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普傳變頻器在中纖板廠改造設(shè)計(jì)方案
密度纖維板是利用小徑材、次材,、枝椏材及木材加工剩余物,、甘蔗渣等經(jīng)過膠粘熱壓而成為家具、建筑,、裝飾的板材,。由于近年來受國家政策保護(hù)及市場前景看好的影響，我國的中纖板,、高纖板,、硬質(zhì)板生產(chǎn)發(fā)展很快，僅廣西就有梧州興業(yè),、崇左,、柳州、昭平,、欽廉林場等中纖板廠等20多家企業(yè),。年產(chǎn)值達(dá)100萬萬立方米左右。我國板機(jī)生產(chǎn)有上海人造板機(jī)器廠有限公司,、沈重機(jī)械集團(tuán)公司,、西北板機(jī)廠等近80家企業(yè)。專家近期預(yù)測我國人 造板業(yè)在未來的３～５年間仍將是一個發(fā)展高峰,。
本次改造的企業(yè)為柳州某中纖板廠,，使用設(shè)備為上海人造板機(jī)器廠生產(chǎn)的年產(chǎn)50000m3MDF生產(chǎn)線（日產(chǎn)中密度纖維板：180 m3）,。該廠生產(chǎn)的產(chǎn)品是：中密度纖維板；成品規(guī)格：2440×1220 mm,；厚度： 6～22 mm,；產(chǎn)品容重：680～880 kg/ m3。本期改造容量1500kw,。項(xiàng)目性質(zhì)：投資方投資,，合同規(guī)定5年中從節(jié)電款中按比例提取。
一,、生產(chǎn)工藝
中纖板生產(chǎn)工藝是一個很成熟的工藝,，其大多生產(chǎn)廠都按該工藝生產(chǎn)。將原料從料倉取出,，放在上料運(yùn)輸臺上——金屬探測器——皮帶運(yùn)輸機(jī)——原料送入削片機(jī)——切削成合格木片——削好的木片經(jīng)下料斗——皮帶運(yùn)輸機(jī)——三層木片篩——皮帶運(yùn)輸機(jī)——定量料倉儲存——螺旋出料器-——皮帶運(yùn)輸機(jī)——斗式提升機(jī)——熱磨房頂部——皮帶運(yùn)輸機(jī)——除鐵器——正反轉(zhuǎn)皮帶運(yùn)輸機(jī)——熱磨預(yù)熱料倉——熱磨預(yù)熱——振動出料器——熱磨機(jī)進(jìn)料螺旋——形成木塞——立式預(yù)熱缸——撥料器——螺旋運(yùn)輸機(jī)——磨盤——噴石蠟——磨成纖維——排料閥——噴膠裝置——干燥機(jī)——風(fēng)送系統(tǒng)——纖維料倉——?dú)饬鲾[動式成型機(jī)——曲拆管——擺嘴——特殊編織的成型帶——掃平輥——預(yù)壓機(jī)——縱切——橫截——成單張板坯——裝板機(jī)——多層熱壓機(jī)——卸板機(jī)——涼板機(jī)——縱切——橫截——中間庫存放——將砂板用叉車放在輥臺——送入液壓升降臺——推板器——砂光機(jī)進(jìn)料輥臺——六頭定厚寬帶砂光機(jī)——毛邊板砂去預(yù)固化層——達(dá)到要求的厚度及光潔表面——出板運(yùn)輸機(jī)——成品板送至液壓升降臺上堆放——堆置到一定高度——叉車取走——成品板檢驗(yàn)——分等——打包入庫
下圖是該工藝的流程圖
關(guān)鍵設(shè)備是多層熱壓機(jī)外形尺寸：6200×8400×15910mm;
壓機(jī)地面以上高度：9260mm 重量:430000kg 層數(shù): 12層
二,、改造方案概述
改造方案的目的——提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低能耗,，改善工作環(huán)境,。
