汽车玻璃钢化炉淬火风机控制系统改造

蒋 毅，刘湘红

（桂林皮尔金顿安全玻璃有限公司,广西桂林 541003）

0 引言

水平钢化风机系统使用近20年，能耗高，且存在如下因素给设备正常运行带来极大的风险隐患。

（1）风机电机使用时间过长，各项性能下降，电机一旦损坏，需要将近5 d 的时间才能修复，给正常生产带来极大的不稳定性。

（2）该电机是进口电机目前没有备件，经查询购买同类型进口电机费用达22 万元。

（3）现电控柜自耦变压器目前没有替代件，损坏后难以修复。

（4）现有的起动方式起动电流过大，加速电机线圈老化，容易引起电机故障。

（5）现有的运行方式属于常规手动的自藕变压器降压启动运行方式，启动电流是电机额定电流的3～4 倍，起动能耗大，对风机的冲击也大；由于风机的惯量大，不能随意启停，在生产换型及设备故障处理时，短时间内风机无法启停机，浪费电能。

1 本次项目回报的可行性分析

项目投资30 万元人民币，可通过以下方式节约费用而获得回报，具体方式如下：

（1）在生产换型过程中，250 s 内无玻璃进入炉体，自动将变频风机关掉，节约电能。根据历年统计，SAG/CRB 每月换型130 次，CRB 换型时间为10 min，SAG 换型时间为50 min，经计算2 台变频风机可节电213 3001 度/年，即138 645 元/年。

（2）短时间故障维修期间，自动将变频风机关掉，节约电能，估计可节电23 400 元/年；特殊产品生产节能，针对某些特殊产品，上下各用1 台风压不够，再起动另2 台又显得浪费。仅将变频电机加致50 Hz 以上运行，就可满足工艺的要求，此种方式将节约电能，估计可节电10 108 元/年。

（3）新的变频柜装好使用后，风机起动冲击少，降低故障率，节约维修费，估计节约相关费用30 000 元/年；2 台老的起动柜可做为备件，减少备件库存，估计节约备件费40 000 元/年。

经以上数据分析，预计1.5年收回投资，新风机系统投运后，玻璃电耗下降1 kW·h/m2。

2 项目可靠性分析

风机的变频控制技术已相当成熟，工作稳定性非常高。根据钢化工段的实际情况，提出以下改造方案：

（1） 采用日本品牌Fuji 系列变频器FRN0590F2S-4C（280 kW）控制风机电机。

（2）采用OMRON CP1H PLC 作为控制单元，控制多台风机电机的运行，采集记录电机的运行参数。

（3）采用OMRON NB 系列触摸屏作为人机界面，输入产品工艺参数，远程控制风机启停和工作参数，显示报警和报警的历史记录。

（4）保留原风机降压启动控制柜，作为变频器控制柜的备份。当某种原因造成变频柜故障无法运行时，为不耽误生产，可切换到原降压柜启动电机。系统由1 个PLC 控制柜，2 个变频器控制柜，安装有触摸屏的远程控制箱组成。操作人员通过触摸屏远程操控风机工作；1 台控制多台风机工作。主断路器选用施耐德NS33466（800A）,该断路器有过流及过载设定,控制灵敏。

以上方案选型的器件均为名牌产品，确保系统运行的可靠性。

3 新系统设计及实施

3.1 新控制系统方案

新控制系统如图1 所示。

（1）新系统增加280 kW 的专用型风机变频器，OMRON PLC 为中央处理单元，控制变频器风机的起停、加减速等。同时保留原来的自藕变压器降压起动单元，作为变频器发生故障时，可快速切换到该回路而工作。

（2）在加热炉入口处安装一对射式光栅,用于检测进入炉体的玻璃，当检测到玻璃时，将自动起动2 台变频风机，如4 min 后无玻璃进入,将自动停止2 台变频风机。

图1 新控制系统

3.2 项目实施

3.2.1 变频控制柜安装及制作要求

（1）变频柜安装位置的确定。在夏天风机房内的温度近43 ℃，如将变频柜装在风机房内，电缆安装简单方便，但室温太高会影响变频柜的运行。决定将变频柜安装在风机房外,这样通风好，变频柜运行更稳定。

（2）由于触摸屏安装在主控室，变频柜的距离近70 m，为确保通信的可靠性，网线单独穿管，在有线槽的地方与动力电缆分开走，以防干扰。所有的线槽可靠接地。

（3）考虑到变频器在实际运行中会产生大量的热量，在制作控制柜时将变频器散热出口连接一排风管直接引到控制柜顶外，这样热量直接排到外面而不会影响控制柜内器件的运行。

3.2.2 系统软件设计

（1）触摸屏程序。在触摸频上设置有手/自动方式，变频风机起停、时间设定、故障显示、故障复位等操作按钮。

（2）PLC 程序。具备起停回路、急停回路、故障反馈回路、报警输出回路，主接触器KM1 和KM2 软硬件上互锁。

（3）变频器参数设定。除了设置常规的参数,特将减速模式选定为自由运行,以确保风机减速时不会出现过压报警。

4 运行效果

该项目于2018年4月完成并投入运行，至今近20 个月，运行稳定，节能效果名显，仅节电一项，比较2017年的每平方米玻璃电耗下降2 kW·h/m2，节电30 万元人民币，完全超出预期的结果。

5 结束语

水泵、风机在各企业中应用很广，能耗大，如果很好的结合生产工艺过程，将变频器应用到相关设备上，将会大大降低电耗。