泵站大型电机通风散热优化方案的探讨.pdf

水利水电 Shuil iShuidia n 泵站大型电机通风散热优化方案的探讨 张林虎 （甘肃省景泰川电力提灌管理局，甘肃景泰730400） 摘要摘要本文结合甘肃省景泰川电力提灌管理局大型水泵电机通风散热系统的实际情况，从实际应用出 发，配合长期积累的工作经验以及电气自动化控制技术，详细讨论了散热风机结合PLC控制变频器调速的 自动化运行和触摸屏、上位机的实时监控等技术的应用。 关键词关键词泵站；大型电机;通风散热；风机；变频器;PLC;自动化 中图分类号中图分类号TV675 文献标识码献标识码A 文章编号文章编号1003-6997（2019）23-0114-02 由于电机是大多数机械设备的动力部分，所以 在工业生产中有着广泛的应用，在国民经济的发展 中发挥着重要作用。随着科学技术的进步，大型电机 的制造技术也向成熟的方向逐渐发展，电机容量不 断增大，由于容量越大，单位体积的发热量也就越 大,所以对用于电机通风散热的风机要求更高，对风 机散热系统的节能减排和智能高效平稳的运行等方 面加以改进就显得尤为重要。 1现阶段存在的问题 1.1维修难度大、成本高维修难度大、成本高 现阶段，甘肃省景泰川电力提灌管理局的风机 安装在运行层上67m的高度，即使在检修平台 上，也有3 m多的高度,倘若电机烧坏，必须借助升 降平台来完成更换。几个泵站单位共用一台升降平 台，出故障需要维修时，浪费时间、人力、物力调动 外，升降平台毕竟面积大小有限，两个人同时工作时 局限性比较大，处于高空作业，对检修人员来说也存 在安全隐患。 1.2自动化程度低、停机延时太短自动化程度低、停机延时太短 风机启动时采用直接启动，启动电流剧增,产生较 大的电压波动，对电网的冲击很大，也会威胁到设备的 安全运转叫在水泵电机停机时，电机还处在80〜90/ 的高温环境，此时风机的停机仅仅延时十几分钟，远 远达不到冷却降温的效果。有些机组甚至因为控制 线路和控制元件的老化、损坏等问题，水泵电机停 机后风机也相应的立即停机，从而使电机在很长 一段时间内处于高温环境之中。绝缘部分是电机 中最为薄弱的地方，对高温特别敏感，持续的高温 环境，导致其老化速度加快，磁性物质的稳定性也 降低，最终导致电机性能降低，甚至造成线圈和电 机的损坏。 1.3能源浪费能源浪费 水泵电机一旦运行，散热风机由于联动，立即在 最高转速和频率下运行，然而电机刚运行时，温度不 是很高，散热所需的风量也小，这时风机全速运行， 电量消耗极大。若风机不会因为严寒酷暑和早晚的 收稿日期收稿日期2019-06-11 作者简介作者简介张林虎（1986-）,男，甘肃白银人，助理工程师，主要从事水利水电工程设备的检修和电气维护工作。 2019 年“23 期（ （“ 580 期） ） 水利水电 Shuil iShuidian 温差变化而一直以最大功率运行,1台风机运行1 d 就需132 kW- h的电量，若8台同时运行,1年下来 因为风机造成的能源浪费就可想而知了。 1.4噪音污染噪音污染 当风机高速运转时，叶片使得空气流动,风扇前 后的压力差增大，加上气体干涉所产生的震荡波冲 击风机叶片，致使叶片产生强烈的震动和高分贝 的噪声。泵站风机安装在泵房外墙上，对周围环境 造成噪音污染的同时也影响了职工和附件居民的 身心健康。 2系统改造的理念和必要性 风机作为空气冷却电机的散热装置，其排风能 力的大小决定了电机散热效果的好坏。由于风扇的 排风量正比例于旋转速度的二次方，轴功率正比于 旋转速度的三次方,因此当电动机的温度增加时，风 扇的旋转速度也相应地增加，从而使排气容量增强， 散热速度加快;反之,当温度降低时，风扇的转速也 跟着减小即可。从电机的转速公式N60f/p1- s可 以看出，要想改变电机的转速,只要使电机的供电频 率f、电机的极对数P或者转差率s变化即可，但综 合比较3种变速方法，改变电机电源的频率f的方 法较为理想，采用这种方法不但效率和精度高,而且 性能较好,调速范围也比较大。 随着我国经济的快速发展，计算机技术、电力电 子技术、自动控制技术也得到了快速发展,变频控制 调速技术相应的进入了一个崭新的时代。变频调速 以其良好的操作性能和较高的工作效率、能源的节 约以及可控速度等一系列的优点，得到了广泛的应 用，被国内外一致认为是最有发展潜能的调速方式, 是当今乃至今后提高产品质量、改进工艺、节约能 源，甚至是改善环境、促进技术进步的主要手段。 