空調(diào)送風(fēng)控制系統(tǒng)改造

1、空調(diào)送風(fēng)控制系統(tǒng)改造發(fā)布時(shí)間：2009-12-31發(fā)布者：AMTS展會(huì)汽車生產(chǎn)企業(yè)涂裝車間的各類風(fēng)機(jī)設(shè)備對(duì)電能消耗較大，利用變頻調(diào)速等控制方式對(duì)空 調(diào)送風(fēng)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造可實(shí)現(xiàn)提高工藝參數(shù)保證能力和節(jié)能降耗的雙重目標(biāo)具有良好 的社會(huì)效益。國(guó)家十一五規(guī)劃綱要提出了節(jié)能減排的目標(biāo)，企業(yè)位于節(jié)能減排最前沿，同樣責(zé)無(wú) 旁貸。針對(duì)我廠耗能較大的涂裝車間，筆者進(jìn)行了能耗分析，發(fā)現(xiàn)其耗能較大的用電設(shè)備是 各類風(fēng)機(jī)。根據(jù)汽車生產(chǎn)中涂裝工藝的要求，需要在特定的工位配置相應(yīng)數(shù)量的空調(diào)送風(fēng)和 排風(fēng)用的風(fēng)機(jī)。由于風(fēng)機(jī)功率較大，大多采用軟啟動(dòng)器以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)啟動(dòng)，在風(fēng)機(jī)啟動(dòng)完成后 就以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。但是，涂裝工藝對(duì)送風(fēng)量有

2、嚴(yán)格的要求，風(fēng)量的控制要通過(guò)出風(fēng)口的風(fēng) 閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣就造成強(qiáng)制送風(fēng)與被迫節(jié)流之間存在能源浪費(fèi)，而出風(fēng)口的風(fēng)閥一般靠人 工調(diào)節(jié)，這就加大了保障工藝參數(shù)的難度。如何使空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)既滿足工藝參數(shù)需求又實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，是本改造項(xiàng)目要解決的主 要問(wèn)題。空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)分析空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)成（1）工藝流程：根據(jù)汽車涂裝工藝要求，空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)由以下部分構(gòu)成（見(jiàn)圖1）：圖1空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)工藝流程進(jìn)風(fēng)室一一次加熱段一中間段一初效段一中間段一加濕段一中間段一二次蒸汽間接加 熱段一風(fēng)機(jī)段一均流段一消聲段一中間段一中效段一送風(fēng)段。（2）設(shè)備構(gòu)成：該空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)主要有進(jìn)風(fēng)室、空調(diào)器、送風(fēng)管和調(diào)節(jié)風(fēng)閥等組成。 空調(diào)器出風(fēng)口設(shè)有

3、調(diào)節(jié)風(fēng)閥。噴漆、晾干設(shè)備送風(fēng)口設(shè)有調(diào)節(jié)風(fēng)閥及防火調(diào)節(jié)風(fēng)閥。設(shè)備工作原理該設(shè)備工作時(shí)，送到噴漆室的風(fēng)由置于空調(diào)器內(nèi)的風(fēng)機(jī)將室外新鮮空氣抽到空調(diào)器內(nèi)， 經(jīng)空調(diào)器一次加熱，初效過(guò)濾，噴淋加濕（僅限噴漆室空調(diào)器），二次蒸汽間接加熱除濕（僅 限噴漆室空調(diào)器），中效過(guò)濾，消聲處理后，再通過(guò)送風(fēng)管送到各需要送風(fēng)的工位，其送風(fēng) 量可由安裝在送風(fēng)系統(tǒng)出風(fēng)口的調(diào)節(jié)風(fēng)閥進(jìn)行控制?？照{(diào)送風(fēng)的溫濕度能夠通過(guò)人工手動(dòng)控 制?？刂葡到y(tǒng)現(xiàn)狀分析送風(fēng)電機(jī)情況（1）額定功率：130kW；額定電流：249A；轉(zhuǎn)速：730r/min。（2）電機(jī)極數(shù)：8極；接法：Y；類型：異步電機(jī)。（3）啟動(dòng)方式：原控制柜配有軟啟動(dòng)器，電機(jī)采用軟起動(dòng)

