變頻器在風機風量調(diào)節(jié)中的應用

1、變頻與調(diào)速EM CA2008,35(1變頻器在風機風量調(diào)節(jié)中的應用張秉祺(核工業(yè)理化工程研究院,天津300180摘要:討論了變頻器在氣力吸運系統(tǒng)中的應用。對變頻器改變高壓風機的轉(zhuǎn)速來控制風量以達到節(jié)約能源的原理進行簡要說明。關(guān)鍵詞:變頻調(diào)速;高壓風機;送風調(diào)節(jié)中圖分類號:T M921.51;TH44文獻標識碼:B文章編號:167326540(20080120030202Appli ca ti on of I nverter i n Forced2D raft Con trol on D raught Fan sZHAN G B ing2qi(Research I nstitute of Phy

2、sical and Che m ical Engineering of Nuclear I ndustry,Tianjin300180,ChinaAbstract:The app licati on of inverter in the sucti on p ressure pneu matic conveying syste m in the fact ory is dis2 cussed,and shortly exp laining the p rinci p le that the inverter can contr ol the amount of wind by changing

3、 the r otate s peed of high p ressure bl ower in order t o econom ize energy s ources.Key words:frequency con trol of m otor speed;h i gh pressure draught fan s;forced2draft con trol0引言工廠生產(chǎn)中運送粉狀物料主要有三種方法:傳送帶、提升機、氣力吸運系統(tǒng)。由于氣力吸運系統(tǒng)運送物料速度快、流量大,所以一般工廠都采用此方法。高壓風機是氣力吸運系統(tǒng)必需的動力設備。根據(jù)工藝要求,風機風量控制應隨物料流量的變化而相應變化,以

4、保證物料不堵不掉,維持生產(chǎn)的正常運轉(zhuǎn)。目前工廠中普遍采用恒速控制風量,即高壓風機的速度不變,改變風門調(diào)節(jié)風量。該方法能耗大。如果采用變頻器,改為調(diào)速控制,調(diào)節(jié)高壓風機的速度以改變風量,將減少能耗,可提高經(jīng)濟效益。1變頻器調(diào)速工作原理變頻器是可以改變頻率和電壓的電源。變頻器采用交2直2交變換原理,將電網(wǎng)三相交流電經(jīng)過三相橋式整流成脈動直流;再通過電解電容和電感濾波成平滑直流;最后通過逆變器,逆變成電壓和頻率可調(diào)的三相交流電。電機轉(zhuǎn)速隨頻率變化而變化,因此改變電源頻率就能改變電動機轉(zhuǎn)速。在變頻器、電動機、風機構(gòu)成的傳動系統(tǒng)中,通過改變電源頻率來改變電動機的轉(zhuǎn)速,進而調(diào)節(jié)風量,實現(xiàn)風機的變頻調(diào)速控制

5、。2調(diào)速控制風量的節(jié)能原理與風門控制風量方式相比,采用調(diào)速控制風量有著明顯的節(jié)能效果。通過圖1的風機特性曲線可以說明其節(jié)能原理。圖中,曲線1為風機在恒速n1下的風壓2風量(H2Q特性;曲線2為管網(wǎng)風阻特性(風門開度全開。設工作點為A,輸出風量Q1為100%,此時風機軸功率N1同Q1與H1的乘積即面積AH1OQ1成正比。根據(jù)工藝要求,風量從Q1降至Q2有兩種控制方法。(1風門控制。風機轉(zhuǎn)速不變,調(diào)節(jié)風門(開度減小,即增加管網(wǎng)阻力,使管網(wǎng)阻力特性變到曲線3,系統(tǒng)工作點由A移到B。由圖1可見,此時風壓反而增加,軸功率N2與面積B H2OQ2成正比,大小與N1差不多。(2調(diào)速控制。風機轉(zhuǎn)速由n1降到n

6、2,根據(jù)風機參數(shù)的比例定律,畫出轉(zhuǎn)速n2下的風壓2風量(H2Q特性,如曲線4;工作點由原來的A點移到C點?？梢娫谙嗤L量Q2的情況下,風壓H3大幅度降低,面積CH3OQ2也顯著減少;節(jié)省的功率損耗N同Q2與H的乘積面積成正比,因而32008,35(1變頻與調(diào)速EM CA 節(jié)能效果十分明顯。 圖1風機的特性曲線由流體力學可知:風量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比;風壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比;軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。當風量減少,風機轉(zhuǎn)速下降時,其功率降低很多。例如,風量下降到80%,轉(zhuǎn)速也下降到80%,軸功率將下降到額定功率的51%;如果風量下降到50%,功率將下降到額定功率的12.5%?？紤]到附加控制裝置效

7、率的影響,這個節(jié)電數(shù)是很可觀的。3變頻調(diào)速控制的優(yōu)點變頻控制的優(yōu)點除節(jié)能外,還有以下幾點:(1精確的速度控制。變頻器輸出頻率的精確度和分辨率都達到0.01Hz 。也就是說,1對磁極的電動機,轉(zhuǎn)速可以以每分鐘不到1轉(zhuǎn)的速率調(diào)節(jié)。因此,在工廠中可以根據(jù)物料流量的變化,精確地控制風機風量,既保證物料不堵不掉,又保證可靠的運行在最低轉(zhuǎn)速,達到盡可能大的節(jié)能效果。(2軟起動。變頻器輸出頻率可以連續(xù)地從0到50Hz 之間變化,變化速率可以根據(jù)工藝要求設定,因此高壓風機可以實現(xiàn)軟起動。通常高壓風機容量都較大(45k W 以上,直接起動時沖擊電流很大(57倍額定電流值,造成對電網(wǎng)的干擾,同時對電網(wǎng)容量的要求也

8、相應增加;即使安裝附加的起動裝置,沖擊電流仍然相當大。而軟起動是平穩(wěn)的,沒有沖擊電流,從根本上解決了大容量電動機的起動問題。(3完善的保護功能。變頻器的保護功能很強,在運行過程中能隨時監(jiān)測到各種故障,顯示故障類別(如電網(wǎng)電壓降低,缺相,模塊過熱,過載,直流過電壓,欠電壓等,并立即封鎖輸出電壓。這種自我保護的功能,不僅保護了變頻電源,還保護了電機不被損壞。(4操作簡單可靠。變頻器操作十分簡單,通過按鍵就能設置各種參數(shù)、完成起動和停機操作,特別是簡化了風機起動的操作過程。由電網(wǎng)直接供電的電動機2風機傳動系統(tǒng),起動前必須將風門全部關(guān)閉,待起動完成后,再將風門逐漸打開至適當?shù)奈恢?該位置必須有相當?shù)摹帮L量欲量”,不可能適度。而對變頻器2電動機2風機的傳動系統(tǒng),風機風門始終在全開位置,不需要調(diào)節(jié)風門,只要操作按鈕就能完成起動和精確的速度控制。4結(jié)語變頻控制除上述優(yōu)點外,還降低了電機的損壞率,延長了使用壽命,這同樣也是一種節(jié)能,為廠家間接帶來了經(jīng)濟效益。推廣應用變頻調(diào)速控制技術(shù),提