3自动化技术的应用及其优化 3.1变频器变频器 变频技术是一种电子技术，变频器是在变频技 术中产生的，它可以随时控制机械传动的运行状态 和速度,所以应用于大多数的电机驱动场合,也经常 用在系统复杂、环境恶劣、运行时间较长、负荷较大 的工作中，利用数据通信技术便捷地进行系统的设 置和维护叫目前，变频调速控制技术已广泛应用于 风机节能改造的工程中，它将温度传感器检测到的 温度信号发送到变频器，然后经过一系列的运算、比 较后作为信号源来控制变频器输出的频率，从而使 风扇的旋转速度根据温度的变化形成线性增减，他 的应用使风机的运行更加方便，效率更高，成本降 低,能源减少,为自动化控制和一体化控制提供了较 大的便利。 3.2 PLC 利用PLC自动控制原理，让大型电机的通风散 热系统实现自动化，该系统通过联合上位机界面所 控制的监控装置来实现对风机数据的采集、总结、分 析、处理，能够把温度传感器的信号同设置数据进行 计算、比较等一系列数据分析后,为该排风系统中担 任信号传送的传感器提供准确的数据,并找到最佳 运行指令,实现排风系统的智能化、自动化,不仅为 排风设备提供了安全保障，还节省了人力资源，使经 济效益得到最大化。 3.3触摸屏触摸屏 在排风控制系统的就地控制中安装触摸屏,主 要是为了提高排风系统的性能和效率。相对于具有 同样功能的操作台来说,触摸屏本身的尺寸较小,能 够占用的空间有限,并且触摸屏应用到控制当中，能 够直接提供系统运行的监控画面，能够直接提供系 统运行的监控画面，既能够实时的对运行数据进行 监控，还可以通过检测数据构成的曲面,实现排风系 统的自动报警功能以及信息归档,除此之外,还具有 通过案件实现控制的优化。 3.4上位机监控上位机监控 为了实现操作室的远程控制，需要在操作室安 下转第118页 2019 年“23 期（ （“ 580 期） ） 115 工程技术 Gon gche ngJishu 机械配套、加强安全防护等，减少负面影响因素，这 样既可以保障工程质量，也可以降低危险因素。 3结束语 综上所述，随着我国市政道路工程体系不断完 善,为了能够进一步发挥市政道路工程的综合效益, 必须要根据市政道路工程特点,保证工程建设质量, 同时还要针对市政道路工程施工质量影响因素，提 出相应的完善对策，包括加强责任体系建设、加强材 料管理、做好工作人员培训、加强环境管理工作，只 有从多个方面实现质量管理工作，才能够保障整体 工程的施工质量。 参考文献 [1] 肖振华.市政道路施工质量影响因素及控制方法研究[J], a川水泥,2018, 2, [2] 邱贵恒，刘族盛市政道路施工质量影响因素及控制方法研究[J],建材与装饰,2018,33. [3] 谢晓刚.市政道路施工质量影响因素及控制方法研究[A],建筑科技与管理学术交流会[C]. 2O18. [4] 洪英光.市政道路施工质量影响因素及控制方法研究[J].a川水泥,2018,6. 编辑张顺全 上接第115页 装1台具有操作作用的上位机，或者利用中控室原 有的电机监控上位机,不仅可以同电机运行数据联动 控制，还可以使上位机能够通过以太网和就地PLC进 行通讯，利用各种组态软件实现上位机远程控制，也可 以使就地触摸屏的实时数据在控制室中监视。 4研究方向 4.1发电发电 由于原来的分机处在改装风机的排风筒前 端，原装风机在改装分机的气流带动下可以高速 运转，利用电磁感应原理，使原有的风机改装为 发电机，发出的电通过转换、储存后可供厂区的 照明等。 4.2供热供热 使电机和风筒内的余热在冬季时排在泵房内, 增加环境温度，保证蓄电池等设备的安全平稳运行, 也可以在风筒内加装水暖管道，再通过电机将加热 的水输送到值班室、配电室等地，以达到冬季取暖和 生活用水的目的。 5结束语 综上所述，运用变频调速技术控制水泵驱动电 机的散热风机，其性能稳定可靠，在此基础上，降低 风机安装高度，改进风机降噪等措施，能够使风机获 得显著的使用价值和经济效益。再加之PLC自动控 制、触摸屏的应用和上位机的监控，给生产带来极大 的便利，同时也达到减少系统维护时间、提高生产效 率、减少成本、降低噪音等效果。 参考文献 [1] 王连军变频系统在催化三机组的应用[J].石油和化工设备,2016,19. [2] 李国平，胡鸣变频技术在锅炉风机上的应用[J],应用能源技术,2007,4. 编辑张顺全 2019 年“23 期 “ 580 期