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普传变频器在中纤板厂改造设计方案 |
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密度纤维板是利用小径材、次材、枝桠材及木材加工剩余物、甘蔗渣等经过胶粘热压而成为家具、建筑、装饰的板材。由于近年来受国家政策保护及市场前景看好的影响，我国的中纤板、高纤板、硬质板生产发展很快，仅广西就有梧州兴业、崇左、柳州、昭平、钦廉林场等中纤板厂等20多家企业。年产值达100万万立方米左右。我国板机生产有上海人造板机器厂有限公司、沈重机械集团公司、西北板机厂等近80家企业。专家近期预测我国人 造板业在未来的３～５年间仍将是一个发展高峰。
本次改造的企业为柳州某中纤板厂，使用设备为上海人造板机器厂生产的年产50000m3MDF生产线（日产中密度纤维板：180 m3）。该厂生产的产品是：中密度纤维板；成品规格：2440×1220 mm；厚度： 6～22 mm；产品容重：680～880 kg/ m3。本期改造容量1500kw。项目性质：投资方投资，合同规定5年中从节电款中按比例提取。
一、生产工艺
中纤板生产工艺是一个很成熟的工艺，其大多生产厂都按该工艺生产。将原料从料仓取出，放在上料运输台上——金属探测器——皮带运输机——原料送入削片机——切削成合格木片——削好的木片经下料斗——皮带运输机——三层木片筛——皮带运输机——定量料仓储存——螺旋出料器-——皮带运输机——斗式提升机——热磨房顶部——皮带运输机——除铁器——正反转皮带运输机——热磨预热料仓——热磨预热——振动出料器——热磨机进料螺旋——形成木塞——立式预热缸——拨料器——螺旋运输机——磨盘——喷石蜡——磨成纤维——排料阀——喷胶装置——干燥机——风送系统——纤维料仓——气流摆动式成型机——曲拆管——摆嘴——特殊编织的成型带——扫平辊——预压机——纵切——横截——成单张板坯——装板机——多层热压机——卸板机——凉板机——纵切——横截——中间库存放——将砂板用叉车放在辊台——送入液压升降台——推板器——砂光机进料辊台——六头定厚宽带砂光机——毛边板砂去预固化层——达到要求的厚度及光洁表面——出板运输机——成品板送至液压升降台上堆放——堆置到一定高度——叉车取走——成品板检验——分等——打包入库
下图是该工艺的流程图
关键设备是多层热压机外形尺寸：6200×8400×15910mm;
压机地面以上高度：9260mm 重量:430000kg 层数: 12层
二、改造方案概述
改造方案的目的——提高产品质量，降低能耗，改善工作环境。
改造方案——该项目生产线设备装机总容量约4500kw；锅炉工程设备装机总容量约500kw。用气量约24t/h。年耗电量约1420＊104kwh。本次改造选取了约1500kw的节能效果较明显的负载作为投资项目，进行改造。其中油泵6台、300kw；采用PLC控制。热油循环泵6台、150kw；采用油温信号用PI7000的PID调节、控制电机转速。其余为传送风机、锅炉引风风机等，采用控制盒直接由操作人员控制风机转速。
方案实施——根据实际情况在每台电机控制柜附近安装变频器及新控制柜。操作盒安装在控制台上，以便工作人员操作。在每组系统前安装电表及计时器，以便检测用电量和工作时间。
三、可行性分析
生产过程所需的各种物理量，如气压、温度、油压、锅炉燃烧所需要的风量，都在随生产过程的变化而变化，保持一些物理量的恒定，或使一些物理量按生产过程的需要而变化，就成了电控系统的最终目标。为了达到这一目标，空压机、油泵、水泵、抽风机、鼓风机配备的电机功率都是按生产过程最大的需求量而配置的，这就存在一种匹配的功率与生产过程实际需要的功率不对应的矛盾，当生产过程需要某种物理量大时，电机的最大配置刚好匹配，而当生产过程需要某种物理量小时，电机的最大配置就是一种浪费，但这种浪费又是不可避免的，随着变频技术和数控技术的高速发展，避免这种浪费已成为可能，即电机的功率随生产现场物理量的变化而变化，改变电机转速使其轴输出功率随生产现场物理量的变化而变化，从而达到节能降耗的目的。
3.3 空压机的运行特性
空气压缩机是利用电能将空气压缩，使之做为一种动力源的设备，作为动力源的压缩空气通常都有一个相对稳定的压力，这样才能使压缩空气作为一种稳定动力源来推动气动设备。压缩空气系统有着稳定、静音、无火花、无现场污染等特性，受到很多行业的欢迎。
目前国内常见的有活塞式空压机、镙杆式空压机、离心式空压机。不论工作方式如何，空压机单位时间内产气量是一定的，而实际的用气量则随着生产的变化而变化。为克服这种供需矛盾，适应生产的需要，传统的空压机都是采用两点式控制（大中型为上、下限压力控制）或启停式控制（小型空压机）
