變頻器在染整行業(yè)中的應(yīng)用分析

一、 變頻器在染整行業(yè)發(fā)展趨勢 

對(duì)于染整行業(yè)來說，電耗是其生產(chǎn)成本的主要部分，而染缸是染紗的主要能耗設(shè)備之一；隨著變頻控制技術(shù)的發(fā)展，對(duì)流量壓差進(jìn)行變頻控制已在染整行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。采用變頻節(jié)能對(duì)染缸的節(jié)能改造也已成為染整業(yè)降低染紗的能耗成本、提高產(chǎn)品競爭力的有效的途徑。因此交流變頻調(diào)速裝置在染缸上的應(yīng)用，對(duì)于減少能源浪費(fèi)具有重要意義。

二、 染缸工藝中的主要損耗 

染紗工藝是一個(gè)按照預(yù)定的周期性動(dòng)作過程，即是內(nèi)流與外流的時(shí)間控制達(dá)成染色工藝。其內(nèi)外流主要靠換向器換向?qū)崿F(xiàn)；而紗的流量主要靠主泵實(shí)現(xiàn)。

第一為硬件損耗。普通染缸主泵采用原始的Y-△降壓啟動(dòng)，其啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)電流大，加快主泵的老化和換向器的加速磨損。提高了維修成本和能源的浪費(fèi)。 

第二為溢流損耗。隨紗的加工工序不同，各工序所需溫度、流量、壓力不同，對(duì)于主泵馬達(dá)而言，染缸在染色過程的負(fù)載是處于變化狀態(tài)。而泵的流量是按照所需的最大流量來設(shè)計(jì)的，其原主泵馬達(dá)以恒定的轉(zhuǎn)速提供的壓力流量，當(dāng)每泵紗所需的流量小于最大流量時(shí)，色料反而流過了每一磅紗，使其沒有在短的時(shí)間內(nèi)加色，這一部分能量就損耗掉了。

第三為節(jié)流損耗。當(dāng)水流經(jīng)換向器的換向口時(shí)會(huì)有一定的流量和壓力，增加換向電磁閥的力矩，同時(shí)由于水長期全速循環(huán)流動(dòng)與換向器件機(jī)械劇烈磨擦，造成密封圈溫度過高，換向器噪音過大，機(jī)械壽命縮短等不良現(xiàn)象。

第四為設(shè)計(jì)余量損耗。通常在設(shè)計(jì)中，一般會(huì)考慮到共用性，設(shè)計(jì)時(shí)以最大容量為基礎(chǔ)，因此染缸主泵電機(jī)設(shè)計(jì)的容量比實(shí)際需要高出很多，存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，造成電能的大量浪費(fèi)。 

三、 流量壓差控制變頻器的節(jié)能原理及控制系統(tǒng) 

第一調(diào)速節(jié)能。根據(jù)染紗的工藝要求,把原來的主缸注料管改成流量控制器經(jīng)轉(zhuǎn)換為4-20mA電流信號(hào)后加在PLC模擬輸入端作為變頻器的頻率給定信號(hào)，PLC對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣并通過PID運(yùn)算處理，使輸出給變頻器的頻率隨流量控制器的模擬信號(hào)成線形變化；在經(jīng)過給出的磅數(shù)大小通過PLC運(yùn)算后，需要壓力和流量大小會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而降低電機(jī)的輸出功率，在換向電磁閥處加裝換向到位開關(guān)，已確保換向電磁閥完全動(dòng)作到位。內(nèi)外流換向時(shí)會(huì)根據(jù)換向開關(guān)動(dòng)作自動(dòng)降低轉(zhuǎn)速，等換向完成后自動(dòng)加速到所需頻率，使電機(jī)和換向閥在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)的能量損耗達(dá)到較小程度。 

第二成本降低、操作方便。把主缸原有的水位控制器和磁石信號(hào)去掉改成模擬信號(hào)控制器以實(shí)現(xiàn)控制水位的高低。并加裝人機(jī)界面來查看主缸的實(shí)時(shí)水位。已免主缸無水運(yùn)行造成事故發(fā)生。去掉料缸水位控制器，用原有的模擬信號(hào)控制器實(shí)現(xiàn)水位高低控制，降低維修成本和生產(chǎn)成本。 

第三提高功率因數(shù)節(jié)能。無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是因?yàn)楣β室驍?shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低?？芍?dāng)功率因數(shù)越大，有功功率越大。普通主泵COSφ值在0.6-0.8之間，而使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)濾波電容的補(bǔ)償作用，使得COSφ≈1，從而減小了無功損耗，增大了電網(wǎng)的有功功率。 

第四軟啟動(dòng)節(jié)能。由于原電機(jī)為直接啟動(dòng)或Y/△啟動(dòng)，啟動(dòng)電流等于(3-7)倍額定電流，這樣會(huì)對(duì)機(jī)電設(shè)備和供電電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會(huì)增加電網(wǎng)容量要求，啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和震動(dòng)對(duì)設(shè)備的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動(dòng)功能將使啟動(dòng)電流從零開始，最大值被限制在變頻器設(shè)置的加速中電流限幅水平以內(nèi)，一般不超過1.2倍額定電流，減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊和對(duì)電網(wǎng)容量的要求，延長了設(shè)備的使用壽命。