吴云溪
摘要：循环冷却水是注塑车间的生产命脉，为降低系统的能耗，合理设计注塑车间冷却水系统至关重要。本文结合工程实际，分析了注塑车间循环冷却水系统采用VVVF驱动水泵以及在车间换热设备管路上安装自控阀的节能原理，提出了设计方案，取得了显著的节能效果。
关键词：注塑车间；循环冷却水系统；节能设计
中图分类号：TB657.5文献标识码：B
循环冷却水是注塑车间的生产命脉，它主要供给冷水机、注塑机油冷却器及料筒冷却器等换热设备，以达到注塑工艺对温度控制的要求及保证注塑机液压系统的正常运行。为降低系统的能耗，合理设计注塑车间冷却水系统至关重要。
一、循环冷却水系统的组成
注塑车间循环冷却水系统设置冷热两个贮水池，其中热水池及水泵设在地面，冷却塔及冷水池设在屋顶。循环水流程见图1。
二、循环水泵的节能运行设计
循环水泵控制系统的设计是系统节能运行设计的关键。变频器被越来越多地用于水泵的变速调节，这不仅是因为其方便可靠，而且节能。水泵采用变频调速会改变其工作点及性能参数，而性能参数的变化与管路特性有关，如图2所示。由于电动机和水泵的规格限制，水泵的工作特性并不能与管路阻力特性完全匹配，若以调节阀使其配合，将导致部分压力浪费在调节阀上。而变频调速的无级平滑性可使系统工作在最佳点，如图中的A点、A′点为水泵的工作点，此时水泵所需的轴功率为P=qvp/η。
本车间装有两台水泵，采用PLC控制的VVVF水泵调速系统。以循环泵方式运行时，可实现两台泵定时轮换，以免备用泵长期不用而锈死。循环水泵的电气控制如图3所示。
水泵型号为200S63的双吸离心泵，电机额定功率75kW；采用富士PWM电压型变频器，型号为FRN75P9S4JE。水泵控制系统根据高位水池水位变化选择了30、40、50Hz三种频段运行，以避免水泵的频繁启动和停机。
使用变频调速控制水泵运行，经济效益明显。电机启动特性得到改善，启动电流小于1.5倍额定电流，实现了软启动；水泵电机工作电流从110A下降至60~90A，功耗减少；电机温升明显下降，同时减少了机械磨损，维修工作量大大减少；变频器保护功能可靠，消除了电机因过载或单相运行而烧坏的现象。
三、换热设备管路上安装自控阀
注塑车间的冷水机、油冷却器及料筒冷却器等换热设备的冷却水节能普遍被忽视。单台冷水机的制冷压缩机是间断运行的，当冻水温度低于设定温度时，压缩机即停止运行，而此时冷凝器可能并不需要换热；高于设定温度时，压缩机就会延时启动。基于冷水机的上述运行特点，可在每台冷水机的冷却水回路上安装控制阀。压缩机运转前，开启阀门使冷却水回路畅通；停机时，关闭冷却水阀门。可选用ZSBC型气动活塞式切断阀，其动作由压缩机主接触器的一对辅助触点控制，方案简单可靠。注塑机油冷却器、料筒冷却器的冷却水回路加装的电磁阀则根据油温和料筒温度分别进行通断控制。
冷却水回路加装自控阀后，大大减少了用水量，达到了节能目的，并缓解了多台注塑机同时工作或增加注塑机数量而引起循环水量供应不足的状况。
自安装自动控制阀以来，循环水泵平均电耗从120.6kW"h/t塑料降至82.03kW"h/t塑料，节电32%。按每年3120t的塑料注塑量计算，年可节电约11.84万kW"h，节能效果明显。
参考文献：
朱聘冠．换热器原理及计算．北京：清华大学出版社，1987.
冯垛生．电力变频调速与节能．贵阳：贵州科技出版社，1992.
富士变频器FRENIC5000系说明手册．富士株式会社，1999.