当压缩气缸内压力达到设定值上限值时，大中型空压机是通过本身的气压或油压关闭进气阀，进入无空气压缩的空载运行状态，小型空压机则停机，当压力下降到设定值的下限时，大中型空压机则打开进气阀，进入压缩空气运行状态，小型空压机则重新启动当压缩气缸内压力达到设定值上限值时，大中型空压机是通过本身的气压或油压关闭进气阀，进入无空气压缩的空载运行状态，小型空压机则停机，当压力下降到设定值的下限时，大中型空压机则打开进气阀，进入压缩空气运行状态，小型空压机则重新启动。
如上图示，正常工作情况下，空气从过滤器按箭头所指方向由一级压缩到缓冲缸如上图示，正常工作情况下，空气从过滤器按箭头所指方向由一级压缩到缓冲缸到二级压缩（对于一级压缩的压缩机不存在），再到冷凝器被压缩到储气罐中，空压机各点检测（包括压缩空气温度、压力、镙杆温度、冷却水压力，温度和油压、油温等）的信号均送到主机电脑进行处理，当空压机出口压力达到设定值的上限时，通过油压分路器阀关闭进气阀，同时打开内循环管路，作自循环运行，此时用气单位继续用气，当压力下降到设定值的下限时，油压分路阀关闭循环管路，打开进气阀，空气由经过滤器经一级压缩，缓冲缸、二级压缩、冷凝器压缩到储气罐中。
空压机传统的起动方式（Y-△、自藕降压等）和在加载卸载时产生的冲击电流对电网供配电设备及镙杆都会造成很大的冲击，且电能浪费严重。
空压机的电动机无论是在带负荷，还是空载，都是以全速方式投入运行的。带负荷运行时在压缩空气，作有用功，而空载运行时则纯属浪费电能，但空载运行又是不可缺少的，否则会造成电机的频繁启动，节省不了电能，还对电机构成损伤（尤其是功率大的电机），且由于电机启动过程的延滞，下降的气压得不到即时补充，使系统气压不稳定，这也是活式空压机发展到杆式空压机的原因。空压机变频节能改造是用压力传感器对储气罐的气压进行采样，转换成电信号后送至变频器，变频器将该信号处理后通过主板CPU与设定值进行比较后输出适时频率，改变空压机电动场的转速从而调节供气压力以达到节能降耗、恒压供气的目的，它是一套闭环自动调节系统。空压机的改造拟采用两套“一拖二”恒压供气节能改造系统。供水系统的工作特性类似于供气系统，拟采用“一拖三”恒压供水节能系统。
3.4 风机的运行特性
传统的供风方式是通过人工或电动阀门调节挡风板的开启度来调节供风量的，而电机始终处于额定转速下运转，由电机转速与功率的关系可知：这种运行方式电能浪费严重，调节精度差、启动电流大、噪声大，变频改造的供风系统是在保留原工频供电系统的基础上增加一套变频回路与原电路并联，形成双回路供电系统，即正常情况下,由变频回路供电,一旦出现故障时由原工频电路供电,保障生产正常进行。其特点：变频具有软启动功能，无大电流冲击，可延长电机的使用寿命；变频通过采集关键信号，可实现自动调节风机的转速，而不需人工调节挡风板的开启度，实现按不同的生产过程准确提供供风量，既节省能量又可减轻操作者的劳动强度。
3.5 液压油泵的运行特性
液压油泵的运行特性与空压机的运行负载特性类同，但也有不同之处，气压要求恒定，而油压则要求随生产过程的不同阶段而不同，由于它在每一个生产周期中都存在高压油溢流现象，或无载自循环过程，浪费现象更严重。油泵的变频节能改造是用压力传感器对油路的油压进行采样，转换成电信号后送至变频器，变频器将根据生产过程的需要,将该信号处理后与设定值进行比较输出适时频率，或根据生产过程不同阶段对压力的需求，改变油泵电动机的转速从而调节供油压力以达到节能降耗、按需提供油压力要求，它是一套闭环自动调节系统。
四、节能工程技术经济分析：
4.1 工程投资预算见下表（略）
4.2 经济效益分析
一般该类企业除春节、停电、缺料、设备检修外连续工作。所以每天按24小时计算。电价0.55元/度，从空压机、油泵、水泵、风机的运行情况知，负载的平均负荷率在70%左右，而削片机砂光机的负荷率则在85%以上，则：节电率按20%计算。其计算过程如下：
每月节电：1564＊24＊30＊0.20＊=225216（kw.h）
每月提取电费：225216＊0.55＊0.7=86708.16（元）=8.6万元
每年提取电费：8.6＊11=94.6（万元）
仅仅六个月即可收回全部投资。而电子产品的寿命一般在十年以上，用户的短期投资，可长期受益。
该项目在产品寿命期内的受益：十年可节省电费：946万元十年的维护费用： 94.6万元 （约占每年节省电费的10%）投资的成本：51.4万元所以产品寿命期的纯利：946-94.6-51.4=800万元。
五、特点：
采用交流变频器对风机、油泵、空压机等进行节能改造具有结构简单、改造方便、节能效果明显、投资回收期短的特点。 使用变频器后，电机可软起软停、减少设备机械冲击、延长设备使用寿命、降低设备的维修费用。 变频调速技术先进、成熟，提高了设备的技术含量提高电网的功率因数，减少或避免供电部门惩罚性电费，同时可减轻企业电网的供电压力，间接提高企业电网的供电能力。电动机的起动为软起动，避免冲击电流，使用电设备机械冲击大大减小，延长设备的使用寿命；空压机的供气压力和供水系统的供水压力稳定，可提高生产设备的稳定性，间接提升产品的质量。
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