第44卷第3期化纖與紡織技術(shù)Vol. 44 No. 32015年9月Chemical Fiber & Textile TechnologySep. 2015ecececeeceees設(shè)備與控制文章編號: 1672 - 500X (2015) 03 - 0041 -05黏膠纖維廠冷卻循環(huán)水系統(tǒng)變頻節(jié)能改造( 1.華北理工大學電氣工程學院，河北唐山063009;2.唐山三友集團興達化纖有限公司，河北唐山063305 )摘要:針對黏膠纖維廠冷卻循環(huán)水系統(tǒng)存在的能源浪費，根據(jù)冷卻水泵運行特點，對冷卻循環(huán)水系統(tǒng)變頻節(jié)能改造，有效解決能源浪費的問題。關(guān)鍵詞:冷卻循環(huán)水;變頻;節(jié)能;智能控制中圖分類號: TQ085文獻標識碼: Bdoi: 10. 3969/j. isn. 1672 - 500x. 2015. 03. 009在化纖企業(yè)中，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是一項常黏膠纖維生產(chǎn)中，冷卻循環(huán)水系統(tǒng)主要存見且很重要的公用工程系統(tǒng)，相應的循環(huán)冷卻在于動力站冷卻循環(huán)水站、酸站冷卻循環(huán)水站水系統(tǒng)的能耗也非常高，能源消耗可占企業(yè)消兩個部位，唐山三友興達化纖共有裝機3 026耗總量的10%~40%。循環(huán)水系統(tǒng)在黏膠短纖kW，本課題以2#動力站冷卻循環(huán)水站為例進行維產(chǎn)業(yè)普遍用于為冷凍機組提供冷卻循環(huán)水，研究，其中包括4臺110 kW冷卻水循環(huán)泵，4從而為生產(chǎn)線的AC冷卻，黃化工序等部位提供臺冷卻塔風機。其工藝流程如圖1所示，冷卻工藝需要的冷卻水、冷凍水。傳統(tǒng)的水泵控制循環(huán)水泵的工作過程是水泵由水池抽水，送到方式為使用閥門控制流量，但是冷凍機組需要冷凍機組，由機組進行熱交換后，將冷凍水輸?shù)睦鋮s循環(huán)水主要指標是進水回水溫度川。因送到工藝車間原液、空調(diào)等部位，冷卻水換熱此，當在秋季、冬季、春季氣溫較低時，冷卻后，輸送到冷卻塔用風扇冷卻，再回到水池,循環(huán)水的運行仍舊為工頻運行，其實冷凍機組往復使用。并不需要這么多的水量。這樣，就存在兩種浪費。其一、當冷卻循環(huán)水溫度較低時，電動機至仍舊工頻運行。其二，流量靠閥門控制，在閥板中有能量損失。本課題在企業(yè)內(nèi)部運用先進的智能控制技術(shù)，對冷卻循環(huán)水部分進行變頻節(jié)電改造，降低了耗電成本，取得了良好的效果。1改造前冷卻循環(huán)水系統(tǒng)工藝運行狀況圖1冷卻水循環(huán)工藝圖中國煤化工收稿日期: 2015- 06-09作者簡介:安民(1973-). 男，河北省遷安人，高級工程師，華北理工大學YHc N MH G從事電氣運行維護、電氣控制開發(fā)與設(shè)計工作，主要研究方向為高低壓配電，繼電保護，DCS 控制，電力拖動。4化纖與紡織技術(shù)第44卷當黏膠纖維生產(chǎn)線正常運行時，冷卻循環(huán)運行設(shè)備多于實際需要。實際運行中通過閥門水系統(tǒng)運行水泵3臺，風機4臺，正常運行時調(diào)節(jié)流量，泵的輸出功率大量消耗在閥門的節(jié)平均功率約為300kW,年耗電量約為1 300 000流過程中。kWh。因生產(chǎn)負荷變化，天氣季節(jié)的變化、氣候3水泵變頻調(diào)速運行的節(jié)能原理溫度變化的影響，循環(huán)水泵運行時有所調(diào)整,改為運行2臺水泵，4臺風機調(diào)節(jié)水量水溫。最圖2為水泵流量與揚程的關(guān)系圖。