4、方式啟動(dòng)。電機(jī)啟動(dòng)后就以 額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，根據(jù)負(fù)載情況，電流在200240A之間變化。2. 風(fēng)量的調(diào)節(jié)空調(diào)器送風(fēng)出口設(shè)有調(diào)節(jié)風(fēng)閥，送風(fēng)量可由該調(diào)節(jié)風(fēng)閥進(jìn)行控制。由于風(fēng)閥的控制采 用人工根據(jù)工藝要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)工藝參數(shù)的保證比較困難。過(guò)濾器對(duì)風(fēng)量的影響汽車生產(chǎn)的涂裝工藝對(duì)空氣的潔凈度要求較高，在空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)中室外新風(fēng)進(jìn)入車間 需要進(jìn)行3道過(guò)濾。通過(guò)濾網(wǎng)上的慮棉或慮袋，過(guò)濾掉進(jìn)入車間的空氣中的灰塵。隨著灰 塵在濾網(wǎng)或慮袋上的積累，過(guò)濾器對(duì)空氣的阻力會(huì)逐漸增大，使空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)的送風(fēng)量降低。 當(dāng)送風(fēng)量不能滿足工藝要求時(shí)，就要通過(guò)風(fēng)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。如此反復(fù)調(diào)節(jié)，當(dāng)無(wú)法通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)閥來(lái)滿足風(fēng)量時(shí)，就要對(duì)慮棉進(jìn)行清

5、洗或更換，而 后又要重新調(diào)節(jié)送風(fēng)量。風(fēng)閥的調(diào)節(jié)給工人帶來(lái)較大的工作量。原系統(tǒng)的缺點(diǎn)（1）送風(fēng)工藝參數(shù)依靠人工檢測(cè)和調(diào)節(jié)來(lái)完成，工藝條件不容易保證。（2）電機(jī)的全速送風(fēng)會(huì)消耗大量的電能來(lái)產(chǎn)生風(fēng)能，而風(fēng)閥的節(jié)流調(diào)節(jié)限制對(duì)風(fēng)能的 利用，因此產(chǎn)生較大的能源浪費(fèi)。（3）當(dāng)進(jìn)風(fēng)口過(guò)濾器的灰塵漸漸增多后阻力增大時(shí)，在風(fēng)機(jī)段會(huì)產(chǎn)生較大的負(fù)壓，而 系統(tǒng)沒(méi)有報(bào)警裝置，如果操作人員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，將會(huì)對(duì)該段室體造成損壞。（4）當(dāng)風(fēng)機(jī)后的第二層慮網(wǎng)隨著灰塵增多而阻力增大時(shí)，可能造成連接段壓力升高， 引起安全事故。（5）缺乏必要的檢測(cè)和自動(dòng)控制系統(tǒng)，不能對(duì)空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)的送風(fēng)量進(jìn)行自動(dòng)控制調(diào) 節(jié)?？刂葡到y(tǒng)的改造方案1.方案

6、原理（1）應(yīng)用變頻技術(shù)，采用變頻器對(duì)送風(fēng)風(fēng)機(jī)的速度進(jìn)行控制，通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)整風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)送風(fēng)量的調(diào)節(jié)。（2）在風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口過(guò)濾器后的風(fēng)機(jī)段裝設(shè)壓力傳感器，用于采集該處的壓力值。（3）在風(fēng)機(jī)出風(fēng)口裝設(shè)壓力傳感器，用于采集該處的壓力值。（4）在空調(diào)送風(fēng)口處裝設(shè)壓力傳感器和溫度傳感器，用來(lái)采集最終的空調(diào)送風(fēng)的壓力 和溫度值。（5）采用PLC作為控制器，應(yīng)用自動(dòng)控制原理實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，同時(shí)對(duì)各點(diǎn)壓力值進(jìn) 行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)控制調(diào)節(jié)、報(bào)警等功能。（6）通過(guò)增加觸摸顯示屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，完成控制參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)的顯示，操作人員 可通過(guò)觸摸顯示屏進(jìn)行控制參數(shù)的調(diào)整或設(shè)定?？刂乒δ苷f(shuō)明按照上述方案組建的控制系統(tǒng)圖（

7、見(jiàn)圖2）。圖2控制系統(tǒng)示意（1）將送風(fēng)口的風(fēng)閥完全打開(kāi)，以工藝要求的送風(fēng)量所對(duì)應(yīng)的送風(fēng)口處壓力值作為給定值，通過(guò)PLC進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)。通過(guò)保證出風(fēng)口壓力值，來(lái)滿足生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的送風(fēng)量需求。（2）PLC監(jiān)控風(fēng)機(jī)出口壓力，當(dāng)出口壓力和第二層濾網(wǎng)出口壓力的差值超過(guò)了設(shè)定 值，PLC在進(jìn)行反復(fù)判斷后進(jìn)行報(bào)警，提示操作人員檢查第二層濾網(wǎng)是否堵塞。（3）PLC監(jiān)控第一層濾網(wǎng)出口處的負(fù)壓值，當(dāng)負(fù)壓值大于設(shè)定值時(shí)，PLC在進(jìn)行反 復(fù)判斷后進(jìn)行報(bào)警，提示操作人員檢查第一層濾網(wǎng)是否堵塞，并采取處理措施。（4）PLC同時(shí)也提供一個(gè)點(diǎn)溫度測(cè)量，測(cè)量第二層濾網(wǎng)出口后的送風(fēng)溫度，按照設(shè) 定的高低限報(bào)警值，比較后發(fā)出溫度高低限報(bào)

