楊安玲，趙緒亞

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涂裝空調(diào)綠色節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用研究

楊安玲，趙緒亞

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 231200）

在汽車市場競爭越來越激烈的當代，生產(chǎn)制造成本成為企業(yè)生存發(fā)展的關(guān)鍵。因此在工藝工程項目設(shè)計過程中，利用好資源節(jié)約性技術(shù)，能夠降低成本，提高企業(yè)的競爭能力。把協(xié)調(diào)平衡的原理融入到資源節(jié)約型制造技術(shù)中，充分運用系統(tǒng)思考的理念來豐富和創(chuàng)新資源節(jié)約型制造技術(shù)的內(nèi)容，是汽車發(fā)展資源節(jié)約型制造技術(shù)，建設(shè)和諧企業(yè)的重要手段。

空調(diào)；風機；變頻；節(jié)能

引言

對于汽車生產(chǎn)的四大工藝而言，涂裝生產(chǎn)所消耗的能源分布情況為：涂裝生產(chǎn)電消耗占總消耗的55%左右，水消耗占總消耗的75%-80%，天然氣消耗占總消耗的90%以上。因此在涂裝生產(chǎn)線的設(shè)計、實施過程中充分考慮采用節(jié)能降耗是非常必要的。

涂裝線電力消耗主要分布在水泵、風機及機械化等方面，其中噴漆室送排風風機的用電量占涂裝線總用量的30%左右，生產(chǎn)線的自動化程度越低，噴漆室送排風風機的用電量比例就越高。因此如何降低噴漆室空調(diào)送風系統(tǒng)的用電量成為我們關(guān)注的焦點。

1 空調(diào)變頻節(jié)能技術(shù)的必要性

噴漆室送風空調(diào)風機的選型一般要考慮如下兩點：

風機送風量：不低于該空調(diào)送風區(qū)域（噴漆室）的所需要總風量

風機壓力：保證風機送風可以克服空調(diào)器及噴房中的過濾材料達到最終使用壽命時的終阻力及空調(diào)器、風道、噴房等阻力之和，一般情況下還要有一定的富余量；在保證風機送風量及壓力的情況下，確定出風機的軸功率。

而過濾材料的初始阻力與總阻力之間一般有150-400Pa左右的壓力差，一般而言，在整個空調(diào)送風過程中共需經(jīng)過四道過濾，如下圖1所示：

圖1 噴漆室空調(diào)送風系統(tǒng)示意圖

空調(diào)器中的初效過濾段（G4）、中效過濾段（F6），噴漆室動室的中高效過濾（F7）和靜壓段的頂棉過濾（F5），綜合目前國內(nèi)幾家的過濾材料的阻力情況，匯總數(shù)據(jù)如下表1所示：

表1 各種過濾器材的初終阻力參數(shù)

根據(jù)上表合計：送風系統(tǒng)終阻力與初始阻力差最大為1185Pa，即使在考慮過濾器一般不會使用到最大終阻力以及不會同時更換的情況下，根據(jù)江淮汽車空調(diào)系統(tǒng)阻力計算和實際運行經(jīng)驗，系統(tǒng)阻力波動值可達到600Pa。

因此風機在過濾器材處于剛使用過程中，風機所送出的風壓遠遠高于實際所需要的風壓，導(dǎo)致風機運行過程中的能耗浪費，或者會出現(xiàn)由于風壓不夠而提前更換過濾器材，導(dǎo)致過濾器材的使用成本增加。

2 變頻技術(shù)的節(jié)能原理

2.1 變頻器的節(jié)能原理

通常來說，空調(diào)送風機采用變頻器控制可通過下面五個原理進行降低節(jié)能降耗：

2.1.1變頻調(diào)速節(jié)能

為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機械在設(shè)計配用動力驅(qū)動時，都留有一定的富余量。電機不能在滿負荷下運行，除達到動力驅(qū)動要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費，在壓力偏高時，可降低電機的運行速度，使其在恒壓的同時節(jié)約電能。