改造方案——該項(xiàng)目生產(chǎn)線設(shè)備裝機(jī)總?cè)萘考s4500kw；鍋爐工程設(shè)備裝機(jī)總?cè)萘考s500kw,。用氣量約24t/h,。年耗電量約1420＊104kwh。本次改造選取了約1500kw的節(jié)能效果較明顯的負(fù)載作為投資項(xiàng)目,，進(jìn)行改造,。其中油泵6臺、300kw,；采用PLC控制,。熱油循環(huán)泵6臺、150kw,；采用油溫信號用PI7000的PID調(diào)節(jié),、控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。其余為傳送風(fēng)機(jī),、鍋爐引風(fēng)風(fēng)機(jī)等,，采用控制盒直接由操作人員控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。
方案實(shí)施——根據(jù)實(shí)際情況在每臺電機(jī)控制柜附近安裝變頻器及新控制柜,。操作盒安裝在控制臺上,，以便工作人員操作。在每組系統(tǒng)前安裝電表及計(jì)時器,，以便檢測用電量和工作時間,。
三、可行性分析
生產(chǎn)過程所需的各種物理量,，如氣壓,、溫度,、油壓、鍋爐燃燒所需要的風(fēng)量,，都在隨生產(chǎn)過程的變化而變化,，保持一些物理量的恒定，或使一些物理量按生產(chǎn)過程的需要而變化,，就成了電控系統(tǒng)的最終目標(biāo),。為了達(dá)到這一目標(biāo)，空壓機(jī),、油泵,、水泵、抽風(fēng)機(jī),、鼓風(fēng)機(jī)配備的電機(jī)功率都是按生產(chǎn)過程最大的需求量而配置的,，這就存在一種匹配的功率與生產(chǎn)過程實(shí)際需要的功率不對應(yīng)的矛盾，當(dāng)生產(chǎn)過程需要某種物理量大時,，電機(jī)的最大配置剛好匹配，而當(dāng)生產(chǎn)過程需要某種物理量小時,，電機(jī)的最大配置就是一種浪費(fèi),，但這種浪費(fèi)又是不可避免的，隨著變頻技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的高速發(fā)展,，避免這種浪費(fèi)已成為可能,，即電機(jī)的功率隨生產(chǎn)現(xiàn)場物理量的變化而變化，改變電機(jī)轉(zhuǎn)速使其軸輸出功率隨生產(chǎn)現(xiàn)場物理量的變化而變化,，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的,。
3.3 空壓機(jī)的運(yùn)行特性
空氣壓縮機(jī)是利用電能將空氣壓縮，使之做為一種動力源的設(shè)備,，作為動力源的壓縮空氣通常都有一個相對穩(wěn)定的壓力,，這樣才能使壓縮空氣作為一種穩(wěn)定動力源來推動氣動設(shè)備。壓縮空氣系統(tǒng)有著穩(wěn)定,、靜音,、無火花、無現(xiàn)場污染等特性,，受到很多行業(yè)的歡迎,。
目前國內(nèi)常見的有活塞式空壓機(jī)、鏍桿式空壓機(jī),、離心式空壓機(jī),。不論工作方式如何，空壓機(jī)單位時間內(nèi)產(chǎn)氣量是一定的,，而實(shí)際的用氣量則隨著生產(chǎn)的變化而變化,。為克服這種供需矛盾,，適應(yīng)生產(chǎn)的需要，傳統(tǒng)的空壓機(jī)都是采用兩點(diǎn)式控制（大中型為上,、下限壓力控制）或啟停式控制（小型空壓機(jī)）
當(dāng)壓縮氣缸內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值上限值時,，大中型空壓機(jī)是通過本身的氣壓或油壓關(guān)閉進(jìn)氣閥，進(jìn)入無空氣壓縮的空載運(yùn)行狀態(tài),，小型空壓機(jī)則停機(jī),，當(dāng)壓力下降到設(shè)定值的下*，大中型空壓機(jī)則打開進(jìn)氣閥,，進(jìn)入壓縮空氣運(yùn)行狀態(tài),，小型空壓機(jī)則重新啟動當(dāng)壓縮氣缸內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值上限值時,，大中型空壓機(jī)是通過本身的氣壓或油壓關(guān)閉進(jìn)氣閥，進(jìn)入無空氣壓縮的空載運(yùn)行狀態(tài)，小型空壓機(jī)則停機(jī),，當(dāng)壓力下降到設(shè)定值的下*，大中型空壓機(jī)則打開進(jìn)氣閥,，進(jìn)入壓縮空氣運(yùn)行狀態(tài),，小型空壓機(jī)則重新啟動。
