VEC變頻器應(yīng)用在飲料行業(yè)的節(jié)能改造上

東莞市兆天機(jī)電科技有限公司的變頻器以成熟的V/F控制和矢量控制技術(shù),設(shè)備運(yùn)行一年來未出現(xiàn)任何故障，得到了公司領(lǐng)導(dǎo)和設(shè)備部門工程師的一致好評。在飲料生產(chǎn)線的節(jié)能改造應(yīng)用中,改善了設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性,可靠性,經(jīng)濟(jì)性,節(jié)省了電能,為企業(yè)創(chuàng)造了效益。

節(jié)能原理介紹：

變頻器節(jié)能功能 通常在設(shè)計中，用戶電機(jī)設(shè)計功率比實際需要的高出很多，這樣容易形成人們常說的：“大馬拉小車”的現(xiàn)象，造成電能的浪費(fèi)，而且無計可施；利用變頻器可以通過適當(dāng)降低電機(jī)的運(yùn)行頻率，恰到好處地滿足各種參數(shù)的需求，從而輕易地將此部分電能節(jié)約下來。普通電機(jī)改成變頻器拖動時，電機(jī)轉(zhuǎn)速會較以前下降很多，根據(jù)變頻器的工作原理，即U/f特性圖知道：

當(dāng)頻率f（轉(zhuǎn)速）越高時，則變頻器輸出電壓越高，根據(jù)輸出功率P=UIcos?知道，U越高，則輸出功率越高，反之，則越低。這樣，普通電機(jī)改成變頻調(diào)速后，電動機(jī)無須全速運(yùn)行，即轉(zhuǎn)速比原來要慢，亦即變頻器輸出較低頻率，相應(yīng)輸出較低電壓，相應(yīng)輸出較低的功率。根據(jù)我們的改造經(jīng)驗，與負(fù)載相當(dāng)?shù)牧?，也相?yīng)輸出較低功率就可以了，因此輸出功率比一般有20％以上，最高可達(dá)40％的節(jié)電率。

設(shè)備安全

中國已成為繼美國之后的世界第二電力消費(fèi)大國，我國的“電荒危機(jī)”在每年酷夏如約而至；因此，節(jié)能型產(chǎn)品深受政府倡導(dǎo)和消費(fèi)者青昧。隨著節(jié)能法的頒布與實施，節(jié)能作為企業(yè)提高生產(chǎn)效率，降低能源消耗，降低生產(chǎn)經(jīng)營成本的重要手段，已普遍被人們所認(rèn)識和接受。節(jié)能不但利國利民，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，也利于樹立企業(yè)社會形象，產(chǎn)生良好的社會效益，同時提高設(shè)備自動化水平、降低設(shè)備維修率，延長設(shè)備使用壽命。因此，節(jié)約每一度電有一定的現(xiàn)實意義了。

動態(tài)功率補(bǔ)償功能

無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低，降低了電網(wǎng)的有功功率，S2=P2+Q2，當(dāng)cos?≈1時，Q=SΧsin?≈0，此時有功功率P≈S。變頻器的動態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償功能可使無功功率近似為0，從而增大電網(wǎng)的有功功率，減少了無功損耗。另外，功率因數(shù)的改善還可以節(jié)省很大一部分電網(wǎng)容量，直觀的體現(xiàn)在電機(jī)的升溫降低，噪音降低、供電發(fā)電機(jī)機(jī)組溫升降低、噪音降低、耗電量大幅度降低，大大地延長設(shè)備維修周期及使用壽命。

軟啟動器節(jié)電功能

由于電機(jī)啟動時，會對電機(jī)和供電電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動時產(chǎn)生的大電流和震動設(shè)備的使用壽命極為不利。因變頻器的軟啟動功能將使得啟動電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于額定電流，實現(xiàn)電機(jī)真正意義上的軟啟動，不但減少了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求，更對設(shè)備的使用壽命、磨損有明顯的改善。 用電設(shè)備配電狀況

