基于变频技术的化纤生产中冷却循环水系统的节能分析

第38卷第2期河北联合大学学报(自然科学版)Vol.38 No. 22016年04月Journal of Hebei United University (Natural Science Edition)Apr.2016文章编号:2095-2716(2016)02- 0036-06基于变频技术的化纤生产中冷却循环水系统的节能分析安民，孙洁',李广林'(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)关键词:冷却循环水;智能控制;变频;节能摘要:介绍了化纤生产企业中冷却循环水系统存在的能源浪费,主要表现在工业设计、实际应用和调节方式这3个方面。通过比较改造前后冷却循环水系统工艺运行状况,根据冷却水泵运行特点,提供了一种智能变频调节系统,用变频调速器替代原有的调节方式,有效解决能源浪费,取得良好效果。中图分类号:TP273.1文 献标识码:A0引言近年来.随着变频调速器和自动化技术的发展,电力电子产品以其灵活多变,控制准确,可以实现复杂运动控制规律的特点广泛应用到粘胶生产过程中。粘胶行业不断扩大生产,企业利润越来越低,降低吨丝成本已成为当务之急。为此,粘胶生产企业大力开展科技创新,降低运行成本。在化纤企业中,循环冷却水是一项常见且很重要的公用工程系统,相应的循环冷却水系统的能耗也非常高，能源消耗可占企业总量的10%~40%。循环水系统在粘胶短纤维产业普遍用于为冷冻机组提供冷却循环水,从而为生产线的AC冷却，黄化工序等部位提供工艺需要的冷却水、冷冻水。传统的水泵控制方式为使用阀门控制流量,但是冷冻机组需要的冷却循环水主要指标是进水回水温度口。因此，当在秋季、冬季、春季气温较低时,冷却循环水的运行仍旧为工频运行,其实冷冻机组并不需要如此多的水量。会造成2种浪费:其一,当冷却循环水温度较低时,电动机仍旧工频运行;其二，流量靠阀门控制,在阀板中存在能量损失。该项研究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,降低了吨丝耗电成本,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在粘胶生产中,冷却循环水系统主要存在于动力站冷却循环水站、酸站冷却循环水站2个部位,唐山三友兴达化纤共有装机3 026 kW,本课题以2#动力站冷却循环水站为例进行研究,其中包括4台110 kW冷却水循环泵,4台冷却塔风机。其工艺流程如图1所示,冷却循环水泵的工作过程是采用水泵由水池抽水，送到冷冻机组,再由机组进行热交换后,将冷冻水输送到工艺车间原液、空调等部位,冷却水换热后,输送到冷却塔采用风扇冷却.然后再回到水池,循环往复使用。中国煤化工收稿日期:2015-10-16修回日 期:2016-03-14MHCNMH G基金项目:河北省自然科学基金资助项目(F2013209326)第2期安民，等:基于变频技术的化纤生产中冷却循环水系统的节能分析37冷却墙冷却墙冷却塔除 却塔"d4Eair JB> 1D>4C-以凉机坦DL2号变标出k= [2控制器k=1|工3号党期器K=>[ J挖制器号|4号变频器4控制器图4信号传输 框图图5所示为控制信号分配图,为了保证同组4台泵的调节信号相同,温度采集装置采集温度信号后,与信号分配器连接,该信号分配器与水泵台数-致。该项研究将温度采集信号接入1分为4的信号分配器,将1组信号分为 4组信号,信号分配器又 与变频节能装置中的变频器输人端连接,即 4组信号 被信号分配器分别接人变频器的模拟量输人端AIl.GEND(进水温度)、AI2、GEND(回水温度),变频器的输出端与控制器连接,变频器拟为ABBACS510变频器,使用485总线将模拟的温度信号传输到控制器,通过控制器中进水和出水温度差的设定,控制变频器的输出转速[1。中国煤化工MHCNMH G4(河北联合大学学报(自然科学版)第38卷Q”图5控制信号 分配图4.3先进的变频调节系统根据图3冷却循环水温度采集图及图4信号传输框图,确定控制变频参数为进水温度及回水温度的温差,为达到随外界温度变化而自动加减频率,调节变频器的输出.调节水泵的转速;设计了变频器自动加减频率的控制程序,取代PID控制,达到既可随温度而变化,又可响应快捷,并满足生产的需要。控制调节界面如图6所示。包物控触送行中[ 请康开水栗]故障记录佛入柜手动控制场行动丰谨行电话照讶运打时间|真计电量图6控制窗口4.4完善的系统控制机构实现全面自动控制在单机运行时,控制器对各自的实际进、回水温差与目标温差值进行比较,当实际值大于目标值时,给定的频率实施加频处理,处理结果由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;当实际值小于目标值时,给定的频率实施减频处理,处理结果由RS485总线通讯方式发送给变频器,使变频器输出频率减少,降低电机转速。当多机运行时,将1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2号、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追中国煤花望分别发送给TYHCNMH G第2期安民,等:基于变频技术的化纤生产中冷却循环水系统的节能分析i14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41。对冷却塔风机设定控制程序,当冷冻机组进水温度高于22 °C时,启动风机运行，当进水温度低于18 °C时，停止风机运行。5节能效果分析本节能方案于2014年12月完成,在2#动力站冷却水系统投入运行后,运行稳定，节电效果明显,达到了预期目标。5.1直接经济 效益对改造后2015年1~5月的电费消耗与改造前2013年1~5月的电耗进行比较,冷却循环水系统电量消耗如表1所示。1冷却循环水系统耗电统计日期运行时间/h耗电量/kW. h2015年01月20114 8402013年01月720172 2602015年02月672109 9202013年02月164 8802015年03月132 0002013年03月72184 8002015年04月153 8402013年04月.207 6842015年05月_157 3202013年05月212 382由表1可知,2#动力站冷却循环水系统2015年1~5月份共耗电667 920 kW . h,比改造前节约电能274086kW●h。而且，通过用电消耗情况分析，气温越低则节电效果越明显。如果全年按照80000h计算，则全年可实现节电650X10*kW●h,节电效果明显。5.2间接经济 效益(1)实现了软启动,使电动机起动电流大幅度下降,避免了电动机启动时对电网的冲击;(2)设备运行平稳.消除了启动和停机时的水锤效用;(3)实现了冷水循环泵闭环自动控制,提高了自动化水平,运行安全可靠;(4)泵组间同工同频运行.