基于變頻技術(shù)的化纖生產(chǎn)中冷卻循環(huán)水系統的節能分析

第38卷第2期河北聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)Vol.38 No. 22016年04月Journal of Hebei United University (Natural Science Edition)Apr.2016文章編號:2095-2716(2016)02- 0036-06基于變頻技術(shù)的化纖生產(chǎn)中冷卻循環(huán)水系統的節能分析安民，孫潔',李廣林'(1.華北理工大學(xué)電氣工程學(xué)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)關(guān)鍵詞:冷卻循環(huán)水;智能控制;變頻;節能摘要:介紹了化纖生產(chǎn)企業(yè)中冷卻循環(huán)水系統存在的能源浪費,主要表現在工業(yè)設計、實(shí)際應用和調節方式這3個(gè)方面。通過(guò)比較改造前后冷卻循環(huán)水系統工藝運行狀況,根據冷卻水泵運行特點(diǎn),提供了一種智能變頻調節系統,用變頻調速器替代原有的調節方式,有效解決能源浪費,取得良好效果。中圖分類(lèi)號:TP273.1文 獻標識碼:A0引言近年來(lái).隨著(zhù)變頻調速器和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,電力電子產(chǎn)品以其靈活多變,控制準確,可以實(shí)現復雜運動(dòng)控制規律的特點(diǎn)廣泛應用到粘膠生產(chǎn)過(guò)程中。粘膠行業(yè)不斷擴大生產(chǎn),企業(yè)利潤越來(lái)越低,降低噸絲成本已成為當務(wù)之急。為此,粘膠生產(chǎn)企業(yè)大力開(kāi)展科技創(chuàng )新,降低運行成本。在化纖企業(yè)中,循環(huán)冷卻水是一項常見(jiàn)且很重要的公用工程系統,相應的循環(huán)冷卻水系統的能耗也非常高，能源消耗可占企業(yè)總量的10%~40%。循環(huán)水系統在粘膠短纖維產(chǎn)業(yè)普遍用于為冷凍機組提供冷卻循環(huán)水,從而為生產(chǎn)線(xiàn)的AC冷卻，黃化工序等部位提供工藝需要的冷卻水、冷凍水。傳統的水泵控制方式為使用閥門(mén)控制流量,但是冷凍機組需要的冷卻循環(huán)水主要指標是進(jìn)水回水溫度口。因此，當在秋季、冬季、春季氣溫較低時(shí),冷卻循環(huán)水的運行仍舊為工頻運行,其實(shí)冷凍機組并不需要如此多的水量。會(huì )造成2種浪費:其一,當冷卻循環(huán)水溫度較低時(shí),電動(dòng)機仍舊工頻運行;其二，流量靠閥門(mén)控制,在閥板中存在能量損失。該項研究在企業(yè)內部運用先進(jìn)的智能控制技術(shù),對冷卻循環(huán)水部分進(jìn)行變頻節電改造,降低了噸絲耗電成本,取得了良好的效果。1改造前冷卻循環(huán)水系統工藝運行狀況在粘膠生產(chǎn)中,冷卻循環(huán)水系統主要存在于動(dòng)力站冷卻循環(huán)水站、酸站冷卻循環(huán)水站2個(gè)部位,唐山三友興達化纖共有裝機3 026 kW,本課題以2#動(dòng)力站冷卻循環(huán)水站為例進(jìn)行研究,其中包括4臺110 kW冷卻水循環(huán)泵,4臺冷卻塔風(fēng)機。其工藝流程如圖1所示,冷卻循環(huán)水泵的工作過(guò)程是采用水泵由水池抽水，送到冷凍機組,再由機組進(jìn)行熱交換后,將冷凍水輸送到工藝車(chē)間原液、空調等部位,冷卻水換熱后,輸送到冷卻塔采用風(fēng)扇冷卻.然后再回到水池,循環(huán)往復使用。中國煤化工收稿日期:2015-10-16修回日 期:2016-03-14MHCNMH G基金項目:河北省自然科學(xué)基金資助項目(F2013209326)第2期安民，等:基于變頻技術(shù)的化纖生產(chǎn)中冷卻循環(huán)水系統的節能分析37冷卻墻冷卻墻冷卻塔除 卻塔"d4Eair JB> 1D>4C-以涼機坦DL2號變標出k= [2控制器k=1|工3號黨期器K=>[ J挖制器號|4號變頻器4控制器圖4信號傳輸 框圖圖5所示為控制信號分配圖,為了保證同組4臺泵的調節信號相同,溫度采集裝置采集溫度信號后,與信號分配器連接,該信號分配器與水泵臺數-致。該項研究將溫度采集信號接入1分為4的信號分配器,將1組信號分為 4組信號,信號分配器又 與變頻節能裝置中的變頻器輸人端連接,即 4組信號 被信號分配器分別接人變頻器的模擬量輸人端AIl.GEND(進(jìn)水溫度)、AI2、GEND(回水溫度),變頻器的輸出端與控制器連接,變頻器擬為ABBACS510變頻器,使用485總線(xiàn)將模擬的溫度信號傳輸到控制器,通過(guò)控制器中進(jìn)水和出水溫度差的設定,控制變頻器的輸出轉速[1。中國煤化工MHCNMH G4(河北聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)第38卷Q”圖5控制信號 分配圖4.3先進(jìn)的變頻調節系統根據圖3冷卻循環(huán)水溫度采集圖及圖4信號傳輸框圖,確定控制變頻參數為進(jìn)水溫度及回水溫度的溫差,為達到隨外界溫度變化而自動(dòng)加減頻率,調節變頻器的輸出.調節水泵的轉速;設計了變頻器自動(dòng)加減頻率的控制程序,取代PID控制,達到既可隨溫度而變化,又可響應快捷,并滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要?？刂普{節界面如圖6所示。