1.制冷系統(tǒng)（共11組）

• 灌注間空調(diào)塔電機(jī) 功率22KW 2臺一用一備風(fēng)機(jī)5.5KW
• 辦公室空調(diào)水泵電機(jī)功率15KW2臺 一用一備風(fēng)機(jī)5.5KW
• 茶線APV冷卻水泵電機(jī)功率15KW 2臺 一用一備風(fēng)機(jī)5.5KW
• 茶線冷卻塔泵電機(jī)功率30KW2臺一用一備 風(fēng)機(jī)7.5KW
• 冷庫果汁灌裝間冷卻水泵電機(jī) 功率22KW 2臺一用一備 風(fēng)機(jī)7.5KW 實測數(shù)據(jù)22KW：電流32.8A?功率因數(shù)0.87電壓383V 實測7.5KW風(fēng)機(jī)：電流11.3A功率因數(shù)0.32電壓383V 夏天2臺同時開機(jī)，24小時不停機(jī)實際工作功率51.5KW
• 果汁外包，酒精冷凍機(jī)組 冷卻水泵電機(jī)功率22KW 2臺， 兩臺全部投入工作。風(fēng)機(jī)7.5KW 實測電機(jī)數(shù)據(jù)： （1）22KW電機(jī)： 電流33A功率因數(shù)0.87電壓383V （2）22KW電機(jī)： 電流30A功率因數(shù)0.85電壓383V （3）7.5KW風(fēng)機(jī)：電流11A功率因數(shù)0.4電壓383V 實際工作功率51.5KW
• 果汁APV冷卻水泵電機(jī) 功率11KW 2臺一用一備風(fēng)機(jī)3.7KW2臺 實測11KW電機(jī)：電流20A 功率因數(shù)0.8電壓385V （1）3.7KW風(fēng)機(jī)：電流4.6A 功率因數(shù)0.4電壓385V （2） 3.7KW風(fēng)機(jī)：電流4.4A 功率因數(shù)0.4電壓385V 實際工作功率18.5KW
• 冷庫冷卻水泵電機(jī)已裝變頻器
• CSDC線冷凍機(jī)組，冷凍液循環(huán)水泵電機(jī) 功率15KW 3臺 兩用一備 風(fēng)機(jī)4KW 1臺 實測循環(huán)水泵15KW:電流22A 功率因數(shù)0.86 電壓385V 15KW: 電流25A 功率因數(shù) 0.87 電壓385V 風(fēng)機(jī)4KW：電流5.5A 功率因數(shù)0.65電壓385V 空調(diào)循環(huán)水泵11KW一臺實測：電流18.9A功率因數(shù)0.86電壓385V 空調(diào)循環(huán)風(fēng)機(jī)7.5KW一臺實測：電流8.9A功率因數(shù) 0.83電壓385V 實際工作功率52.5KW
• 冷凍系統(tǒng)已安裝丹佛斯變頻器設(shè)備。
• 溶糖冷卻水泵電機(jī)功率15KW 2臺一用一備風(fēng)機(jī)4KW1臺 1天工作6小時，當(dāng)天沒開，未有實測數(shù)據(jù)。 實際工作功率19KW 2、空壓機(jī)房系統(tǒng) 配一臺37KW空壓機(jī) 110KW 2臺 一般是37KW空壓機(jī)工作，當(dāng)壓力不夠時再自動啟用一臺110KW空壓機(jī) 實測110KW數(shù)據(jù)：電流84.4A-185A?功率因數(shù) 0.446 空氣壓力控制5.5KG開啟,8KG開始停機(jī)卸載 加載時間2分鐘空轉(zhuǎn)時間6分鐘停機(jī)7分鐘 3、污水處理系統(tǒng) 羅茨風(fēng)機(jī)37KW3臺一用二備8小時/天輪換工作，出風(fēng)門開度只有50％ 實測37KW風(fēng)機(jī):電流66.4A功率因數(shù)0.82電壓365V 4、冷凍庫主機(jī)組 主機(jī)共10組，實測控制柜總電流213.6A功率因數(shù)0.8電壓362V 由于冷凍庫制冷主機(jī)控制柜與總電源距離400-500米,出現(xiàn)線損造成一定壓降25V左右 5、灌裝生產(chǎn)線4條 冷卻水泵電機(jī) 7.5KW X 4個循環(huán)水泵電機(jī) 5.5KW X 12個風(fēng)機(jī)3.7 X 4臺 6、凈水處理系統(tǒng) 45KW水泵一臺設(shè)定出水壓力14-15KG 閥門后10KG. 18.5KW水泵一臺 11KW水泵一臺

