關(guān)于風(fēng)機的變頻調(diào)速電路設(shè)計與應(yīng)用

1、(這是關(guān)于變頻器,以及如何將變頻器運用于風(fēng)機上目前在我國各行各業(yè)的各類機械與電氣設(shè)備中與風(fēng)機水泵配套的電機約占全國電機裝機量的60%,耗用電能約占全國發(fā)電總量的三分之一。特別值得一提的是,大多數(shù)風(fēng)機、水泵在使用過程中都存在大馬拉小車的現(xiàn)象,加之因生產(chǎn)、工藝等方面的變化,需要經(jīng)常調(diào)節(jié)氣體和液體的流量、壓力、溫度等;目前,許多單位仍然采用落后的調(diào)節(jié)檔風(fēng)板或閥門開啟度的方式來調(diào)節(jié)氣體或液體的流量、壓力、溫度等。這實際上是通過人為增加阻力的方式,并以浪費電能和金錢為代價來滿足工藝和工況對氣體、液體流量調(diào)節(jié)的要求。這種落后的調(diào)節(jié)方式,不僅浪費了寶貴的能源,而且調(diào)節(jié)精度差,很難滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)及服務(wù)等方

2、面的要求,負(fù)面效應(yīng)十分嚴(yán)重。變頻調(diào)速器的出現(xiàn)為交流調(diào)速方式帶來了一場革命。隨著近十幾年變頻技術(shù)的不斷完善、發(fā)展。變頻調(diào)速性能日趨完美,已被廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域的交流調(diào)速。為企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟效益,推動了工業(yè)生產(chǎn)的自動化進程。變頻調(diào)速用于交流異步電機調(diào)速,其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過以往任何交、直流調(diào)速方式。而且結(jié)構(gòu)簡單,調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、安裝調(diào)試使用方便、保護功能完善、運行穩(wěn)定可靠、節(jié)能效果顯著,已經(jīng)成為交流電機調(diào)速的最新潮流。二.變頻節(jié)能原理:1. 風(fēng)機運行曲線采用變頻器對風(fēng)機進行控制,屬于減少空氣動力的節(jié)電方法,它和一般常用的調(diào)節(jié)風(fēng)門控制風(fēng)量的方法比較,具有明顯的節(jié)電效果。由圖可以說明其節(jié)電原理:

3、圖中,曲線(1為風(fēng)機在恒定轉(zhuǎn)速n1下的風(fēng)壓一風(fēng)量(HQ特性,曲線(2為管網(wǎng)風(fēng)阻特性(風(fēng)門全開。曲線(4為變頻運行特性(風(fēng)門全開假設(shè)風(fēng)機工作在A點效率最高,此時風(fēng)壓為H2,風(fēng)量為Q1,軸功率N1與Q1、H2的乘積成正比,在圖中可用面積AH2OQ1表示。如果生產(chǎn)工藝要求,風(fēng)量需要從Q1減至Q2,這時用調(diào)節(jié)風(fēng)門的方法相當(dāng)于增加管網(wǎng)阻力,使管網(wǎng)阻力特性變到曲線(3,系統(tǒng)由原來的工況點A變到新的工況點B運行。從圖中看出,風(fēng)壓反而增加,軸功率與面積BH1OQ2成正比。顯然,軸功率下降不大。如果采用變頻器調(diào)速控制方式,風(fēng)機轉(zhuǎn)速由n1降到n2,根據(jù)風(fēng)機參數(shù)的比例定律,畫出在轉(zhuǎn)速n2風(fēng)量(QH特性,如曲線(4所

4、示?？梢娫跐M足同樣風(fēng)量Q2的情況下,風(fēng)壓H3大幅度降低,功率N3隨著顯著減少,用面積CH3OQ2表示。節(jié)省的功率N=(H1-H3×Q2,用面積BH1H3C表示。顯然,節(jié)能的經(jīng)濟效果是十分明顯的。2.風(fēng)機在不同頻率下的節(jié)能率風(fēng)機是傳送氣體的機械設(shè)備,是將電動機的軸功率轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w的機械能的一種機械。從流體力學(xué)原理得知,風(fēng)機風(fēng)量與電機轉(zhuǎn)速功率相關(guān):風(fēng)機的風(fēng)量與風(fēng)機的轉(zhuǎn)速成正比,風(fēng)機的風(fēng)壓、風(fēng)機水泵的轉(zhuǎn)速的平方成正比,風(fēng)機的軸功率等于風(fēng)量與風(fēng)壓的乘積,故風(fēng)機的軸功率與風(fēng)機水泵的轉(zhuǎn)速的二次方成正比(即風(fēng)機的軸功率與供電頻率的二次方成正比頻率f(HZ 轉(zhuǎn)速N% 流量Q% 軸功率P% 節(jié)電率50