包物控觸送行中[ 請康開(kāi)水栗]故障記錄佛入柜手動(dòng)控制場(chǎng)行動(dòng)豐謹行電話(huà)照訝運打時(shí)間|真計電量圖6控制窗口4.4完善的系統控制機構實(shí)現全面自動(dòng)控制在單機運行時(shí),控制器對各自的實(shí)際進(jìn)、回水溫差與目標溫差值進(jìn)行比較,當實(shí)際值大于目標值時(shí),給定的頻率實(shí)施加頻處理,處理結果由RS485總線(xiàn)通訊方式發(fā)送給變頻器,使變頻器輸出頻率增加,提高電機轉速;當實(shí)際值小于目標值時(shí),給定的頻率實(shí)施減頻處理,處理結果由RS485總線(xiàn)通訊方式發(fā)送給變頻器,使變頻器輸出頻率減少,降低電機轉速。當多機運行時(shí),將1號變頻器的運行狀態(tài)及運行頻率通過(guò)路由器TCP/IP通訊分別發(fā)送給2號、3號、4號控制器,由控制器處理后,通過(guò)RS485總線(xiàn)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(guò)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(guò)RS485總線(xiàn)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)及運行頻率追中國煤花望分別發(fā)送給TYHCNMH G第2期安民,等:基于變頻技術(shù)的化纖生產(chǎn)中冷卻循環(huán)水系統的節能分析i14號控制器,由控制器處理后,通過(guò)RS485總線(xiàn)發(fā)送給其對應的變頻器。為方便操作和編程,該系統1號運行頻率為第1優(yōu)先，與開(kāi)機先后無(wú)關(guān)。1號開(kāi)機后所有運行設備以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(wú)優(yōu)先權41。對冷卻塔風(fēng)機設定控制程序,當冷凍機組進(jìn)水溫度高于22 °C時(shí),啟動(dòng)風(fēng)機運行，當進(jìn)水溫度低于18 °C時(shí)，停止風(fēng)機運行。5節能效果分析本節能方案于2014年12月完成,在2#動(dòng)力站冷卻水系統投入運行后,運行穩定，節電效果明顯,達到了預期目標。5.1直接經(jīng)濟 效益對改造后2015年1~5月的電費消耗與改造前2013年1~5月的電耗進(jìn)行比較,冷卻循環(huán)水系統電量消耗如表1所示。1冷卻循環(huán)水系統耗電統計日期運行時(shí)間/h耗電量/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#動(dòng)力站冷卻循環(huán)水系統2015年1~5月份共耗電667 920 kW . h,比改造前節約電能274086kW●h。而且，通過(guò)用電消耗情況分析，氣溫越低則節電效果越明顯。如果全年按照80000h計算，則全年可實(shí)現節電650X10*kW●h,節電效果明顯。5.2間接經(jīng)濟 效益(1)實(shí)現了軟啟動(dòng),使電動(dòng)機起動(dòng)電流大幅度下降,避免了電動(dòng)機啟動(dòng)時(shí)對電網(wǎng)的沖擊;(2)設備運行平穩.消除了啟動(dòng)和停機時(shí)的水錘效用;(3)實(shí)現了冷水循環(huán)泵閉環(huán)自動(dòng)控制,提高了自動(dòng)化水平,運行安全可靠;(4)泵組間同工同頻運行.使水泵出力均勻;(5)操作使用方便，變頻器操作只有簡(jiǎn)單的開(kāi)機、停機和溫差的設定,減輕了運行人員的工作負擔;通過(guò)集中監控,提高了運行穩定性5]。6結論(1)通過(guò)對粘膠生產(chǎn)過(guò)程的冷卻水循環(huán)泵運行情況進(jìn)行分析,以冷量“按需供應”的原則調整運行電動(dòng)機的頻率,進(jìn)行供水量及水溫的調節,改變設備的傳統控制模式。對能耗利用情況進(jìn)行優(yōu)化,達到節能的目標。(2)對粘膠生產(chǎn)中的酸站冷卻水循環(huán)泵生產(chǎn)水系統、軟化水部分,以及大功率風(fēng)機部分的變頻節能改造具有借鑒作用。參考文獻:[1]安民.黏膠纖維廠(chǎng)冷卻循環(huán)水系統變頻節能改造[J].化纖與紡織技術(shù)，2015,03:41-45.[2]安連鎖泵與風(fēng)機[M]北京:中國電力出版社，2008.[3]于微波,王巖 ,杜遵生,等.預冷水泵變頻節能控制策略[J].長(cháng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2011, 03:247-251.4]安民， 馬連明,玄兆生,等同步控制型冷卻循環(huán)水泵節能裝置[P].中國:CN202187896U,2012-04-11.5]宋爽,周樂(lè )挺.變頻技術(shù)及應用[M]北京:高等教育出版社,008.6.]張燕兵.SPWM變頻調速應用技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2002.中國煤化工下轉第57頁(yè))MHCNM HG第2期徐珺，等:基于關(guān)聯(lián)規則的區間概念格屬性約簡(jiǎn)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頁(yè))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.中國煤化工MYHCNMH G