節(jié)能技改實施方案

1.制冷系統(tǒng)
• 灌注間空調(diào)塔5.5KW風(fēng)機(jī)安裝一臺我公司生產(chǎn)的VEC-V6-5R5F3型專用變頻器。
• 辦公室空調(diào)5.5KW風(fēng)機(jī)安裝一臺我公司生產(chǎn)的VEC-V6-5R5F3型專用變頻器。
• 茶線冷卻機(jī)組水泵15KW電機(jī)安裝一臺我公司生產(chǎn)的VEC-V6-015F3型水泵專用變頻節(jié)能設(shè)備.實現(xiàn) 一臺變頻設(shè)備控制兩臺電機(jī)，按需求自動切換（一拖二模式）. 為5.5KW風(fēng)機(jī)安裝一臺我公司生產(chǎn)的VEC-V6-5R5F3型專用變頻器
• 茶線冷卻機(jī)組水泵30KW電機(jī)安裝一臺我公司生產(chǎn)的VEC-V6-030F3型水泵專用變頻節(jié)能設(shè)備. 實現(xiàn)一臺變頻設(shè)備控制兩臺電機(jī)，按需求自動切換（一拖二模式） 為7.5KW風(fēng)機(jī)安裝一臺我公司生產(chǎn)的VEC-V6-5R5F3型專用變頻器.
• 冷卻機(jī)組水泵22KW電機(jī)安裝一臺我公司生產(chǎn)的VEC-V6-045F3型水泵專用變頻設(shè)備。實現(xiàn)一臺變頻節(jié)能設(shè)備控制兩臺電機(jī)，按需求自動切換（一拖二模式）,因夏天2 臺22KW同時開機(jī),所以選用VEC-V6-045F3型安裝. 為7.5KW風(fēng)機(jī)安裝一臺我公司生產(chǎn)的VEC-V6-7R5F3型風(fēng)機(jī)專用變頻器.
• 冷卻機(jī)組水泵22KW電機(jī)安裝兩臺我公司生產(chǎn)的VEC-V6-022F型水泵專用變頻器. 為7.5KW風(fēng)機(jī)安裝一臺我公司生產(chǎn)的VEC-V6-7R5F型風(fēng)機(jī)專用變頻器
• 冷卻機(jī)組水泵11KW電機(jī)安裝一臺我公司生產(chǎn)的VEC-V6-011F3型水泵專用變頻設(shè)備. 實現(xiàn)一臺變頻節(jié)能設(shè)備控制兩臺電機(jī)，按需求自動切換（一拖二模式）. 為2臺3.7KW風(fēng)機(jī)各安裝一臺我公司生產(chǎn)的VEC-V6-004G3型專用變頻器.
• 冷卻機(jī)組水泵15KW電機(jī)安裝兩臺我公司生產(chǎn)的VEC-V6-015F3型水泵專用變頻設(shè)備。實現(xiàn)一臺變頻節(jié)能設(shè)備控制二臺電機(jī)，按需求自動切換（一拖二模式）為4KW風(fēng)機(jī)安裝一臺我公司生產(chǎn)的VEC-V6-004G3型專用變頻器
• 空調(diào)循環(huán)水泵11KW電機(jī)安裝一臺我公司生產(chǎn)VEC-V6-011F3型水泵專用變頻器 為7.5KW風(fēng)機(jī)安裝一臺我公司生產(chǎn)VEC-V6-7R5F型專用變頻器
• 溶糖冷卻機(jī)組水泵15KW電機(jī)安裝一臺我公司生產(chǎn)的VEC-V6-015F3型水泵專用變頻設(shè)備. 實現(xiàn)一臺變頻節(jié)能設(shè)備控制兩臺電機(jī)，按需求自動切換（一拖二模式） 為4KW風(fēng)機(jī)安裝一臺我公司生產(chǎn)VEC-V6-004G3型專用變頻器

2.灌裝車間

4條生產(chǎn)線上的4個冷卻水泵7.5KW電機(jī)安裝4臺我公司生產(chǎn)VEC-V6-7R5F型水泵專用變頻器 為4臺3.7KW冷卻風(fēng)機(jī)安裝4臺我公司生產(chǎn)VEC-V6-004G3型專用變頻器 為循環(huán)水泵12臺5.5KW電機(jī)安裝12臺我公司生產(chǎn)VEC-V6-5R5F型水泵專用變頻器