大供水量為1 280 ~ 1 920 m2/h，因用戶在用水過程中通過閥門調(diào)節(jié)供水量，實際用量應為供H水量的80%，全年僅有少量時間能夠達到供水量的90%。系統(tǒng)正常運行期間，風機均處于運行狀態(tài)。2冷卻循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能可行性分析循環(huán)水運行的目的是冷卻末端設(shè)備，冷卻流量(Q)量為循環(huán)水量與冷卻水出、回水溫差的乘積，圖2水泵流量與揚程的關(guān)系圖在現(xiàn)有系統(tǒng)中的使用中循環(huán)水量不變，而溫差減少。如果在不改變典型溫差的情況下，跟蹤圖2中，曲線1是閥門全部打開時，水泵調(diào)整循環(huán)水量來滿足冷卻量的需求。如此實時阻力特性;曲線2是額定轉(zhuǎn)速時，泵的揚程特調(diào)整冷卻循環(huán)水量，既降低了循環(huán)水泵的能耗,性。這是供水系統(tǒng)的工作點為A點，流量Q.又能使制冷主機始終保持高效率運行，使我們揚程H;軸功率與面積0 -Q、-A- H、成正比。的制冷系統(tǒng)單位供冷量的能耗降低121。今欲將流量減少為Qg.主要的調(diào)節(jié)方法有兩種。2.1工業(yè)設(shè)計的節(jié)能空間(1) 轉(zhuǎn)速不變，將閥門關(guān)小，這時水泵阻力設(shè)計時，為保證生產(chǎn)需要，工業(yè)循環(huán)水系特性曲線如曲線3所示，水泵工作點移至B點，統(tǒng)必須按照系統(tǒng)最大負荷設(shè)計，同時按照設(shè)計流量Qn，揚程H;軸功率與面積0-Qx-B- H:規(guī)范，增加10%~ 20%的安全裕量，在這種情成正比。況下，循環(huán)水電動機的功率比實際需要高出很(2) 閥門開度不變，降低轉(zhuǎn)速，這時揚程特多,造成電能的浪費。性曲線如曲線4所示，水泵工作點移至C點,2.2實際使用的節(jié)能空間流量仍為Qn,但是揚程為Hc;軸功率與面積0-在實際使用中，水泵和風機均為不連續(xù)調(diào)Qn-C-Hc成正比。節(jié)，而且調(diào)節(jié)比實際反饋的需求量嚴重滯后。對比以上兩種方法，可以十分明顯的看出,隨著生產(chǎn)的變化，產(chǎn)量的變化，氣溫的變化，采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法調(diào)節(jié)流量，所用的功率將在一年時間里，系統(tǒng)達到最大處理能力的時間大為減少，是-.種能夠顯著節(jié)約能源的方法131。很少。但是，電動機始終處于全壓工頻運行。4節(jié)能方案的研究與實施從而造成能源浪費。2.3調(diào)節(jié)方式的節(jié) 能空間使用以變頻調(diào)速器為核心的調(diào)速節(jié)能裝置，在現(xiàn)有的運行方式下，由于操作人員較少,通過智能程序的控制，調(diào)節(jié)變頻器的運行頻率同時要負責多項工作，對于水泵的運行管理往代替調(diào)節(jié)水泵的出口閥門開度131。同時兼顧-往限于啟動、停止及運行維護等操作，較少根年四季的溫度變化，使研究的系統(tǒng)能夠適應外據(jù)負荷變化調(diào)整流量。同時，由于用戶較多，界溫度及負荷” 中國煤化工,又能夠布置分散，用戶的實際用水量不能及時反應到達到節(jié)能效果JHCNMH G供水崗位，不能進行泵的運行方式優(yōu)化，造成4.1水系統(tǒng)全曲貝1向心側(cè)第3期安民:黏膠纖維廠冷卻循環(huán)水系統(tǒng)變頻節(jié)能改造43如圖3所示，在冷卻循環(huán)水泵的進水管和變頻節(jié)能裝置安裝ACS510變頻器和一面控制器出水管上分別裝有溫度采集裝置，本實施例中及電氣附件，進水溫度和出水溫度的信號分配的溫度采集使用型號為“HT- 132”的一體化溫器、路由器安裝在第--臺變頻節(jié)能裝置中。