CN204886560U - 一种用于冷轧主电机冷却风机的智能节电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种用于冷轧主电机冷却风机的智能节电系统，包括原系统既存的可编程控制器、冷轧主电机、冷轧主电机冷却风机、冷却风机驱动电机、热交换装置、可编程逻辑控制器、变频调速装置和温度传感装置，可编程逻辑控制器从原系统既存的可编程控制器中采集数据信息，并计算得出频率给定信号，传输至变频调速装置；变频调速装置接收频率给定信号，控制冷却风机驱动电机运转，并驱动冷轧主电机冷却风机输出相应量的风；冷轧主电机冷却风机对冷轧主电机进行冷却散热；热交换装置设置于冷轧主电机之上，对冷轧主电机进行冷却散热；温度传感装置对冷轧主电机工作环境温度进行检测，并将检测到的温度信号传送到可编程逻辑控制器。
Description
技术领域
[0001] 本实用新型涉及风机节能技术领域，具体涉及一种用于冷乳主电机冷却风机的智能节能系统。
背景技术
[0002]目前冷乳主电机冷却风机设计额定冷却风量一般是按照最快的乳制节奏和最难乳制工况进行设计和配置的，风机实际运行负荷在大多数工况下是远远低于额定负荷，严重偏离额定负载运行区，导致运行效率低下。主电机启动后，其冷却风机不随外界温度、负载、乳制节奏等条件的变化，24小时连续地以额定转速运行，导致大量电能的浪费，同时也增加了风机轴承的磨损，并且缩短了风叶寿命。
实用新型内容
[0003] 针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种用于冷乳主电机冷却风机的智能节电系统，以解决现有技术主电机冷却风机耗电量高的技术问题。
[0004] 本实用新型的采用以下的技术方案实现:
[0005] —种用于冷乳主电机冷却风机的智能节电系统，包括原系统既存的可编程控制器，还包括冷乳主电机、冷乳主电机冷却风机、冷却风机驱动电机、热交换装置、可编程逻辑控制器、变频调速装置和温度传感装置，其中，
[0006] 所述可编程逻辑控制器用以:
[0007] 从所述原系统既存的可编程控制器中采集数据信息，所述数据信息至少包括冷乳主电机的转矩电流和励磁电流数据；
[0008] 根据所述数据信息计算得出频率给定信号，并将所述频率给定信号传输至所述变频调速装置；
[0009] 所述变频调速装置用以接收所述可编程逻辑控制器的频率给定信号，控制所述冷却风机驱动电机运转，进而通过所述冷却风机驱动电机驱动所述冷乳主电机冷却风机输出相应量的风；
[0010] 所述冷乳主电机冷却风机用以对所述冷乳主电机进行冷却散热；
[0011] 所述热交换装置设置于所述冷乳主电机之上，并用以对所述冷乳主电机进行冷却散热；
[0012] 所述温度传感装置用以对所述冷乳主电机工作的环境温度进行检测，并将检测测到的温度转换为模拟量信号通过信号电缆传送到所述可编程逻辑控制器。
[0013] 进一步的，所述可编程逻辑控制器内设有温度和风量计算模块，所述温度和风量计算模块根据所述冷乳主电机的转矩电流和励磁电流数据计算得出所述冷乳主电机的发热量，结合所述温度传感装置反馈的环境温度，得到所述冷乳主电机所需的冷却风量，再根据所需的冷却风量计算出所述变频调速装置相应的运行频率。
[0014] 进一步的，所述热交换装置是水冷热交换器、风冷热交换器和水风热交换器中的任意一种。
[0015] 进一步的，所述热交换装置包括三个温度传感器，其中，两个所述温度传感器设置于进风口处，另外一个所述温度传感器设置于出风口处，且三个所述温度传感器的信号均连接至所述原系统既存的可编程控制器，用以监测所述冷乳主电机的温度状态。
[0016] 进一步的，所述可编程逻辑控制器通过所述通讯模块采集所述热交换装置内三个温度传感器的信号。
[0017] 进一步的，所述变频调速装置进线侧安装有进线断路器和电能表，当所述冷乳主电机冷却风机采用变频运行模式时，所述断路器合闸使得所述变频调速装置带电。