3.凈水處理系統(tǒng)一臺45KW水泵電機(jī)安裝一臺我公司生產(chǎn)VEC-V6-045F3型水泵專用變頻器一臺18.5KW水泵電機(jī)安裝一臺我公司生產(chǎn)VEC-V6-018F3型水泵專用變頻器 一臺11KW水泵電機(jī)安裝一臺我公司生產(chǎn)VEC-V6-011F3型水泵專用變頻器

4、空壓機(jī)房 為110KW空壓機(jī)安裝一臺我公司生的VEC-V6-110G3型專用變頻節(jié)能系統(tǒng)設(shè)備,停開37KW的空壓機(jī),只使用一臺110KW空壓機(jī)已經(jīng)滿足目前需求量,減少110KW空壓機(jī)頻繁起動造成的浪費(fèi).

5、污水處理系統(tǒng)風(fēng)機(jī) 對三臺37KW風(fēng)機(jī)并聯(lián)安裝一臺我公司生產(chǎn)的VEC-V6-037F3型專用變頻器 更改控制線路，實現(xiàn)變頻器設(shè)備拖3臺電機(jī)使用，使電機(jī)自動輪換工作。 在任何時間工作都處于節(jié)電狀態(tài)，增加工變頻轉(zhuǎn)換保護(hù)系統(tǒng)，保證不影響風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)作。

6、冷凍庫系統(tǒng) 針對主線壓降問題進(jìn)行改造，用就地?zé)o功補(bǔ)償方式，實現(xiàn)提高功率因數(shù)至0.95，減少線損的目的.

關(guān)于變頻器

我公司研發(fā)和生產(chǎn)的VEC-V6-F與VEC-V6-G型變頻器，集當(dāng)今電子技術(shù)應(yīng)用于電機(jī)拖動控制的成熟技術(shù)，優(yōu)化的SPWM調(diào)制技術(shù)，模塊化的設(shè)計，體積小巧，性能優(yōu)越，采用優(yōu)化正弦波PWM V/F控制,減少諧波影響,低速大轉(zhuǎn)矩,擁有多段速擺頻功能?？赏ㄟ^溫度或壓力傳感PID閉環(huán)控制功能,實現(xiàn)一拖二或一拖三多功能控制。能承受150%至200％的電流沖擊，故障自動復(fù)位再起動。具有工、變頻切換，過載、過流、欠壓、過壓、過熱等多種保護(hù)功能。適用中國的電網(wǎng)和工況。

節(jié)電估算 根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析

1. 制冷系統(tǒng)\灌裝車間\凈水處理系統(tǒng)水泵、風(fēng)機(jī)平均節(jié)電達(dá)30%以上
2. 空壓機(jī)房平均節(jié)電達(dá)25%以上
3. 污水處理系統(tǒng)風(fēng)機(jī)節(jié)電40%以上

施改成本及回收期

制冷系統(tǒng)\灌裝車間\凈水處理水泵、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)使用變頻節(jié)能改造成本回收期為7.6個月，該系統(tǒng)工作功率共計484KW,以每日工作16小時，每月工作26天，電費(fèi)平均0.8元/KWH計算; 空壓機(jī)房使用變頻節(jié)能改造成本回收期為6個月，以該系統(tǒng)設(shè)備電機(jī)功率為110KW，每日工作16小時，每月工作26日計，電費(fèi)平均0.8元/KWH計算； 污水處理系統(tǒng)風(fēng)機(jī)使用變頻節(jié)能改造，成本回收期為4.3個月，以該系統(tǒng)設(shè)備電機(jī)功率為37KW，每日工作24小時，每月工作30日計，電費(fèi)平均0.8元/KWH計算； 冷凍庫系統(tǒng)針對電源主線產(chǎn)生壓降問題進(jìn)行就地?zé)o功補(bǔ)償改造安裝無功補(bǔ)償柜，（所有元器件均采用進(jìn)口元器件）

總結(jié)

在飲料生產(chǎn)線的節(jié)能工程改造中，東莞市兆天機(jī)電科技有限公司以其成熟的變頻器技術(shù)和成熟的工程應(yīng)用經(jīng)驗，順利完成了本次改造任務(wù)，進(jìn)一步奠定了兆天科技在變頻技術(shù)工程應(yīng)用領(lǐng)域的堅實基礎(chǔ)。

東莞市兆天機(jī)電科技有限公司 

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