使水泵出力均匀;(5)操作使用方便，变频器操作只有简单的开机、停机和温差的设定,减轻了运行人员的工作负担;通过集中监控,提高了运行稳定性5]。6结论(1)通过对粘胶生产过程的冷却水循环泵运行情况进行分析,以冷量“按需供应”的原则调整运行电动机的频率,进行供水量及水温的调节,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。(2)对粘胶生产中的酸站冷却水循环泵生产水系统、软化水部分,以及大功率风机部分的变频节能改造具有借鉴作用。参考文献:[1]安民.黏胶纤维厂冷却循环水系统变频节能改造[J].化纤与纺织技术，2015,03:41-45.[2]安连锁泵与风机[M]北京:中国电力出版社，2008.[3]于微波,王岩 ,杜遵生,等.预冷水泵变频节能控制策略[J].长春工业大学学报,2011, 03:247-251.4]安民， 马连明,玄兆生,等同步控制型冷却循环水泵节能装置[P].中国:CN202187896U,2012-04-11.5]宋爽,周乐挺.变频技术及应用[M]北京:高等教育出版社,008.6.]张燕兵.SPWM变频调速应用技术[M].北京:机械工业出版社,2002.中国煤化工下转第57页)MHCNM HG第2期徐珺，等:基于关联规则的区间概念格属性约简模型57Model of Attribute Reduction about Interval Concept Lattice Based on Association RulesXU Jun', LI Ming- xia2(1.Qinggong College, North China University of Science and Technology, Tangshan Hebei 063000, China;2.Collge of Science, North China University of Science and Technology, Tangshan Hebei 063009，China)Key words:interval concept lattice; attribute reduction; association rule; redundant attributeAbstract: The attribute reduction of interval concept lattice is based on the invariable upper and lower ex-tension in formal context to find minimal attribute subsets, which can also entirely define all interval con-cepts on the formal context and basically maintain the original hierarchical structure between them. According to the given formal context, the corresponding interval concepts are constructed, and then quanti-tative interval concepts are obtained. We can find frequent nodes according to the number of upper exten-sion in quantitative interval concepts, and then extract the association rules with strong confidence. Final-ly, according to these association rules we can remove redundant attributes in the information table and a-chieve the result of reduction. It has been proved that lattice structures from reduced information table lit-tle change than before.(上接第41页)Energy-saving Analysis of Cooling Circulating Water System inChemical Fiber Production Based on Technology of Frequency ConversionAn Min'2, SUN Jie', LI Guang -lin'(1.College of Electrical Engineering, North China University of Science and Technology, Tangshan Hebei 063009, China;2. Xingda Chemical Fiber Co. Ltd, Tangshan Sanyou Group, Tangshan Hebei 063005，China)Key words : cooling circulating water; intelligent control; frequency conversion; energy- savingAbstract: The energy waste of cooling water system in chemical fiber production enterprises is introduced,the waste is mainly in three aspects of industrial design, practical use and the way of regulating. By compa-ring the running status of cooling circulating water system before and after therenovation process, accord-ing to the characteristics of cooling water pump，a kind of intelligent frequency conversion adjusting sys-tem is provided, which can replace the original regulation method, and can effectively solve the waste ofenergy, and better effect is obtained.中国煤化工MYHCNMH G