當電機轉(zhuǎn)速從 N1 變到 N2時，其電機軸功率（P）的變化關(guān)系如下：

P2／P1 =（N2/N1）3，由此可見降低電機轉(zhuǎn)速可得到立方級的節(jié)能效果。

2.1.2動態(tài)調(diào)整節(jié)能

迅速適應(yīng)負載變動，供給最大效率電壓。變頻調(diào)速器在軟件上設(shè)有高頻率的測控輸出功能，始終保持電機的輸出高效率運行。

2.1.3通過變頻自身的V/F功能節(jié)能

在保證電機一定的力矩輸出情況下，通過自動調(diào)節(jié)V/F曲線。降低輸出力矩值，減小輸入電流，達到節(jié)能的效果。

2.1.4利用變頻自帶軟啟動節(jié)能

在電機全壓開啟時，由于啟動力矩有一定的需要，需從電網(wǎng)引入 7 倍的電機額定電流，而較大的啟動電流會浪費電能，對電網(wǎng)的電壓波動也有較大的損害，同時增加了線、變損。通過軟啟動，啟動電流可以從0 至電機額定電流，降低了啟動電流對電網(wǎng)的沖擊，節(jié)省了電費，同時也降低了對設(shè)備的大慣量的轉(zhuǎn)速沖擊，增加了設(shè)備的使用時間。

2.1.5采用提高功率因數(shù)節(jié)能

電動機由定子和轉(zhuǎn)子繞組通過電磁作用來產(chǎn)生力矩。繞組因其感抗作用。對電網(wǎng)來說，阻抗特性顯示感性，電機在運行過程中吸收了大量的無用功率，導(dǎo)致功率因數(shù)低。

改為變頻調(diào)速器后，因其電路已變更為：AC-DC-AC，通過整流濾波，負載特性產(chǎn)生了變化。變頻調(diào)速器對電網(wǎng)的阻抗特性顯示阻性，功率因數(shù)得到了提高，降低了無功損耗。

3 節(jié)能研究

基于離心風機的特性，同一臺離心風機在不同的轉(zhuǎn)速下有不同的全壓H-風量Q曲線特性圖，如下圖2所示：

圖2 離心風機的風壓H-風量Q曲線特性圖

其中：

n1-代表風機在額定轉(zhuǎn)速運行時的特性；

n2-代表風機降速運行在n2轉(zhuǎn)速時的特性；

R1-代表風機管路阻力最小時的阻力特性；

R2-代表風機管路阻力增大到某一數(shù)組時的阻力特性。

在過濾器材處于初始階段，系統(tǒng)阻力交小的工況下運行，風機在曲線R1工作時，工況位置為C，其壓力和流程分別為H3、Q2，此時風機需求功率與Q2和H3的乘積成正比，即與OQ2CH3的面積成正比。因風機設(shè)計的選型按最終的阻力設(shè)計取值，再輸出功率恒定的情況，為保證系統(tǒng)風量Q2值，實際上利用調(diào)節(jié)風閥等方法提高管網(wǎng)管阻，將風機的工作點移至曲線R2上的B位置，風壓提升至H2，此事風機需求功率與Q2H2的面積成正比，即與OQ2BH2的面積成正比。顯然，此時風機運行的功率遠遠大于實際所需要的功率。此調(diào)節(jié)方法雖然控制簡單，但消耗功率功大，能耗高，是通過高運行成本為代價換取簡單的控制方法。

如果利用變頻調(diào)速，將風機轉(zhuǎn)速降至n2，此時工作位置由B移至C，流量不變，壓力則降低至H3，此時變頻調(diào)速后風機需求功率與OQ2CH3的面積成正比，如圖2所示，功率降低較明顯。

風機風量與壓力比值的變化量，綜上所述，利用變頻調(diào)速是有效的節(jié)能措施。根據(jù)GB12497對電機經(jīng)濟運行管理的規(guī)定有如下的計算公式。