如上圖示,，正常工作情況下,，空氣從過濾器按箭頭所指方向由一級壓縮到緩沖缸如上圖示，正常工作情況下,，空氣從過濾器按箭頭所指方向由一級壓縮到緩沖缸到二級壓縮（對于一級壓縮的壓縮機(jī)不存在）,，再到冷凝器被壓縮到儲氣罐中，空壓機(jī)各點(diǎn)檢測（包括壓縮空氣溫度,、壓力,、鏍桿溫度、冷卻水壓力,，溫度和油壓,、油溫等）的信號均送到主機(jī)電腦進(jìn)行處理，當(dāng)空壓機(jī)出口壓力達(dá)到設(shè)定值的上*,，通過油壓分路器閥關(guān)閉進(jìn)氣閥,，同時打開內(nèi)循環(huán)管路，作自循環(huán)運(yùn)行,，此時用氣單位繼續(xù)用氣,，當(dāng)壓力下降到設(shè)定值的下*，油壓分路閥關(guān)閉循環(huán)管路,，打開進(jìn)氣閥,，空氣由經(jīng)過濾器經(jīng)一級壓縮，緩沖缸、二級壓縮,、冷凝器壓縮到儲氣罐中,。
空壓機(jī)傳統(tǒng)的起動方式（Y-△、自藕降壓等）和在加載卸載時產(chǎn)生的沖擊電流對電網(wǎng)供配電設(shè)備及鏍桿都會造成很大的沖擊,，且電能浪費(fèi)嚴(yán)重,。
空壓機(jī)的電動機(jī)無論是在帶負(fù)荷，還是空載,，都是以全速方式投入運(yùn)行的,。帶負(fù)荷運(yùn)行時在壓縮空氣，作有用功,，而空載運(yùn)行時則純屬浪費(fèi)電能,，但空載運(yùn)行又是*的，否則會造成電機(jī)的頻繁啟動,，節(jié)省不了電能,，還對電機(jī)構(gòu)成損傷（尤其是功率大的電機(jī)），且由于電機(jī)啟動過程的延滯,，下降的氣壓得不到即時補(bǔ)充,，使系統(tǒng)氣壓不穩(wěn)定，這也是活式空壓機(jī)發(fā)展到桿式空壓機(jī)的原因,?？諌簷C(jī)變頻節(jié)能改造是用壓力傳感器對儲氣罐的氣壓進(jìn)行采樣，轉(zhuǎn)換成電信號后送至變頻器,，變頻器將該信號處理后通過主板CPU與設(shè)定值進(jìn)行比較后輸出適時頻率，改變空壓機(jī)電動場的轉(zhuǎn)速從而調(diào)節(jié)供氣壓力以達(dá)到節(jié)能降耗,、恒壓供氣的目的,，它是一套閉環(huán)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)?？諌簷C(jī)的改造擬采用兩套“一拖二"恒壓供氣節(jié)能改造系統(tǒng),。供水系統(tǒng)的工作特性類似于供氣系統(tǒng)，擬采用“一拖三"恒壓供水節(jié)能系統(tǒng),。
3.4 風(fēng)機(jī)的運(yùn)行特性
傳統(tǒng)的供風(fēng)方式是通過人工或電動閥門調(diào)節(jié)擋風(fēng)板的開啟度來調(diào)節(jié)供風(fēng)量的,，而電機(jī)始終處于額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，由電機(jī)轉(zhuǎn)速與功率的關(guān)系可知：這種運(yùn)行方式電能浪費(fèi)嚴(yán)重,，調(diào)節(jié)精度差,、啟動電流大、噪聲大,，變頻改造的供風(fēng)系統(tǒng)是在保留原工頻供電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一套變頻回路與原電路并聯(lián),，形成雙回路供電系統(tǒng)，即正常情況下,由變頻回路供電,一旦出現(xiàn)故障時由原工頻電路供電,保障生產(chǎn)正常進(jìn)行。其特點(diǎn)：變頻具有軟啟動功能,，無大電流沖擊,，可延長電機(jī)的使用壽命；變頻通過采集關(guān)鍵信號,，可實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,，而不需人工調(diào)節(jié)擋風(fēng)板的開啟度，實(shí)現(xiàn)按不同的生產(chǎn)過程準(zhǔn)確提供供風(fēng)量,，既節(jié)省能量又可減輕操作者的勞動強(qiáng)度,。
