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，對于減少能源浪費具有重要意義。

二、 染缸工藝中的主要損耗 

染紗工藝是一個按照預(yù)定的周期性動作過程，即是內(nèi)流與外流的時間控制達(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，其啟動轉(zhuǎn)矩和啟動電流大，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。 

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，色料反而流過了每一磅紗，使其沒有在短的時間內(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)換向器的換向口時會有一定的流量和壓力，增加換向電磁閥的力矩，同時由于水長期全速循環(huán)流動與換向器件機(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)計余量損耗。通常在設(shè)計中，一般會考慮到共用性，設(shè)計時以最大容量為基礎(chǔ)，因此染缸主泵電機(jī)設(shè)計的容量比實際需要高出很多，存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，造成電能的大量浪費。 

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電流信號后加在PLC模擬輸入端作為變頻器的頻率給定信號，PLC對其進(jìn)行實時采樣并通過PID運算處理，使輸出給變頻器的頻率隨流量控制器的模擬信號成線形變化；在經(jīng)過給出的磅數(shù)大小通過PLC運算后，需要壓力和流量大小會自動調(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作到位。內(nèi)外流換向時會根據(jù)換向開關(guān)動作自動降低轉(zhuǎn)速，等換向完成后自動加速到所需頻率，使電機(jī)和換向閥在整個負(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去掉改成模擬信號控制器以實現(xiàn)控制水位的高低。并加裝人機(jī)界面來查看主缸的實時水位。已免主缸無水運行造成事故發(fā)生。去掉料缸水位控制器，用原有的模擬信號控制器實現(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，更主要的是因為功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低?？芍?，當(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。 

第四軟啟動節(jié)能。由于原電機(jī)為直接啟動或Y/△啟動，啟動電流等于(3-7)倍額定電流，這樣會對機(jī)電設(shè)備和供電電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會增加電網(wǎng)容量要求，啟動時產(chǎn)生的大電流和震動對設(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功能將使啟動電流從零開始，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，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對電網(wǎng)容量的要求，延長了設(shè)備的使用壽命。