采用檔板調(diào)節(jié)系統(tǒng)阻力對應(yīng)電動機輸入功率P1V與風量Q（或壓力H）的關(guān)系為：

P1V≈[0.45+0.55(H/HN)2]P1e

式中：P1e——額定流量時電動機輸入功率（kW）。

HN——送風系統(tǒng)的額定壓阻

H——送風系統(tǒng)的實際壓阻

電動機改為變頻調(diào)速后，其輸出功率與風量Q（或壓力H）成正比的關(guān)系，因此，利用變頻調(diào)速器改變壓力時，相對調(diào)節(jié)風門調(diào)風量的節(jié)電率Ki為：

根據(jù)上述計算條件，風機采用變頻調(diào)速器調(diào)節(jié)風量時相對調(diào)節(jié)風門調(diào)風量的年節(jié)電量為：

Pd=t*D*P1V*Ki

其中：Pd——電動機年節(jié)電量，單位kWh；

t——電動機每天運行時間，單位h；

D——電動機每年的工作天數(shù)；

同理：對于在恒定流量條件下，采用變頻調(diào)速器適應(yīng)實際壓力時，相對通過調(diào)整風閥等措施，提高送風系統(tǒng)的阻力的節(jié)電率Ki同上式。

風機電動機采用變頻器調(diào)速后，節(jié)電效果是非常明顯的。

如以一臺風量為240000m3/h，風壓為1400Pa 功率為160kw 的離心風機為例，根據(jù)江淮汽車的實際使用經(jīng)驗，送風系統(tǒng)的過濾器材更換周期為2-3個月，在此期間送風系統(tǒng)的阻力由800Pa向1400Pa不斷增加，我們?nèi)∑骄?100Pa情況下進行計算：

P1V≈[0.45+0.55(H/HN)2]P1e≈126.3

Ki =1-0.61=0.39

Pd = t*D*P1V*Ki=16*250*126.3*0.39=19.7028萬度

根據(jù)上述計算一臺風機每年即可節(jié)約近20萬元的運行費用是相當可觀的。因此對于汽車涂裝生產(chǎn)線而言，空調(diào)送風機組采用變頻技術(shù)控制是相當有必要的。

4 總結(jié)

空調(diào)變頻節(jié)能技術(shù)的關(guān)鍵在于對空調(diào)送風機的電機采用變頻器控制， 通過設(shè)定變頻器的輸出頻率對風機電機的轉(zhuǎn)速進行控制，有自動控制和手動控制。生產(chǎn)線可根據(jù)兩種控制方案的優(yōu)缺點選擇合適的方案。

涂裝空調(diào)節(jié)能技術(shù)可有效的節(jié)約企業(yè)的生產(chǎn)成本，通過技術(shù)優(yōu)化提高企業(yè)競爭力，在競爭日益加劇當下，為汽車企業(yè)發(fā)展提供豐富的技術(shù)創(chuàng)新保障。

Study on the Application of Green Energy Saving Technology for Painting Air Conditioning

Yang Anling, Zhao Xuya

（Jianghuai Automobile Co. Ltd, anhui province, Anhui Hefei 231200）

In the passenger car market competitive manufacturing cost of contemporary, production becomes the key to the development of business survival. Therefore in the process of project design, the use of resource-saving technologies that can reduce costs, improve enterprise's competitiveness. The coordination of the principles of balance into the resource-saving manufacturing technology, making full use of system thinking of ideas to enrich and innovative resource-saving manu -facturing technology development group, is resource-saving technologies, building a harmonious enterprise, an important means.

Air conditioning; fans; variable frequency; energy-saving

A

1671-7988(2018)24-264-03

U445

A

1671-7988(2018)24-264-03

U445

楊安玲，女，(1975.4-)，安徽合肥人，2006年1月畢業(yè)于合肥職工大學(xué)、大專學(xué)位、技師，目前在安徽江淮汽車商用車車架廠涂裝線工作，崗位涂裝質(zhì)量管理，研究方向是車架涂裝技術(shù)。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.096