ATV610变频器在钢管厂风机节能方案中的应用

一、设备改造原因

    1、目前正常生产情况下风机控制采用软启动启动后转为工频运行。风机阀门开启比例一般在40%左右，电流为电机额定电流的55%,在保温待轧时阀门开启比例在25%-35%左右，电流为电机额定电流的40%左右。

    2、其控制接触器等电器动作频繁，导致使用寿命短，维修量大；而对于大容量系统，传统的控制线路复杂，可靠性差，需专人负责；

    3、整个系统运行噪音大、控制性能差、耗电量大、使用寿命短;在维护管理，检修调整方面工作量大，维护费用高。

二、节能原理

    风机运行电费是一笔不小的费用，从节能方面考虑，在既满足目前生产的条件下可进行变频改造。改为变频器控制预计满足正常生产时的电流大约为电机额定电流的50%,改变的电流变化不大，只是电压变化。如果改为变频器控制则必须将风门调节阀全部开启，通过变频器控制转速来达到风量的调节。同时采用通过无级调频实现风量的无级调整，有效地改善引风机阀门调节不当造成的风机喘振现象，对炉压调整极为方便。

三、设备改造方案

    将原控制柜2台改造为2台变频柜，电缆不变。

四、节能方案

    采用西门子PLC+施耐德ATV610变频器

    风机系统变频改造的原理示意图如下：

    本方案在保留原工频系统的基础上加装变频控制系统，与原工频系统之间仅设置连锁以确保系统工作安全。

五、项目投资概算与效益分析

    改为变频器投资费用如下：两台风机功率分别为90kw和120kw，改造需要增加90kw及120kw变频器两台，每KW变频器约为500元，控制柜其它改造需要约为2万元。投资费用计算如下：

    (1)两台变频器总功率：90+120=210（kw）

    增加两台变频器费用约为：210*500=10500（元）

    (2)投资总额：10500+20000=3.05（万元）

    (3)改造后可能每年收益计算

    环形炉每年生产时间约为7920小时，增加变频控制后可能节约5%的电量，计算如下：

    每年两台电机用电量（按设备装机容量的60%计算）：                            210*60%*7920=997290（kwh）；

    增加变频控制后每年可节约电量：

        997290 *5%=498960（kwh）；

    每KW电量按0.5元计算每年可节约电费：

        498960 *0.5=42768元≈2.4万元；

    (4)收回成本时间：3.05/2.4≈0.5年

六、系统选择

1、器件选型

　　变频器选用施耐德全新通用型变频器——ATV610系列产品，因风机负载不重，按1：1的比例配置即可。

    施耐德全新通用型变频器——ATV610介绍

    相比ATV61F，ATV610变频器在中文面板标配、7种应用宏设置以及I/O数量配置上更加贴近中国工业用户的需求，保证国际品质的同时降低用户成本。产品标配3C3（抗化学气体）和3S3（抗粉尘）的恶劣环境防护国际认证，更好的应对相对严苛的中国工况，且为中国用户提供高性能低成本的灵活选择。

    环境适应性强，稳定性高——ATV610变频器采用PCBA涂层以及母线排镀层，加强了绝缘隔离，能有效抵抗油污、盐雾、导电粉尘等污染;创新的冷却风路设计，提高产品的抗腐蚀能力。此外，ATV610的顶部防护等级高达IP40，可以在-15℃～+60℃、高达4800米的海拔高度稳定运行。

    简洁易用，减少时间和成本投入——ATV610变频器标配可外拉中文显示控制面板，可快速调试无需记忆代码，中国用户使用更加便捷，投入成本降低;它采用7种宏简化配置，可覆盖90%的标准风机和泵类应用，用户无需修改任何参数，即插即用；CAD图纸覆盖10种基本应用；精简的附件，随机“完整参数列表”和“快速安装指导”，方便用户设计选型，加快产品投入使用。

     遵循中国用户习惯，“量体裁衣”——ATV610变频器不仅内置多泵控制功能，而且内置了C3级EMC滤波器以及直流电抗器，减小电磁干扰和谐波的困扰，提升节能效果；丰富的I/O端子及Modbus通讯协议配置，有助产品快速融入并优化自动化控制系统。

   升级版的ATV610变频器通过优化设计，在降低成本的同时综合提升了产品的可靠性、易用性、适应性，尤其适用中国的电厂、水与废水处理、楼宇、石化、热力等各种不同恶劣工控应用环境，在一些系统复杂度低或者设备集中、周期短的项目中实现高效节能。

七、风机系统经变频改造后的性能

    （1）采用变频器闭环控制，可按需要进行软件组态并设定温度进行PID调节，使电机输出功率随热负载的变化而变化，在满足使用要求的前提下达到最大限度的节能。

    （2）由于降速运行和软启运，减少了振动、噪音和磨损，延长了设备维修周期和使用寿命，减少了维修维护工作量，并减少了对电网冲击，提高了系统的可靠性。

    （3）系统具有各种保护措施，使系统的运转率和安全可靠性大大提高。

    （4）变频调速闭环控制系统与原工频控制系统互为互锁，不影响原系统的运行，且在变频调速闭环控制系统检修或故障时，原工频控制系统照样可以正常运行。

    注：图片均来自于作者现场拍照，感兴趣用户可回复文章与作者探讨。