变频技术在曝气风机节能改造中的应用.doc

变频技术在曝气风机节能改造中的应用研究
摘要：污水处理是现代城市不可缺少的部分，往污水好氧池加入氧气，加压风机是不可或缺的设备之一，由于风机的容量必须按照最恶劣的天气设计，而实际运行时往往满负载运行的情况不到全年时间的20%，其电能消耗非常大。在传统污泥处理工艺中，风机的电耗占到整个处理工艺能耗的40%以上，所以对曝气风机节能改造的意义重大。
关键词：plc；变频器；节能改造
abstract:thesewagetreatmentisanindispensablepartofmoderncity,tosewageaerobicpooladdingoxygen,pressurizationfanisanindispensableequipment,duetothefancapacitymustbeinaccordancewiththemostsevereweatherisdesigned,andtheactualoperationisoftenfullloadsituationaroundtheyear20%,theelectricenergyconsumptionisverylarge.inthetraditionalactivatedsludgetreatmentprocess,fanenergyconsumptionaccountedfortheentireprocessover40%ofenergyconsumption,sotheaerationfanenergysavingissignificant.
keywords:plc;frequencyconverter;energysaving
引言：
污水处理是现代城市不可缺少的部分，往污水池加入空气，加压风机是不可或缺的设备之一，由于风机的容量必须按照最恶劣的天气设计，而实际运行时往往满负载运行的情况不到全年时间的20%，其电能消耗非常大，因而对风机系统进行变频改造，其经济效益是相当可观的。
工艺流程介绍
图1系统流程图
如图1所示：该系统有三个风机组成，设计为2用一备，风机功率为75kw，采用软启动启动，启动后切换到旁路，全功率运行。两台风机全负载运行为设计的最大运行量（即最恶劣情况）。平时大部分时间，一台全功率运行，另一台只要运行10%-30%之间。所以对风机的控制进行变频的节能改造是非常有必要的。
变频调速节能原理
三相异步电动机的转速公式为：
n=nl(1一s)=6of(1一s)／p(1)
式中：
n一电机的转速，r／rain
nl一同步转速。r／min
p一磁极对数
s一转差率．％
f一频率，hz
由转速公式(1)可知，可以通过改变极对数、转差率和频率的方法实现对异步电机的调速。前两种方法转差损耗大，效率低，对电机特性都有一定的局限性。变频调速是通过改变定子电源频率来改变同步频率实现电机调速的。在调速的整个过程中，从高速到低速可以保持有限的转差率，因而具有高效、调速范围宽(10％～100％)和精度高等性能，节电效果20％～30％。
系统改造方案
设备控制方案改造，竟可能减少对原有系统的改动，所以保留原有的软启动控制柜，新增一个变频控制柜。控制方式可以进行工频和变频的切换，切换到工频模式时，沿用原有的软启动控制系统，节约改造成本。同时为长远考虑，新增柜可以有a.b两路供电，a路变频时，b路工频，b路变频时a路工频。这样一个控制柜可以同时控制两台风机。如图2，所示。
图2a.b回路切换示意图
如图3所示，电机一变频时，电机二工频，电机二变频时电机一工频。
图3电机回路切换示意图
4.系统硬件配置
系统控制采用plc加触摸屏的控制方式，同时配置电力参数仪表，实时监测计量风机的电流，电压电量等参数，并通过rs485通讯的方式将参数传送到plc，通过触摸屏外置的usb存储器将数据进行记录。便于计量。系统硬件配置如下：
1.变频器配置西门子75kwmm430
2.plc配置西门子s7-200
3.人机界面配置kiconmt4512te10寸触摸屏
4.电力参数表配置施耐德pm210电力参数表
硬件系统配置如图4所示：主控制器为plc,工频和变频通过变频器，软启动来实现，
人机界面为触摸屏，两个回路风别配置电力参数表，电力表，触摸屏通过rs485通讯方式和plc连接。
图4系统硬件配置示意图
软件开发
①输入输出功能介绍
由图5-6接线示意图可知，系统包含5数字输入；8数字输出（其中一路作为脉冲输出）；3模拟量输入；2模拟量输出。输入输出功能如表1所示：

表1输入输出功能表
②plc控制程序
根据系统的主要部件和各部件的功能，程序大致可分为：两路供电系统变频和工频的切换，两个电机变频和工频的