斯泰尔摩风机节能改造

李爱莲　丁文超

摘 要：原有高速线材斯泰尔摩风机是由软启动系统驱动，其能源利用率低，运行现场噪音大，环境影响大，为克服这些缺点，在原有PLC控制系统的基础上对其进行变频节能改造，并对其改造过程进行了简要叙述，并对改造后运行情况进行了数据统计，以确定其节能效果的好坏。

关键词：斯泰尔摩风机；软启动器；变频器；PLC系统

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.041

1 改造背景

斯泰尔摩风机为新型高速线材自动化生产线的一部分，一共有10台风机，它位于风冷辊道段，用于对风冷辊道上的盘卷进行预热处理，使盘卷进入集卷筒时温度降到300℃～550℃，从而使成品线材具有良好的金相组织和所需的均匀一致的机械性能。风冷风机是有软启动器启动，启动完成后软启动器退出运行，有接触器驱动风机电机继续运行，风机送风量大小的调节通过风门的开闭程度实现，风门开度的控制由电动执行器完成。风机在启动后长期处于高速，满负荷状态下运转，不仅设备寿命低，维护工作量大，而且通过风门开度调节风量大小，使其能源利用率低，运行现场噪音大，影响环境大，所以继续对其进行改造。

改造前现有条件。斯泰尔摩风机为高速线材生产线集卷区域的一个组成部分，该区域控制系统选用美国GE公司90-30系列PLC及远程I/O控制系统，其中斯泰尔摩风机即可进行本地启停，也可以通过人机界面HMI远程启停，但其启停过程相同，即PLC控制器在接收到风机启动信号后，首先要判断风门是否完全关闭，只有风门在完全关闭的状态下，风机才能正常启动，这样可以减小风机启动时的负载，进而减小风机的启动电流。风机在启动后，由软启动器驱动转换为接触器工频驱动运行，转换完成后，风门才在风门电动执行器的驱动下打开，风门的开度通过HMI人机界面进行手动调节，并由风门执行器穿送回的反馈信号不断进行比较，形成一个闭环负反馈环节，最终使风门开度的实际值与设定值相符，通过风门开度的大小调节风机的风量。所以风机运行效率不高，造成电能的浪费。

2 改造的目的及方法

为提高风机的运行效率，减少电能的损耗，决定将通过风门开度大小调节风量改为风机由变频器驱动，通过风机转速的改变风量大小。根据生产现场的实际情况，最终选用西门子MM440系列变频器驱动风机电机，系统PLC与风机变频器之间通过Perfibus-DP网进行通讯，风机速度的给定有人机界面HMI给定，风机也可以实现本地及远程启动，当本地启动时，人机界面HMI上的速度给定作为风机的转速给定。

3 实现过程简述

在系统PLC方面，将原有系统PLC框架上新增加一块Perfibus-DP模块，用于系统PLC与MM440变频器之间的通讯，并且通过编程软件在系统PLC中进行硬件组态。如图1所示。

根据控制要求重新修改程控制序，并在人机界面HMI上实现远程启动，速度给定，并且能够通过界面实时看到风机的运行速度以及运行电流，其启动程序流程图如图2所示。

在变频器方面，变频器MM440选用CB通讯模块，并且通过通讯模块上的DIP开关设置每台变频器的通讯地址，然后根据风机电机的名牌参数及需要获取的信号对变频器进行参数调整，以实现变频器与电机之间匹配运行。

4 改造效果及部分数据统计

通过上述改造过程，将斯泰尔摩风机改为变频器驱动，通过一段时间的运行统计，发现其节能效果明显，部分统计数据如下：

轧制LΦ8 HRB400钢质平均有2台风机运行在50%转速，轧制338297.09吨产品166110支，按50支/小时，用时约3322.2小时，除以负荷系数0.95约3497.05小时，工频运行电流为294A、50%速度变频运行电流124A，节约运行电流150A。按照0.485元/KWH计算，总计年节约用电费用：193349元。

轧制LΦ10 HRB400钢质平均有1台风机运行在50%转速，多时两台风机运行在70%转速。轧制242540吨产品119125支，按50支/小时，用时约2382.5小时，除以负荷系数0.95约2507.89小时，工频运行电流为294A、50%速度变频运行电流124A，节约运行电流150A。按照0.485元/KWH计算，总计年节约用电费用：69330.75元。

轧制GCr15、SAE1008B、30MnSi（H）、ML08AL、ZGD21Mn、SWRCH22A等品种支，，风机给定速度30%，运行电流75A， 平均有1台风机运行在30%转速或以下，轧制139139.22吨产品67485支，按30支/小时，用时约2249.5小时，除以负荷系数0.8约2811.875小时，工频运行电流为294A、30%速度变频运行电流75A，节约运行电流219A。按照0.485元/KWH计算，总计年节约用电费用：113492.06元。三项合计376184.75元。

参考文献：

[1]西门子变频器MM440使用大全[M].2007.

[2]美国通用GE公司90-30系列PLC编程手册[S].

[3]MM440与S7-300通过DP通讯实现读取和修改参数例程[S].endprint