变频技术在液压节能中的应用

柳玉杰，芦明义，尹 涛

（海信（山东）冰箱有限公司制造中心装备部，山东青岛 266700）

变频技术在液压节能中的应用

柳玉杰，芦明义，尹 涛

（海信（山东）冰箱有限公司制造中心装备部，山东青岛 266700）

目前海信冰箱公司正大力推进节能降耗工作，并将单台设备能耗作为一项重要指标。改造旋转发泡干机液压站，增加变频控制，实现节能降耗目的，降低企业用电量。

液压站；变频；节能降耗

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.12.29

0 引言

随着我国经济的快速发展，能源的供给已经成为很大的瓶颈。对于企业来讲，电费开支作为企业四项最大成本之一，直接影响着公司利润。目前海信冰箱公司制造中心正大力推进节能降耗工作，并将单台设备能耗作为一项重要指标，通过鼓励与开展各种形式的工作，对电费方面的支出进行控制，从而降低生产成本，来达到节能降耗的目的。

制造中心大风冷线门体发泡1#～6#机干机设备共有6台11 kW电机驱动液压站。控制柜上的液压站启动按钮按下后，电机启动运行，利用溢流阀的通断将压力控制在（10～11）MPa，当门发干机不工作时（时间很长），电机为空载状态，而电机仍以工频运行，造成电能的大量浪费。因此本文以门发干机液压站为研究对象，通过分析原设备的运行信号，增加变频器，实现设备空载时电机停转，满载时频率可调，既满足生产要求，又减少了电能损耗，并编写PLC程序，当变频器故障时，进行报警显示。

1 干机液压站现状

1.1 运行状态

通过统计正常运行时液压站的工作节拍，发现对于1#和2#干机，一个夹具完成全部动作时需要92 s，其中50 s为工人正常操作的时间，占比54.35%；对于3#～6#机，一个夹具完成全部动作时需要总63.38 s，其中21.28s为工人正常操作的时间，占比33.58%，在这些时间内电机无需向外提供压力，为空载状态，而液压站仍以工频运行，存在大量电能浪费而统计的这个时间还不包括工人因为其他原因（如清理润滑枪头、清理模具等）额外占用的时间。

1.2 运行分析

干机液压站的电机使用380 V电压供电，分别由原电控柜内的主控PLC控制启停，为直接控制方式。在正常工作时不论干机是否运行，当干机控制柜上的液压站启动按钮按下后，电机一直以工频转速运行，但只有在油缸需要动作时才对外输出，并且主油路上有卸荷阀。

通过查找卸荷阀对应的PLC输出点，并在程序里查到相应程序（图1），由程序可知，当其他阀有动作信号时卸荷阀才动作，当其他阀动作完成，延迟3 s后卸荷阀关闭，因此可以通过卸荷阀的动作与否来判断液压站是满载状态还是空载状态。

图1 PLC程序

2 变频控制

2.1 变频控制介绍

随着工业自动化程度的提高，变频调速技术已经日趋成熟。由于企业在生产过程中有大量的风机、水泵等设备一直在工频状态下运行，单纯地利用闸阀控制风量、流量，结果损失了大量的电能。而改为变频调节后，通过改变电机的转速（改变电机的输出功率）来调节风量、流量，而功率和转速的平方成正比，因此大大减少了损耗，从而实现节能的目的。据统计采用变频控制后对风机、泵类负载的节能效果最明显，其节电率在20%～60%。

另外变频器还可以控制电机的启动电流，降低电力线路电压波动：当电机工频直接启动时将会产7～8倍的电机额定电流，这个电流值将大大增加电机绕组的电应力并产生热量，从而降低电机的寿命；而变频调速是按照V/F或矢量控制方式带动负载进行工作的，甚至可以在零速零电压条件下启动，降低启动电流，提高绕组承受力，使电机的维护成本将进一步降低，而电机的寿命则会相应增加。

2.2 变频方案确定

选用AB公司的PF753系列变频器，容量为15 kW。主电路图如图2a所示，虚线框内是原控制柜器件，为了防止变频器故障，影响设备正常运行，保留工频运行，通过转换开关，当变频器故障时，切换为工频运行模式，保障正常生产，如图2b所示。图2c为变频器接线图，其中KA是原控制柜控制卸荷阀继电器（PLC的输出点Q13.3），DI2是变频器的一步速，DI1是变频启动端子，+24 V是变频器多功能输入信号公共端，ROC，RONO是变频器故障报警的常开点，当变频器故障时，驱动变频故障外接中间继电器KA1，同时蜂鸣器报警，中间继电器KA1的17，18号触点接入PLC的输入点I0.0，通过编写组态软件，在操作台的触摸屏上显示报警信息（图3）。

3 运行记录

图2 变频器控制电路

图3 PLC与触摸屏组态

图4 改造后设备

改造后设备如图4所示，将满载时频率设置为47 Hz，空载时停转，通过增加电能表，每天对液压站的工作状态进行切换，并抄表记录耗电量（表1）。分析数据可知，1#机节能约26.8%，2#机节能约27.3%，3#机节电约18.8%，4#机节电约29.7%，5#机节电约15.2%，6#机节电约23.5%，平均节电25%左右。

表1 改造前后耗电量对比

4 结语

依靠变频技术，针对原设备空运转时间长、耗电多的问题，通过分析液压站工作原理，选取卸荷阀的通断信号作为变频控制信号，实现了门发干机液压站变频节能的目的，另外为防止变频器故障影响生产，又增加了变频与工频转换的功能，当故障时，切换为工频状态，保障正常生产。改造运行以来，通过抄表统计用电情况，节电25%，大大降低了企业的用电量，提高了企业的核心竞争力，已在冰箱公司内部进行推广使用。

［1］穆慧灵，刘松斌.风机和泵类负载高压变频节能潜力分析及估算［J］.冶金自动化，2014，38（6）：1-5.

［2］冯东升，张智华，张金辉.变频节能技术在污水处理中的应用［J］.电机与控制应用，2010，37（7）：60-63.

［3］张燕宾，变频器应用教程［M］.北京：机械工业出版社，2007.

［4］周孚宏.注塑机的变频节能改造［J］.电气传动自动化，2006（5）：37-41.

［5］刘长军.对变频节能技术节能原理的几点分析［J］.中小企业管理与科技（下旬刊），2011（1）：287.

TH137.9

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〔编辑 凌 瑞〕