油脂工業(yè)是人們必需的食品工業(yè)之一，也是提供其它食品工業(yè)、日化工業(yè)、輕化工業(yè)等原料的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)（全國共有油脂廠3000余家）。能源成本約占油脂企業(yè)加工成本的40%，所以節(jié)能降耗始終是油脂企業(yè)發(fā)展的首要問題。變頻器是自動控制和節(jié)約電能的好裝置，尤其在風(fēng)機(jī)、水泵上節(jié)電效果大多在30%～50%。 下面將對艾默生變頻器在油脂廠的應(yīng)用情況進(jìn)行介紹，以期對油脂企業(yè)節(jié)能降耗和工藝控制提供一些可資借鑒的內(nèi)容。 1 系統(tǒng)總體構(gòu)成 以往國內(nèi)大多數(shù)同類變頻控制系統(tǒng)中，多采用單一微機(jī)監(jiān)控方案或單一變頻器控制方案，這兩種方案都具有很大的局限性。在單一微機(jī)監(jiān)控方案中，微機(jī)要同時完成數(shù)據(jù)采集、閉環(huán)控制、圖形顯示、報(bào)表打印、數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)通訊等全部監(jiān)測任務(wù)，風(fēng)險(xiǎn)過于集中。一但微機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)任何故障，整個系統(tǒng)有可能立即全部癱瘓，而且，系統(tǒng)可維護(hù)性極差。采用單一變頻器的控制方案，雖然可以解決系統(tǒng)可靠性、可維護(hù)性方面的問題，但難以提供一個完善的人－機(jī)對話界面及數(shù)據(jù)分析和管理系統(tǒng)。這里介紹的系統(tǒng)則充分利用艾默生變頻器的網(wǎng)絡(luò)功能和PID 調(diào)節(jié)功能，采用微機(jī)/ 變頻器混合方案，把分布在各個車間內(nèi)的近30 臺變頻器，彼此間用RS485總線相連，并由上位機(jī)統(tǒng)一進(jìn)行監(jiān)控。這樣，變頻器負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)采集和實(shí)時控制功能，而上位機(jī)負(fù)責(zé)完成流程畫面顯示，變頻器各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)的查詢、診斷及報(bào)警功能。這種先進(jìn)的交流調(diào)速網(wǎng)絡(luò)，既實(shí)現(xiàn)了分散控制又體現(xiàn)了集中管理，具有運(yùn)行可靠，易于維護(hù)的特點(diǎn)。 2 變頻器應(yīng)用控制效果 2.1變頻器在油脂廠蒸汽鍋爐上的應(yīng)用 某廠鍋爐車間有10t/d蒸汽爐2臺，由于用戶在選配風(fēng)機(jī)和水泵時都根據(jù)工藝要求中出現(xiàn)的最大負(fù)荷來確定容量，所以普遍存在"大馬拉小車"的現(xiàn)象；而且鍋爐的引風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量是通過調(diào)節(jié)風(fēng)門大小來實(shí)現(xiàn)的，造成了大量的電能的浪費(fèi)；同時其給水泵采用調(diào)節(jié)閥節(jié)流控制，同樣有此弊病。變頻技術(shù)則利用風(fēng)機(jī)和水泵的耗電量與轉(zhuǎn)速的立方成正比，降低轉(zhuǎn)速、大幅度降低其耗電量的原理來進(jìn)行控制，這樣既滿足了工藝要求，又節(jié)約了大量電能, 見表1 所列。本次改造以其中一臺10t/d 爐為對象，對鍋爐爐排、鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)及水泵均進(jìn)行了變頻控制，并利用變頻器實(shí)現(xiàn)了以下三方面的自動控制功能： （1）自動控制爐膛負(fù)壓，變頻器采集爐膛負(fù)壓傳感器測量值，利用內(nèi)置的PI調(diào)節(jié)功能自動對鍋爐引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，以維持爐膛負(fù)壓的穩(wěn)定； （2）自動控制蒸汽壓力，變頻器采集蒸汽壓力傳感器測量值，利用內(nèi)置PI調(diào)節(jié)功能自動對鍋爐爐排和鼓風(fēng)進(jìn)行同步調(diào)節(jié)，以維持蒸汽壓力的穩(wěn)定； （3）自動控制汽包液位，變頻器采集汽包液位傳感器測量值，利用內(nèi)置PI調(diào)節(jié)功能自動對鍋爐給水泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，以維持汽包水位的穩(wěn)定。 實(shí)踐證明，系統(tǒng)一經(jīng)投運(yùn)就收到了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。首先是節(jié)能效益，從表1可以看到，應(yīng)用變頻技術(shù)后，節(jié)能效果都在30%以上，尤其鍋爐鼓風(fēng)節(jié)電效果高達(dá)52%。 其次是自動控制效益，本系統(tǒng)利用變頻器內(nèi)置的PI調(diào)節(jié)功能成功實(shí)現(xiàn)了三個方面的控制要求。 （1）控制爐膛負(fù)壓在規(guī)定的范圍內(nèi)。以往人工調(diào)節(jié)時，負(fù)壓忽大忽小難以掌握，而負(fù)壓過大則增加漏風(fēng)損失和排煙損失，增加引風(fēng)機(jī)電耗；負(fù)壓過小，則爐膛向外噴火，生產(chǎn)不安全且污染環(huán)境，采用變頻器閉環(huán)控制后，引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速自動跟蹤爐膛負(fù)壓的變化，控制精度可達(dá)到±5mm（水柱高）。 （2）控制汽包水位在中水位附近。水位直接影響蒸發(fā)效果和鍋爐安全，水位過高，蒸汽含水率大，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，水位過低，直接威脅鍋爐安全，采用變頻器閉環(huán)控制后，給水泵的轉(zhuǎn)速自動跟蹤汽包液位的變化，控制精度可達(dá)到±10mm（水柱高）。 （3）控制蒸汽壓力在規(guī)定范圍內(nèi)。蒸汽壓力是控制系統(tǒng)的核心，蒸汽壓力波動過大，直接影響各用汽車間生產(chǎn)。采用變頻器閉環(huán)控制后，爐排和鼓風(fēng)轉(zhuǎn)速自動跟蹤蒸汽壓力的變化，控制精度可達(dá)到±0.05MPa。 該系統(tǒng)長期運(yùn)行統(tǒng)計(jì)表明，相對過去日常操作水平，熱效率提高5%以上，一臺10t的蒸汽鍋爐，年運(yùn)行300天，可節(jié)煤300多t，由于采用變頻調(diào)速技術(shù)，平均節(jié)電40%左右，不到一年即可收回全部投資。鍋爐安裝微機(jī)自控裝置后，提高了運(yùn)行的可靠性和安全性。另外風(fēng)煤同步調(diào)節(jié)，改善了燃燒條件，減少了煙塵排放量，減輕了環(huán)境污染，降低了司爐工的勞動強(qiáng)度，工作環(huán)境大為改觀，確保了蒸汽質(zhì)量，提高了產(chǎn)品的合格率，使工廠效益顯著提高 2.2 變頻器在恒壓供水裝置上的應(yīng)用 油脂工藝中需要用大量的循環(huán)水把蒸發(fā)系統(tǒng)中的溶劑氣體冷凝下來，以便回收再利用。其中循環(huán)水的用量與蒸發(fā)狀況有關(guān)，蒸發(fā)量大，需要冷凝的溶劑氣體就多，相應(yīng)的循環(huán)水用量就大；蒸發(fā)量小，需要冷凝的溶劑氣體就少，相應(yīng)的循環(huán)水用量就少。所以油脂廠的用水每時每刻都是隨著蒸發(fā)狀況而變化的，因此如果水泵的流量不加以控制的話，在用水量小時，泵口壓力增加，造成嚴(yán)重的能源浪費(fèi)。 對7.5kW冷水泵進(jìn)行了改造，通過安裝在管網(wǎng)出口處的壓力傳感器與變頻器一起構(gòu)成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，使變頻器根據(jù)管網(wǎng)壓力自動控制流量，保持壓力恒定，從而使供水泵在高效節(jié)能狀態(tài)下運(yùn)行, 見表2。與通常氣壓給水設(shè)備比較，系統(tǒng)可節(jié)省占地面積80% 、節(jié)省投資40%、節(jié)電30%、節(jié)水10%以上。本系統(tǒng)投運(yùn)后，由于供水量均衡，保證了冷凝效果，降低了溶劑消耗。 在油脂廠冷卻塔溫度控制系統(tǒng)中，需要檢測冷卻水水溫，通過變頻器自動控制冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，達(dá)到工藝要求的溫度，對15kW的冷卻風(fēng)扇進(jìn)行了改造，同樣達(dá)到了節(jié)電30%的效果。 2.3 變頻器在蒸發(fā)工藝流量控制上的應(yīng)用 在油脂廠蒸發(fā)工藝流量控制系統(tǒng)中，需要檢測混合油流量，通過變頻器自動控制混合油泵轉(zhuǎn)速，保持混合油流量在恒定值上，對5.5kW 的混合油泵進(jìn)行了改造，代替了傳統(tǒng)的氣動調(diào)節(jié)閥并收到了較好效益。 （1）節(jié)電效果顯著、改造后平均節(jié)電40%左右； （2）由于變頻器具有無級、無觸點(diǎn)調(diào)速，可頻繁啟動，功率因數(shù)大等優(yōu)點(diǎn)，使得電機(jī)的使用效率提高（8～9.6）%，也使得系統(tǒng)工藝參數(shù)控制精度高，效果比調(diào)節(jié)閥控制要好； （3） 由于混合油泵在實(shí)際運(yùn)行中，電機(jī)轉(zhuǎn)速將下降到40%～80%，轉(zhuǎn)速降低，泵的軸承機(jī)械磨損減少，機(jī)械密封耐用，泵的維護(hù)費(fèi)用降低，設(shè)備無故障時間更長； （4） 由于混合油介質(zhì)比較粘稠，且時常夾雜著少量豆粕末等雜物，所以傳統(tǒng)調(diào)節(jié)閥節(jié)流調(diào)節(jié)方式中，經(jīng)常出現(xiàn)堵塞等現(xiàn)象，尤其閥門在開度較小的情況下就更容易出現(xiàn)類似情況，而采用變頻器后，物流沿閥門全開，流量的大小由轉(zhuǎn)速來控制，不再出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。 （5）由于傳統(tǒng)氣動調(diào)節(jié)閥控制，需要干凈的氣源，空氣壓縮站等設(shè)備，所以無疑增加了維護(hù)工作量，而且調(diào)節(jié)閥需要定期調(diào)較，而采用變頻器后不需任何常規(guī)維護(hù)工作，維護(hù)量幾乎為零。 2.4 變頻器在浸出器配料裝置上的應(yīng)用 油脂的浸出是在浸出器中完成的，進(jìn)入浸出器的物料流量與溶劑流量應(yīng)保持一定的比例關(guān)系，如果物料流量大，溶劑不滲透，浸出效果差，出油率就低；如果物料流量小，溶劑過剩，給蒸發(fā)工序帶來困難，并且浪費(fèi)溶劑。在浸出器進(jìn)料裝置上和溶劑泵上安裝變頻調(diào)速器后，就可以自動控制物料流量和溶劑流量，大大的提高了浸出效果和出油率，為企業(yè)帶來客觀經(jīng)濟(jì)效益。