[0018] 进一步的，还包括旁路模块，所述旁路模块串联安装于所述冷乳主电机冷却风机原工频运行的电源主回路，同时与所述变频调速装置以及所述原系统既存的可编程控制器相连，用以在所述变频调速装置发生故障时接收来自所述变频调速装置发出的故障信号。
[0019] 优选的，所述旁路模块在接收到所述故障信号后，所述旁路模块导通，并将导通信号通过信号电缆以数字量信号的模式传送给所述原系统既存的可编程控制器，当所述原系统既存的可编程控制器接收到数字量信号后，发出指令将所述冷乳主电机冷却风机从变频运行模式切换至原有的工频运行模式
[0020] 进一步的，还包括人机交互界面，所述人机交互界面与所述可编程控制器连接，用以:
[0021] 通过选择按钮在所述变频运行模式和原有的工频运行模式之间进行选择；
[0022] 显示所述冷乳主电机冷却风机的运行模式、运行频率、实时温度的状态信息。
[0023] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下:
[0024] 本实用新型可以根据随负载变化的主电机转矩电流与励磁电流，计算定子与转子的温升、发热量以及所需的冷却风量，通过控制变频调速装置的输出频率来调节冷却风机的风量，并实时监控冷乳主电机绕组温度和热交换装置的进出口的冷却风温度，在确保冷乳主电机冷却要求和安全可靠运行的前提下，实现主电机冷却风机的智能节电运行。
附图说明
[0025]图1为本实用新型一种用于冷乳主电机冷却风机的智能节电系统的连接示意图。
[0026] 附图标号说明:1-冷乳主电机；2_冷乳主电机冷却风机；3_冷却风机驱动电机；4-热交换装置；5_可编程逻辑控制器；6_通讯模块；7_人机交互界面；8_变频调速装置；9-进线断路器；10_旁路模块；11_电能表；12_温度传感装置；13_原系统既存的可编程控制器。
具体实施方式
[0027] 以下将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本实用新型的一部分实例，并不是全部的实例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
[0028] 参见图1，本实用新型提供一种用于冷乳主电机冷却风机的智能节电系统，包括冷乳主电机1、冷乳主电机冷却风机2、冷却风机驱动电机3、热交换装置4、可编程逻辑控制器5、通讯模块6、人机交互界面7、变频调速装置8、进线断路器9、旁路模块10、电能表11、温度传感装置12和原系统既存的可编程控制器13。其中，
[0029] 所述可编程逻辑控制器5通过所述通讯模块6与所述原系统既存的可编程控制器13相连，用以:
[0030] 从所述原系统既存的可编程控制器13中采集数据信息，所述数据信息至少包括冷乳主电机I的转矩电流和励磁电流数据；
[0031] 根据所述数据信息计算得出频率给定信号，并将所述频率给定信号传输至所述变频调速装置8 ;
[0032] 所述变频调速装置8通过通讯电缆与所述可编程逻辑控制器5连接，用以接收所述可编程逻辑控制器5的频率给定信号，控制所述冷却风机驱动电机3运转，进而通过所述冷却风机驱动电机3驱动所述冷乳主电机冷却风机2输出相应量的风，本实施例中所述通讯电缆优选为Profibus-DP通讯电缆；
[0033] 所述冷乳主机电机I与所述冷乳主电机冷却风机2连接，用以对所述冷乳主电机I进行冷却散热；
[0034] 所述热交换装置4设置于所述冷乳主电机I之上，并用以对所述冷乳主电机I进行冷却散热，提升对所述冷乳主电机I的冷却效果。所述热交换装置4可以是水冷热交换器、风冷热交换器和水风热交换器中的任意一种，本实用新型不对此做特定的限定，以达到热量交换的技术效果即可。
[0035] 所述温度传感装置12安装于所述冷乳主电机冷却风机2附近，并与所述可编程逻辑控制器5相连，用以对所述冷乳主电机I工作的环境温度进行检测，并将检测到的温度转换为模拟量信号通过信号电缆传送到所述可编程逻辑控制器5。
