改造前平均电流 改造后平均电流 节电率
　　系统空载（无料） 104KW 30HZ 80 20 75%
　　系统满载（加料） 104KW 50HZ 110 65 41%
　　2、系统功率因数
　　改造前：0.78         改造后：≥0.95
　　3．6  系统改造所需设备材料清单
　　名称 型号规格 数量
　　变频器 进口75KW恒转矩 1台
　　变频器 进口30KW恒转矩 1台
　　成套控制柜 定制（14SS＋08SM） 1台
　　动力及控制电缆 国产 1批
　　安装附件 国产 1批
　　4  结束语
　　本节能改造项目保留了原来的控制系统及配电系统，同时，在总系统电源进线安装电度表，通过变频和工频的切换，可以直接体现改造后的节能效果，为以后的行业推广提供了参观考察的有力依据。
　　本改造项目是中达电通杭州分公司和杭州某公司在节能改造项目上成功合作的典型案例，为浙江乃至全国混凝土搅拌设备的变频节能改造提供了有力依据。