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(chǎng)耗能較大的涂裝車(chē)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(lèi)風(fēng)機(jī)。根據(jù)汽車(chē)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。

汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)涂裝車(chē)間的各類(lèi)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。

如何使空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)既滿(mǎn)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

1. 空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)成

（1）工藝流程：根據(jù)汽車(chē)涂裝工藝要求，空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)由以下部分構(gòu)成：

進(jìn)風(fēng)室—一次加熱段—中間段—初效段—中間段—加濕段—中間段—二次蒸汽間接加熱段—風(fēng)機(jī)段—均流段—消聲段—中間段—中效段—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。

2. 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。

控制系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

1. 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(lèi)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)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200～240A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。

3. 過(guò)濾器對(duì)風(fēng)量的影響

汽車(chē)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(chē)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(chē)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(mǎn)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(mǎn)足風(fēng)量時(shí)，就要對(duì)慮棉進(jìn)行清洗或更換，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。

4. 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)。

控制系統(tǒng)的改造方案

1. 方案原理

（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(huà)，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。

2. 控制功能說(shuō)明

（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(mǎn)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)警。

（5）PLC選用西門(mén)子S7-200系列產(chǎn)品，變頻器選用ABB公司ACS510系列產(chǎn)品。

3. 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(huà)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(chē)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(huà)面使空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)目視化，監(jiān)控畫(huà)面包括：工藝流程圖畫(huà)面，參數(shù)設(shè)定畫(huà)面。

2. 節(jié)能降耗

（1）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。

（2）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。

3. 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(mǎn)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(chǎng)還有類(lèi)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(chē)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)能減排宏偉目標(biāo)在實(shí)踐中的響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了工廠(chǎng)、國(guó)家利益的統(tǒng)一，具有良好的社會(huì)效益。

結(jié)語(yǔ)

早期的生產(chǎn)設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)主要以滿(mǎn)足工藝參數(shù)為主，再由于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制，對(duì)能源的損耗重視不夠，部分設(shè)備存在能源浪費(fèi)現(xiàn)象。文中所述項(xiàng)目的實(shí)施給我們以啟示，就是我們?cè)谶M(jìn)行新設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該對(duì)以上兩個(gè)方面進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，避免造成能源和資源浪費(fèi)。

（轉(zhuǎn)載）