黏胶纤维厂冷却循环水系统变频节能改造

第44卷第3期化纤与纺织技术Vol. 44 No. 32015年9月Chemical Fiber & Textile TechnologySep. 2015ecececeeceees设备与控制文章编号: 1672 - 500X (2015) 03 - 0041 -05黏胶纤维厂冷却循环水系统变频节能改造( 1.华北理工大学电气工程学院，河北唐山063009;2.唐山三友集团兴达化纤有限公司，河北唐山063305 )摘要:针对黏胶纤维厂冷却循环水系统存在的能源浪费，根据冷却水泵运行特点，对冷却循环水系统变频节能改造，有效解决能源浪费的问题。关键词:冷却循环水;变频;节能;智能控制中图分类号: TQ085文献标识码: Bdoi: 10. 3969/j. isn. 1672 - 500x. 2015. 03. 009在化纤企业中，循环冷却水系统是一项常黏胶纤维生产中，冷却循环水系统主要存见且很重要的公用工程系统，相应的循环冷却在于动力站冷却循环水站、酸站冷却循环水站水系统的能耗也非常高，能源消耗可占企业消两个部位，唐山三友兴达化纤共有装机3 026耗总量的10%~40%。循环水系统在黏胶短纤kW，本课题以2#动力站冷却循环水站为例进行维产业普遍用于为冷冻机组提供冷却循环水，研究，其中包括4台110 kW冷却水循环泵，4从而为生产线的AC冷却，黄化工序等部位提供台冷却塔风机。其工艺流程如图1所示，冷却工艺需要的冷却水、冷冻水。传统的水泵控制循环水泵的工作过程是水泵由水池抽水，送到方式为使用阀门控制流量，但是冷冻机组需要冷冻机组，由机组进行热交换后，将冷冻水输的冷却循环水主要指标是进水回水温度川。因送到工艺车间原液、空调等部位，冷却水换热此，当在秋季、冬季、春季气温较低时，冷却后，输送到冷却塔用风扇冷却，再回到水池,循环水的运行仍旧为工频运行，其实冷冻机组往复使用。并不需要这么多的水量。这样，就存在两种浪费。其一、当冷却循环水温度较低时，电动机至仍旧工频运行。其二，流量靠阀门控制，在阀板中有能量损失。本课题在企业内部运用先进的智能控制技术，对冷却循环水部分进行变频节电改造，降低了耗电成本，取得了良好的效果。1改造前冷却循环水系统工艺运行状况图1冷却水循环工艺图中国煤化工收稿日期: 2015- 06-09作者简介:安民(1973-). 男，河北省迁安人，高级工程师，华北理工大学YHc N MH G从事电气运行维护、电气控制开发与设计工作，主要研究方向为高低压配电，继电保护，DCS 控制，电力拖动。4化纤与纺织技术第44卷当黏胶纤维生产线正常运行时，冷却循环运行设备多于实际需要。实际运行中通过阀门水系统运行水泵3台，风机4台，正常运行时调节流量，泵的输出功率大量消耗在阀门的节平均功率约为300kW,年耗电量约为1 300 000流过程中。kWh。因生产负荷变化，天气季节的变化、气候3水泵变频调速运行的节能原理温度变化的影响，循环水泵运行时有所调整,改为运行2台水泵，4台风机调节水量水温。最图2为水泵流量与扬程的关系图。大供水量为1 280 ~ 1 920 m2/h，因用户在用水过程中通过阀门调节供水量，实际用量应为供H水量的80%，全年仅有少量时间能够达到供水量的90%。系统正常运行期间，风机均处于运行状态。2冷却循环水系统节能可行性分析循环水运行的目的是冷却末端设备，冷却流量(Q)量为循环水量与冷却水出、回水温差的乘积，图2水泵流量与扬程的关系图在现有系统中的使用中循环水量不变，而温差减少。如果在不改变典型温差的情况下，跟踪图2中，曲线1是阀门全部打开时，水泵调整循环水量来满足冷却量的需求。如此实时阻力特性;曲线2是额定转速时，泵的扬程特调整冷却循环水量，既降低了循环水泵的能耗,性。这是供水系统的工作点为A点，流量Q.又能使制冷主机始终保持高效率运行，使我们扬程H;轴功率与面积0 -Q、-A- H、成正比。的制冷系统单位供冷量的能耗降低121。今欲将流量减少为Qg.主要的调节方法有两种。2.1工业设计的节能空间(1) 转速不变，将阀门关小，这时水泵阻力设计时，为保证生产需要，工业循环水系特性曲线如曲线3所示，水泵工作点移至B点，统必须按照系统最大负荷设计，同时按照设计流量Qn，扬程H;轴功率与面积0-Qx-B- H:规范，增加10%~ 20%的安全裕量，在这种情成正比。况下，循环水电动机的功率比实际需要高出很(2) 阀门开度不变，降低转速，这时扬程特多,造成电能的浪费。性曲线如曲线4所示，水泵工作点移至C点,2.2实际使用的节能空间流量仍为Qn,但是扬程为Hc;轴功率与面积0-在实际使用中，水泵和风机均为不连续调Qn-C-Hc成正比。节，而且调节比实际反馈的需求量严重滞后。对比以上两种方法，可以十分明显的看出,随着生产的变化，产量的变化，气温的变化，采用调节转速的方法调节流量，所用的功率将在一年时间里，系统达到最大处理能力的时间大为减少，是-.种能够显著节约能源的方法131。很少。但是，电动机始终处于全压工频运行。4节能方案的研究与实施从而造成能源浪费。2.3调节方式的节 能空间使用以变频调速器为核心的调速节能装置，在现有的运行方式下，由于操作人员较少,通过智能程序的控制，调节变频器的运行频率同时要负责多项工作，对于水泵的运行管理往代替调节水泵的出口阀门开度131。