3.5 液壓油泵的運(yùn)行特性
液壓油泵的運(yùn)行特性與空壓機(jī)的運(yùn)行負(fù)載特性類同，但也有不同之處,，氣壓要求恒定,，而油壓則要求隨生產(chǎn)過程的不同階段而不同，由于它在每一個生產(chǎn)周期中都存在高壓油溢流現(xiàn)象,，或無載自循環(huán)過程,，浪費(fèi)現(xiàn)象更嚴(yán)重。油泵的變頻節(jié)能改造是用壓力傳感器對油路的油壓進(jìn)行采樣,，轉(zhuǎn)換成電信號后送至變頻器,，變頻器將根據(jù)生產(chǎn)過程的需要,將該信號處理后與設(shè)定值進(jìn)行比較輸出適時頻率，或根據(jù)生產(chǎn)過程不同階段對壓力的需求,，改變油泵電動機(jī)的轉(zhuǎn)速從而調(diào)節(jié)供油壓力以達(dá)到節(jié)能降耗,、按需提供油壓力要求，它是一套閉環(huán)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng),。
四,、節(jié)能工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析：
4.1 工程投資預(yù)算見下表（略）
4.2 經(jīng)濟(jì)效益分析
一般該類企業(yè)除春節(jié)、停電,、缺料,、設(shè)備檢修外連續(xù)工作。所以每天按24小時計(jì)算,。電價0.55元/度,，從空壓機(jī)、油泵,、水泵,、風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況知，負(fù)載的平均負(fù)荷率在70%左右,，而削片機(jī)砂光機(jī)的負(fù)荷率則在85%以上,，則：節(jié)電率按20%計(jì)算。其計(jì)算過程如下：
每月節(jié)電：1564＊24＊30＊0.20＊=225216（kw.h）
每月提取電費(fèi)：225216＊0.55＊0.7=86708.16（元）=8.6萬元
每年提取電費(fèi)：8.6＊11=94.6（萬元）
僅僅六個月即可收回全部投資,。而電子產(chǎn)品的壽命一般在十年以上,，用戶的短期投資，可長期受益。
該項(xiàng)目在產(chǎn)品壽命期內(nèi)的受益：十年可節(jié)省電費(fèi)：946萬元十年的維護(hù)費(fèi)用： 94.6萬元 （約占每年節(jié)省電費(fèi)的10%）投資的成本：51.4萬元所以產(chǎn)品壽命期的純利：946-94.6-51.4=800萬元,。
五,、特點(diǎn)：
采用交流變頻器對風(fēng)機(jī)、油泵,、空壓機(jī)等進(jìn)行節(jié)能改造具有結(jié)構(gòu)簡單,、改造方便、節(jié)能效果明顯,、投資回收期短的特點(diǎn),。 使用變頻器后，電機(jī)可軟起軟停,、減少設(shè)備機(jī)械沖擊,、延長設(shè)備使用壽命、降低設(shè)備的維修費(fèi)用,。 變頻調(diào)速技術(shù)*,、成熟，提高了設(shè)備的技術(shù)含量提高電網(wǎng)的功率因數(shù),，減少或避免供電部門懲罰性電費(fèi),，同時可減輕企業(yè)電網(wǎng)的供電壓力，間接提高企業(yè)電網(wǎng)的供電能力,。電動機(jī)的起動為軟起動,，避免沖擊電流，使用電設(shè)備機(jī)械沖擊大大減小,，延長設(shè)備的使用壽命,；空壓機(jī)的供氣壓力和供水系統(tǒng)的供水壓力穩(wěn)定，可提高生產(chǎn)設(shè)備的穩(wěn)定性,，間接提升產(chǎn)品的質(zhì)量,。