PLC变频节能技术在电气自动化设备中的应用分析

任云龙 马新江

滨州医学院附属医院 山东 滨州 256600

电气自动化设备在运行过程中需保持充足的能源供应,在低碳、节能、绿色经济发展的要求下,需降低电气自动化设备的能耗,提升能源利用效率。变频节能技术通过集成实时控制、传感器、计算机和通信等相关技术,提升自动化设备的节能效果,降低单位能耗。

1 变频节能技术原理

1.1 变频器的组成 变频器基于微电子技术和变频技术,通过改变电机的工作频率,实现对交流电动机的高效控制,主要的组成部件包括驱动单元,逆变,滤波,整流,制动单元检测单元等。主要的原理是改变电能的频率,实现对输出电压的控制,根据电机的实际需求提供相应的电能,以达到调速和智能变频的目的。除此之外,变频器还应当在相应的保护单元,实现过载保护,过流保护和过压保护等功能。

1.2 变频节能技术原理 就变频器的节能原理来看,主要是通过电力半导体的通断功能对于工频电源进行频率的调整和控制来达到对于设备电能控制的一种设备。目前市场中应用广泛的变频器主要采用的交流电-直流电-交流电的变频控制模式,可以首先将工频交流电源在整流器的作用下变成直流电源,在通过将直流电源按照一定的电压和频率的控制来为电机提供必要的交流电,保证电机的运作,同时实现对于电能的节约。典型的变频直流系统中,通常包括逆变、控制、整流和中间直流几个重要环节。在实现转速控制的前提下,能够满足电机高效运转和降低能耗的目的,同时改善电机的启动效果,明显延长电机的使用寿命。与此同时,在使用变频设计的电机中,负载设备控制的精确性也更高,在电气自动化设备控制领域,应用效果较好的变频器技术能够降低30%～50%的能耗。

2 PLC变频节能技术在电气自动化设备中的应用

可编程逻辑控制器简称PLC,现代生产领域应用广泛的一种控制技术,主要应用在多品种和小批量产品。该技术自面世以来,就得到学术界和产业界的高度重视,在工业生产领域与CAD、数控技术和工业机器人技术并称为工业自动化的支柱技术。近年来工业自动化和信息化的快速发展推动了PLC技术的广泛应用,近年来,带有过程控制和运动控制模块的PLC控制系统在电气自动化设备中也开展了相应的研究和小规模试验,取得了较好的应用效果。在电气自动化设备中使用PLC节能技术,最主要的优势表现在以下三个方面,首先,PLC变频控制技术能够提升电气自动化设备的工作效率,实现节能减排目标;其次,PLC变频控制技术的稳定性好,使用寿命长,抗干扰能力强;最后,PLC变频控制技术功能模块多能够与复杂多样的电气自动化设备相适应,降低操作的复杂度。

2.1 PLC变频节能技术在电梯系统中的应用 电机的使用极大的便利的居民的生活和工作,电梯作为城市化进程中不可缺少的重要设备,运转时长长,载重要求大,同时需随时保持待机状态,其中涉及了较多的电气自动化设备,整体结构非常复杂,实际的能耗相对较高。根据电气系统开展变频节能技术的应用具有非常重要的现实意义。在电机系统中引入变频节能技术,首先应保证电机系统运行的安全性,通过引入重物,实现对轿厢质量变化的动态调节,并借助于拖拽机进行负载的拖拽。通常情况下,电机启动后负载情况属于动态变化过程中,内部的电机功率和电流值呈现不断上升的趋势。在引入PLC变频节能器之后,可将电梯运行过程中的固定损耗值和变动损耗值维持同一水平,一方面保证了电梯运行的平稳性,这一方面降低了其功耗。该技术通过控制三相交流变频变压和电频机械动能,保证拖拽机的机械功率,最大限度的利用和发挥。

2.2 PLC变频节能技术在空调系统中的应用 空调系统中引入了大量的电气自动化设备,在运行过程中能源消耗较多,在引入PLC变形技术后,可有效降低能源消耗,实现节能减排的目的。典型的空调系统包括风系统和水系统两部分,PLC变频技术通过控制电动二通阀,实现对水系统末端流量的精确调节。冷水和热水的主管道相对独立,通过不同的管道回路完成作业。通常情况下,主管道使用异程式设计,支管道使用同程式设计,两个管路通过空调主机房分水器的动态平衡阀进行调节,在冷水系统流量变化时,设置的供水管支管道的锁定平衡阀启动,保持各管道之间的动态平衡状态,提升了系统运行的稳定性,实现了供暖和制冷的快速转化。部分PLC变频技术加装了智能化模块,可实现对空调水泵电压的调节。

2.3 PLC变频节能技术在照明系统中的应用 现在大型建筑中,照明系统成为主要的能耗单元。在照明系统中应用PLC变频节能技术,设定色温值在3500～6000K,COS%高于0.9,引入电子镇流器,保持光源显色值在85以上。

在电气自动化设备中使用PLC变频节能技术,主要的优势在光照效率高,使用寿命长,光照功率低,光衰数值小。与此同时,PLC变频技术能够降低灯具的瓦数,有助于更多的使用LED灯源,降低对能源的消耗。另一方面,在照明系统中使用hw5204模块,降低室内光照时间和光照强度,进一步提升节能效果。

3 结语

可以看到PLC变频控制技术已经在多个电气自动化系统和设备中广泛应用,并取得了较好的节能减排效果。该技术能够在提升电气自动化设备运行稳定性的同时,很大程度的降低单位能源消耗。本文的研究重点探讨了PLC变频节能技术在照明系统,电梯系统和空调系统的应用,相关领域的从业者应更多的探索该技术的应用场景,助推绿色低碳经济的发展。