同时兼顾-往限于启动、停止及运行维护等操作，较少根年四季的温度变化，使研究的系统能够适应外据负荷变化调整流量。同时，由于用户较多，界温度及负荷” 中国煤化工,又能够布置分散，用户的实际用水量不能及时反应到达到节能效果JHCNMH G供水岗位，不能进行泵的运行方式优化，造成4.1水系统全曲贝1向心侧第3期安民:黏胶纤维厂冷却循环水系统变频节能改造43如图3所示，在冷却循环水泵的进水管和变频节能装置安装ACS510变频器和一面控制器出水管上分别装有温度采集装置，本实施例中及电气附件，进水温度和出水温度的信号分配的温度采集使用型号为“HT- 132”的一体化温器、路由器安装在第--台变频节能装置中。度变送器，其温度测量范围是0~ 100 C,使用直流24 V工作电压，在进水管道上安装TE1,在出水管道上安装TE2。采集循环水系统的运行: >:号交期=计2构腻●由参数，对系统各个环节进行全面统- .的控制，s3号交蛹j中3控制温实现循环水系统的协调运行和综合性能的优化。图4信号传输框图如图5所示，为了保证同组四台泵的调节信号相同，温度采集装置采集温度信号后，与水迪信号分配器连接，该信号分配器与水泵台数-致。本实施例是将温度采集信号接入一分为四图3冷却循环水温度采集图的信号分配器，将一-组信号分为四组信号，信4.2快速跟踪工况负荷的变化号分配器又与变频节能装置中的变频器输人端冷却循环水系统经常在可变工况下工作,连接，即四组信号被信号分配器分别接人变频通过及时监控工控的变化，利用高速数据处理器的模拟量输人端AI1、GEND (进水温度)、系统，得出系统运行的最佳参数，实现“供需AI2、GEND (回水温度)，变频器的输出端与控平衡”。变频节能装置包括控制器和变频器;各制器连接，变频器拟为ABB ACS510 变频器,控制器通过网线连接;温度采集装置通过线路使用485总线将模拟的温度信号传输到控制器,与变频节能装置连接。如图4所示，在设备设通过控制器中进水和出水温度差的设定，控制置上，每台水泵对应一台变频节能装置，每台变频器的输出转速I41。电话上下2AV电源第1理图5控制信号 分配图4.3先进的变频调节 系统动加减频率，调节变频器的输出，从而调节水根据图3冷却循环水温度采集图及图4信泵的转速，设中国煤化工频率的控号传输框图，确定控制变频参数为进水温度及制程序，从而HCNMHG可随温度回水温度的温差，为达到随外界温度变化而自而变化，又响应迅速，达到生产的需要。控制4化纤与纺织技术第44卷调节界面如图6所示。RS485总线发送给各自对应的变频器;相应地,将2号变频器的运行状态及运行频率通过路由器TCP/IP通讯分别发送给3号、4号控制器,由控制器处理后，通过RS485总线发送给各自对应的变频器;相应地，将3号变频器的运行状态及运行频率通过路由器TCP/IP通讯分别发送给4号控制器，由控制器处理后，通过RS485总线发送给其对应的变频器。为方便操作和编程，该系统1号运行频率为第1优先，与开机先后无关。1号开机后所有.图6控制窗口运行设备以1号为准。2号运行频率为第2优先，3号运行频率为第3优先，4号无优先权14。4.4完善的系统控制机构实现全面自动控制对冷却塔风机设定控制程序，当冷冻机组在单机运行时，控制器对各自的实际进、进水温度高于22 C时，启动风机运行，当进水回水温差与目标温差值进行比较，当实际值大温度低于18 C时，停止风机运行。于目标值时，给定的频率实施加频处理，处理5效果分析结果由RS485 总线通讯方式发送给变频器，使变频:器输出频率增加，提高电机转速;当实际本节能方案于2014年9月完成，在2#动值小于目标值时，给定的频率实施减频处理,力站冷却水系统投入运行后，运行稳定，节电处理结果由RS485总线通讯方式发送给变频器,效果明显，达到了预期目标。使变频器输出频率减少，降低电机转速。5. 1直接经济效益多机运行时，将1号变频器的运行状态及对改造后2015年1 ~5月电费消耗与改造运行频率通过路由器TCP/IP通讯分别发送给2前的2013年1~5月进行比较，冷却循环水系号、3号、4号控制器，由控制器处理后，通过统电量消耗见表1。表1冷却循环水系统耗电统计日期运行时间/h耗电量/kWh耗电量/kWh .2015年1月720114 8402013年1月172 2602015年2月672109 9202013年2月164 8802015年3月132 0002013年3月184 8002015年4月153 8402013年4月.207 6842015年5月157 3202013年5月212 382由表1可知，2#动力站冷却循环水系统.(3)实现了冷水循环泵闭环自动控制，提2015年1 ~5月份共耗电667 920 kWh，比改造高了自动化水平，运行安全可靠。前节约274 086 kWh。而且，从用电消耗分析,(4)泵组间同工同频运行，使水泵出力均匀。气温越低节电效果越明显。全年按照8000h计(5)操作使用方便，变频器操作只有简单的算，则全年可节电65万kWh，节电效果明显。开机、停机和温差的设定，减轻了运行人员的工5.2间接经济效益作负担;通过集中监控，提高了运行稳定性[61。