[0036] 本实施例中所述热交换装置4包括三个温度传感器，其中，两个所述温度传感器设置于进风口处，另外一个所述温度传感器设置于出风口处，且三个所述温度传感器的信号均连接至所述原系统既存的可编程控制器13，用以监测所述冷乳主电机I的温度状态。所述可编程逻辑控制器5通过所述通讯模块6采集所述热交换装置4内三个温度传感器信号。
[0037] 在所述可编程逻辑控制器5内部设置相应的温度报警值和故障跳机值，以保证所述冷乳主电机I的安全稳定运行。同时，所述可编程逻辑控制器5内设有温度和风量计算模块，此模块根据随负载变化的主电机转矩电流与励磁电流，计算电机的发热量，再结合所述的温度传感器反馈的环境温度，得到所述冷乳主电机I所需的冷却风量，再根据风量计算出所述变频调速装置8相应的运行频率，并进一步给出频率给定信号。同时，所述可编程逻辑控制器5可根据采集的环境温度，优化风量计算模型。
[0038] 优选的，所述变频调速装置8进线侧安装有所述进线断路器9和所述电能表11。当所述冷乳主电机冷却风机2采用变频运行模式时，所述断路器9合闸使得所述变频调速装置8带电，以防止当所述冷乳主电机冷却风机2采用原工频运行模式时，变频调速装置8带电。其中，所述电能表11不但可以计量所述冷乳主电机冷却风机2变频运行模式下的电能消耗，而且可以计量冷乳主电机冷却风机2工频模式下的电能消耗。
[0039] 本智能节电系统还包括旁路模块，所述旁路模块10串联安装于所述冷乳主电机冷却风机2原工频运行的电源主回路，同时与所述变频调速装置8以及所述原系统既存的可编程控制器13相连，用以在所述变频调速装置8发生故障时接收来自所述变频调速装置8发出的故障信号。所述旁路模块10在接收到所述故障信号后，所述旁路模块10导通，并将导通信号通过信号电缆以数字量信号的模式传送给所述原系统既存的可编程控制器13，当所述原系统既存的可编程控制器13接收到数字量信号后，发出指令将所述冷乳主电机冷却风机2从变频运行模式切换至原有的工频运行模式，确保冷乳主电机冷却风机2的可靠运行。
[0040] 本智能节电系统还包括人机交互界面7，所述人机交互界面7与所述可编程控制器5连接，所述人机交互界面7设置有冷乳主电机冷却风机2的工频模式和变频运行模式的选择按钮，通过选择按钮在所述变频运行模式和原有的工频运行模式之间进行选择；所述人机交互界面7还可以显示所述冷乳主电机冷却风机2的运行模式、运行频率、实时温度等状态信息。
[0041] 本实用新型还提供上述冷乳主电机冷却风机智能节电系统的控制方法，包括以下步骤:
[0042] 步骤SOl:所述可编程逻辑控制器根据冷乳主电机转矩电流和励磁电流的历史数据，求取其相应的等效电流的均方根值，利用此等效电流的均方根值，采用最小二乘法离线拟合温升曲线函数；
[0043] 步骤S02:冷乳主电机运行时，所述可编程控制器通过所述通讯模块从原系统既存的可编程控制器采集冷乳主电机的转矩电流和励磁电流数据；
[0044] 步骤S03:所述可编程控制器根据离线拟合的温升曲线，将实时运行电流转化为等效电流的均方根值，得出任意时刻的电机温升，根据此电机温升，计算出所需的冷却风量;
[0045] 步骤S04:所述可编程逻辑控制器根据计算的结果给出频率给定信号发送至所述变频调速装置来调节冷乳主电机冷却风机的输出风量。
[0046] 步骤S05:所述可编程逻辑控制器通过所述温度传感装置采集所述冷乳主电机的工作环境的温度值、通过所述原系统既存的可编程控制器采集所述冷乳主电机的定子温度以及所述热交换装置的出风口和入风口的温度值，并将上述温度值先后与预先设定的各自阈值进行比较，若上述温度值中任一一项高于预先设定的相应阈值时，则所述人机交互界面显示报警信息，同时所述可编程逻辑控制器发送50HZ运行信号给所述变频调速装置。
[0047] 步骤S06:如果所述变频调速装置发生故障，所述旁路模块可以接收来自所述变频调速装置发出的故障信号，将所述冷乳主电机冷却风机从变频运行模式切换至原有的工频运行模式。
[0048] 虽然本实用新型已以实施例揭露如上，然其并非用以限制本实用新型，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，故本实用新型的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