度變送器，其溫度測量范圍是0~ 100 C,使用直流24 V工作電壓，在進水管道上安裝TE1,在出水管道上安裝TE2。采集循環(huán)水系統(tǒng)的運行: >:號交期=計2構(gòu)膩●由參數(shù)，對系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)進行全面統(tǒng)- .的控制，s3號交蛹j中3控制溫實現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運行和綜合性能的優(yōu)化。圖4信號傳輸框圖如圖5所示，為了保證同組四臺泵的調(diào)節(jié)信號相同，溫度采集裝置采集溫度信號后，與水迪信號分配器連接，該信號分配器與水泵臺數(shù)-致。本實施例是將溫度采集信號接入一分為四圖3冷卻循環(huán)水溫度采集圖的信號分配器，將一-組信號分為四組信號，信4.2快速跟蹤工況負荷的變化號分配器又與變頻節(jié)能裝置中的變頻器輸人端冷卻循環(huán)水系統(tǒng)經(jīng)常在可變工況下工作,連接，即四組信號被信號分配器分別接人變頻通過及時監(jiān)控工控的變化，利用高速數(shù)據(jù)處理器的模擬量輸人端AI1、GEND (進水溫度)、系統(tǒng)，得出系統(tǒng)運行的最佳參數(shù)，實現(xiàn)“供需AI2、GEND (回水溫度)，變頻器的輸出端與控平衡”。變頻節(jié)能裝置包括控制器和變頻器;各制器連接，變頻器擬為ABB ACS510 變頻器,控制器通過網(wǎng)線連接;溫度采集裝置通過線路使用485總線將模擬的溫度信號傳輸?shù)娇刂破?與變頻節(jié)能裝置連接。如圖4所示，在設(shè)備設(shè)通過控制器中進水和出水溫度差的設(shè)定，控制置上，每臺水泵對應一臺變頻節(jié)能裝置，每臺變頻器的輸出轉(zhuǎn)速I41。電話上下2AV電源第1理圖5控制信號 分配圖4.3先進的變頻調(diào)節(jié) 系統(tǒng)動加減頻率，調(diào)節(jié)變頻器的輸出，從而調(diào)節(jié)水根據(jù)圖3冷卻循環(huán)水溫度采集圖及圖4信泵的轉(zhuǎn)速，設(shè)中國煤化工頻率的控號傳輸框圖，確定控制變頻參數(shù)為進水溫度及制程序，從而HCNMHG可隨溫度回水溫度的溫差，為達到隨外界溫度變化而自而變化，又響應迅速，達到生產(chǎn)的需要?？刂?化纖與紡織技術(shù)第44卷調(diào)節(jié)界面如圖6所示。RS485總線發(fā)送給各自對應的變頻器;相應地,將2號變頻器的運行狀態(tài)及運行頻率通過路由器TCP/IP通訊分別發(fā)送給3號、4號控制器,由控制器處理后，通過RS485總線發(fā)送給各自對應的變頻器;相應地，將3號變頻器的運行狀態(tài)及運行頻率通過路由器TCP/IP通訊分別發(fā)送給4號控制器，由控制器處理后，通過RS485總線發(fā)送給其對應的變頻器。為方便操作和編程，該系統(tǒng)1號運行頻率為第1優(yōu)先，與開機先后無關(guān)。1號開機后所有.圖6控制窗口運行設(shè)備以1號為準。2號運行頻率為第2優(yōu)先，3號運行頻率為第3優(yōu)先，4號無優(yōu)先權(quán)14。4.4完善的系統(tǒng)控制機構(gòu)實現(xiàn)全面自動控制對冷卻塔風機設(shè)定控制程序，當冷凍機組在單機運行時，控制器對各自的實際進、進水溫度高于22 C時，啟動風機運行，當進水回水溫差與目標溫差值進行比較，當實際值大溫度低于18 C時，停止風機運行。