(1)实现了软启动，电动机起动电流大幅6结语度下降，避免了电动机启动时对电网的冲击;中国煤化工(2)设备运行平稳，消除了启动和停机时通过对黏.MYHCNMH G水循环泵的水锤效用。运行情况分析，以冷量“ 按需供应”的原则调第3期安民:黏胶纤维厂冷却循环水系统变频节能改造45整运行电动机的频率，进行供水量及水温的调[2] 安连锁.泵与风机[M].北京:中国电力出版社,节，改变设备的传统控制模式。对能耗利用情况进行优化，达到节能的目标。应用证明，此[3]何录伟.变频调速技术分析及水泵的节能控制[J].硅谷，2010 (2) :7, 69.方案可以达到理想的节能及运行效果。从而对黏胶纤维生产中的酸站冷却水循环泵，生产水. [4]唐山三友集团兴达化纤有限公司.同步控制型冷却循环水泵节能装置: CN201 120300190.0 [P].系统，软化水部分，以及大功率风机部分的变.2012-04- 11.频节能改造，具有很好的借鉴作用。[5]张燕兵. SPWM变频调速应用技术[M]. 北京:机械工业出版社，2002.参考文献[6] 宋爽,周乐挺.变频技术及应用[M].北京:高[1] 李伟.循环水系统的优化分析[J]. 节能技术，等教育出版社,2008.2006 (5) :70 - 73.TRANSFORMATION OF FREQUENCY CONVERSION ENERGYSAVING FOR COOLING CIRCULATING WATER SYSTEM OFVISCOSE PLANT( 1. School of Electrical Engineering, North China University of Technology，Tangshan Hebei 063009, China; 2. TangshanSanyou Group Xingda Chemical Fiber Co. Ld, Tangshan Hebei 063005，China )Abstract: The energy wasting problem of the cooling water system in viscose plant was described. Accordingto the characteristics of the cooling water pump，a kind of intelligent variable frequency adjustment systemwas introduced to solve the problem.Key words: cooling circulating water; frequency conversion; energy saving; intelligent control(上接第27页)PROBLEMS AND COUNTERMEASURES OF CARBON FIBERINDUSTRY DEVELOPMENT IN CHINAWang Xue- cai( Henan Yongmei Carbon Fiber Co，Ld, Shangqiu Henan 476000, China )Abstract: The curent situation of carbon fiber industry at home and abroad was analyzed. It was pointed outthat the carbon fiber industry is a single industry model， the key technology is backward, the productioncost is too high, and the engineering practice innovation ability is insufficient in China. Three measures puforward to enhance the capability of independent innovation， cultivate application market，and improve theindustry chain. It is focused on solving the key technology and equipment manufacturing problems whichrestrict the development of modern industry， striving to win over a policy support， promoting theconstruction of carbon fiber industry chain and carbon fiber composite materials industry cluster formation，linking upstream and downstream enterprises ，promoting the healthy中国煤化Irbon fiberindustry chain.YHCNMHGKey words: carbon fiber; industry ; developing