8、警。（5）PLC選用西門子S7-200系列產(chǎn)品，變頻器選用ABB公司ACS510系列產(chǎn)品。控制方式（1）手動(dòng)運(yùn)行。手動(dòng)運(yùn)行時(shí)變頻器的轉(zhuǎn)速可以由人工通過(guò)觸摸屏進(jìn)行操作，人工輸入 運(yùn)行頻率，變頻器按照人工設(shè)定頻率運(yùn)行。這種操作方式一般情況不用，只有當(dāng)環(huán)境比較特 殊，自動(dòng)調(diào)節(jié)無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)才采用，此時(shí)觸摸屏上的顯示和故障判斷仍然有效。（2）自動(dòng)運(yùn)行。自動(dòng)運(yùn)行時(shí)由PLC自動(dòng)按掃描周期進(jìn)行邏輯運(yùn)算并進(jìn)行閉環(huán)控制， 智能地判斷各種故障，并將運(yùn)行數(shù)據(jù)及報(bào)警信息傳送給觸摸屏，由觸摸屏進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。顯 示的故障主要有第二層濾網(wǎng)出口溫度的高低限報(bào)警，第一層濾網(wǎng)出口處的負(fù)壓值高低限報(bào) 警，第二層濾網(wǎng)后與風(fēng)機(jī)室之間的壓差

9、極限報(bào)警，接觸器故障、變頻器故障等報(bào)警信號(hào)。項(xiàng)目實(shí)施的結(jié)果1.工藝設(shè)備（1）通過(guò)PLC對(duì)安裝在現(xiàn)場(chǎng)的傳感器信號(hào)（溫度和壓力）進(jìn)行采集，并動(dòng)態(tài)顯示在 觸摸顯示屏上，便于設(shè)備操作者對(duì)空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。（2）通過(guò)進(jìn)入觸摸顯示屏上的參數(shù)設(shè)定畫面，操作者可對(duì)空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)的工藝參數(shù)和 送風(fēng)系統(tǒng)的各點(diǎn)壓力的上下限報(bào)警點(diǎn)進(jìn)行設(shè)定，系統(tǒng)發(fā)生報(bào)警后提醒操作工及時(shí)做出處理，保證了空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備安全有效地運(yùn)行。（3）項(xiàng)目實(shí)施后實(shí)現(xiàn)空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)控制，及時(shí)有效地保證生產(chǎn)工藝參數(shù)，為車身 涂裝提供了理想的生產(chǎn)環(huán)境。（4）通過(guò)編制監(jiān)控畫面使空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)目視化，監(jiān)控畫面包括：工藝流程圖畫面（見(jiàn)圖3），參

10、數(shù)設(shè)定畫面（見(jiàn)圖4）。圖3 工藝流程圖畫面圖4參數(shù)設(shè)定畫面節(jié)能降耗項(xiàng)目實(shí)施后將送風(fēng)系統(tǒng)出風(fēng)口的調(diào)節(jié)風(fēng)閥完全打開(kāi)，降低了送風(fēng)損耗；通過(guò)PLC 對(duì)風(fēng)機(jī)速度的控制，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)速，節(jié)省了人工對(duì)風(fēng)閥的調(diào)節(jié)工作量。通過(guò)變頻調(diào)速自動(dòng)控制，降低了電機(jī)的運(yùn)行速度，電機(jī)運(yùn)行頻率由原來(lái)的50Hz 降至40Hz左右；負(fù)載電流由原來(lái)的210A降至160A左右，降低了電能的消耗，節(jié)能比 例為30%以上。綜合效果通過(guò)此次改造有效地實(shí)現(xiàn)了空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)既滿足工藝參數(shù)需求又實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的雙重 效果，此項(xiàng)目的投資兩年內(nèi)可收回，投資回報(bào)率較高。工廠還有類似風(fēng)機(jī)若干臺(tái)，計(jì)劃在近 期改造完成，將來(lái)會(huì)有效地降低涂裝車間的電能消耗，從而降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng) 力。此項(xiàng)目的實(shí)施是對(duì)國(guó)家節(jié)能減排