于目標值時，給定的頻率實施加頻處理，處理5效果分析結(jié)果由RS485 總線通訊方式發(fā)送給變頻器，使變頻:器輸出頻率增加，提高電機轉(zhuǎn)速;當實際本節(jié)能方案于2014年9月完成，在2#動值小于目標值時，給定的頻率實施減頻處理,力站冷卻水系統(tǒng)投入運行后，運行穩(wěn)定，節(jié)電處理結(jié)果由RS485總線通訊方式發(fā)送給變頻器,效果明顯，達到了預期目標。使變頻器輸出頻率減少，降低電機轉(zhuǎn)速。5. 1直接經(jīng)濟效益多機運行時，將1號變頻器的運行狀態(tài)及對改造后2015年1 ~5月電費消耗與改造運行頻率通過路由器TCP/IP通訊分別發(fā)送給2前的2013年1~5月進行比較，冷卻循環(huán)水系號、3號、4號控制器，由控制器處理后，通過統(tǒng)電量消耗見表1。表1冷卻循環(huán)水系統(tǒng)耗電統(tǒng)計日期運行時間/h耗電量/kWh耗電量/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#動力站冷卻循環(huán)水系統(tǒng).(3)實現(xiàn)了冷水循環(huán)泵閉環(huán)自動控制，提2015年1 ~5月份共耗電667 920 kWh，比改造高了自動化水平，運行安全可靠。前節(jié)約274 086 kWh。而且，從用電消耗分析,(4)泵組間同工同頻運行，使水泵出力均勻。氣溫越低節(jié)電效果越明顯。全年按照8000h計(5)操作使用方便，變頻器操作只有簡單的算，則全年可節(jié)電65萬kWh，節(jié)電效果明顯。開機、停機和溫差的設(shè)定，減輕了運行人員的工5.2間接經(jīng)濟效益作負擔;通過集中監(jiān)控，提高了運行穩(wěn)定性[61。(1)實現(xiàn)了軟啟動，電動機起動電流大幅6結(jié)語度下降，避免了電動機啟動時對電網(wǎng)的沖擊;中國煤化工(2)設(shè)備運行平穩(wěn)，消除了啟動和停機時通過對黏.MYHCNMH G水循環(huán)泵的水錘效用。運行情況分析，以冷量“ 按需供應”的原則調(diào)第3期安民:黏膠纖維廠冷卻循環(huán)水系統(tǒng)變頻節(jié)能改造45整運行電動機的頻率，進行供水量及水溫的調(diào)[2] 安連鎖.泵與風機[M].北京:中國電力出版社,節(jié)，改變設(shè)備的傳統(tǒng)控制模式。對能耗利用情況進行優(yōu)化，達到節(jié)能的目標。應用證明，此[3]何錄偉.變頻調(diào)速技術(shù)分析及水泵的節(jié)能控制[J].硅谷，2010 (2) :7, 69.方案可以達到理想的節(jié)能及運行效果。從而對黏膠纖維生產(chǎn)中的酸站冷卻水循環(huán)泵，生產(chǎn)水. [4]唐山三友集團興達化纖有限公司.同步控制型冷卻循環(huán)水泵節(jié)能裝置: CN201 120300190.0 [P].系統(tǒng)，軟化水部分，以及大功率風機部分的變.2012-04- 11.頻節(jié)能改造，具有很好的借鑒作用。[5]張燕兵. SPWM變頻調(diào)速應用技術(shù)[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，2002.參考文獻[6] 宋爽,周樂挺.變頻技術(shù)及應用[M].北京:高[1] 李偉.循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化分析[J]. 節(jié)能技術(shù)，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頁)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中國煤化Irbon fiberindustry chain.YHCNMHGKey words: carbon fiber; industry ; developing