Claims (9)
1.一种用于冷乳主电机冷却风机的智能节电系统，包括原系统既存的可编程控制器，其特征在于:还包括冷乳主电机、冷乳主电机冷却风机、冷却风机驱动电机、热交换装置、可编程逻辑控制器、变频调速装置和温度传感装置，其中， 所述可编程逻辑控制器用以: 从所述原系统既存的可编程控制器中采集数据信息，所述数据信息至少包括冷乳主电机的转矩电流和励磁电流数据； 根据所述数据信息计算得出频率给定信号，并将所述频率给定信号传输至所述变频调速装置； 所述变频调速装置用以接收所述可编程逻辑控制器的频率给定信号，控制所述冷却风机驱动电机运转，进而通过所述冷却风机驱动电机驱动所述冷乳主电机冷却风机输出相应量的风； 所述冷乳主电机冷却风机用以对所述冷乳主电机进行冷却散热； 所述热交换装置设置于所述冷乳主电机之上，并用以对所述冷乳主电机进行冷却散执.JtW ， 所述温度传感装置用以对所述冷乳主电机工作的环境温度进行检测，并将检测到的温度转换为模拟量信号通过信号电缆传送到所述可编程逻辑控制器。
2.如权利要求1所述的一种用于冷乳主电机冷却风机的智能节电系统，其特征在于，所述可编程逻辑控制器内设有温度和风量计算模块，所述温度和风量计算模块根据所述冷乳主电机的转矩电流和励磁电流数据计算得出所述冷乳主电机的发热量，结合所述温度传感装置反馈的环境温度，得到所述冷乳主电机所需的冷却风量，再根据所需的冷却风量计算出所述变频调速装置相应的运行频率。
3.如权利要求1所述的一种用于冷乳主电机冷却风机的智能节电系统，其特征在于，所述热交换装置是水冷热交换器、风冷热交换器和水风热交换器中的任意一种。
4.如权利要求1或3所述的一种用于冷乳主电机冷却风机的智能节电系统，其特征在于，所述热交换装置包括三个温度传感器，其中，两个所述温度传感器设置于进风口处，另外一个所述温度传感器设置于出风口处，且三个所述温度传感器的信号均连接至所述原系统既存的可编程控制器，用以监测所述冷乳主电机的温度状态。
5.如权利要求4所述的一种用于冷乳主电机冷却风机的智能节电系统，其特征在于，所述可编程逻辑控制器通过通讯模块采集所述热交换装置内三个温度传感器的信号。
6.如权利要求1所述的一种用于冷乳主电机冷却风机的智能节电系统，其特征在于，所述变频调速装置进线侧安装有进线断路器和电能表，当所述冷乳主电机冷却风机采用变频运行模式时，所述断路器合闸使得所述变频调速装置带电。
7.如权利要求1所述的一种用于冷乳主电机冷却风机的智能节电系统，其特征在于，还包括旁路模块，所述旁路模块串联安装于所述冷乳主电机冷却风机原工频运行的电源主回路，同时与所述变频调速装置以及所述原系统既存的可编程控制器相连，用以在所述变频调速装置发生故障时接收来自所述变频调速装置发出的故障信号。
8.如权利要求7所述的一种用于冷乳主电机冷却风机的智能节电系统，其特征在于，所述旁路模块在接收到所述故障信号后，所述旁路模块导通，并将导通信号通过信号电缆以数字量信号的模式传送给所述原系统既存的可编程控制器，当所述原系统既存的可编程控制器接收到数字量信号后，发出指令将所述冷乳主电机冷却风机从变频运行模式切换至原有的工频运行模式。
9.如权利要求1所述的一种用于冷乳主电机冷却风机的智能节电系统，其特征在于，还包括人机交互界面，所述人机交互界面与所述可编程控制器连接，用以: 通过选择按钮在变频运行模式和原有的工频运行模式之间进行选择； 显示所述冷乳主电机冷却风机的运行模式、运行频率、实时温度的状态信息。
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2015
- 2015-08-28 CN CN201520661687.3U patent/CN204886560U/zh active Active
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