5、100% 100% 100% 0.00%45 90% 90% 72.9% 27.10%40 80% 80% 51.2% 48.80%35 70% 70% 34.3% 65.70%30 60% 60% 21.6% 78.40%25 50% 50% 12.5% 87.50%根據(jù)上述原理可知改變風(fēng)機水泵的轉(zhuǎn)速就可改變風(fēng)機的功率。例如:將供電頻率由50Hz降為45Hz,則P45/P50=453/503=0.729,即P45=0.729P50 將供電頻率由50 Hz降為40Hz,則P40/P50=403/503=0.512,即P40=0.512P50 冶煉爐風(fēng)機的變頻節(jié)能改造:冶煉爐的變頻節(jié)能改造通常是

6、指對冶煉爐風(fēng)機的變頻節(jié)能改造。冶煉爐風(fēng)機在設(shè)計時是按最大工況來考慮的,在實際使用中有很多時間風(fēng)機都需要根據(jù)實際工況進行調(diào)節(jié),傳統(tǒng)的做法是用開關(guān)風(fēng)門、閥門的方式進行調(diào)節(jié),這種調(diào)節(jié)方式增大了供風(fēng)、供水系統(tǒng)的節(jié)流損失,在啟動時還會有啟動沖擊電流,且對系統(tǒng)本身的調(diào)節(jié)也是階段性的,調(diào)節(jié)速度緩慢,減少損失的能力很有限,也使整個系統(tǒng)工作在波動狀態(tài);而通過在鍋爐風(fēng)機上加裝變頻調(diào)速器(裝置則可一勞永逸的解決好這些問題,可使系統(tǒng)工作狀態(tài)平緩穩(wěn)定,并可通過變頻節(jié)能收回投資。冶煉爐的變頻改造方案一例如下:目前冶煉爐風(fēng)機的裝機概況:132KW,185KW。風(fēng)機采用一拖二(即一臺變頻器配兩臺電機的配置方式,保留原工頻系統(tǒng)

7、且與變頻系統(tǒng)互為備用,一般情況下的調(diào)節(jié)方式均為開環(huán)調(diào)節(jié)。三.投資與節(jié)能:變頻節(jié)能系統(tǒng)(裝置在各類調(diào)速系統(tǒng)中使用時其節(jié)能效果對于單臺設(shè)備可做到20-55%,在風(fēng)機這類設(shè)備的一般應(yīng)用的節(jié)能效果平均也可做到20-50%,在未受到其它因素的影響的情況下一般可取平均值,這些節(jié)能效果平均值是由實際應(yīng)用中得到,權(quán)威性數(shù)據(jù)可由市場上公開出售的資料(書查到;通過這些數(shù)據(jù)再進行一些簡單的投資回收率的計算可知:變頻節(jié)能系統(tǒng)(裝置的投資回收期一般為15-36個月(這是經(jīng)驗值也是權(quán)威數(shù)據(jù)。四.系統(tǒng)說明:貴廠引風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)在采用一臺132KW,一臺185KW兩臺風(fēng)機運行,正常工作為一備一用,風(fēng)力不夠時啟動大功率的185KW風(fēng)

8、機,直制兩臺全部運轉(zhuǎn),為最大功率。變頻改造后采用一臺185KW的變頻器,拖動兩臺風(fēng)機。跟具現(xiàn)場工藝要求,經(jīng)過外部的信號的采集處理,通過變頻自動拖動風(fēng)機,達到工藝對風(fēng)量需求。改造后的系統(tǒng)可以從0到到該系統(tǒng)原的最大值自動調(diào)節(jié)。并可保證原系統(tǒng)正常工作,在變頻系統(tǒng)出現(xiàn)故障或檢修時,自動切換到原系統(tǒng)工作。目前風(fēng)機由于使用以前舊的控制技術(shù),控制系統(tǒng)不能按要求及時的傳遞信號,經(jīng)常造成管道風(fēng)壓不足和無法正常工作,嚴(yán)重影響了正常的生產(chǎn)。除了控制系統(tǒng)外,整個風(fēng)機應(yīng)該是一個很好的系統(tǒng)。根據(jù)我公司對此項目的改造,一方面可以極大發(fā)揮的能力提風(fēng)機高工作效率,另一方面,可以很好的節(jié)約能源更好的再次利用,使其發(fā)揮更大效能。改

9、造的內(nèi)容是更新現(xiàn)有控制系統(tǒng)、增加變頻裝置和調(diào)節(jié)反饋環(huán)節(jié),處理,控制等系統(tǒng)。技術(shù)路線根據(jù)現(xiàn)場實地考察,查明主控設(shè)備主要有:a三相風(fēng)機泵185KW 一臺b三相風(fēng)機泵132KW 一臺目前該風(fēng)機在使用過程中,工作情況良好。風(fēng)機系統(tǒng)改造目的是更新原控制系統(tǒng)和配備相應(yīng)的變頻設(shè)備和帶通訊調(diào)節(jié),反饋,處理,控制等系統(tǒng)。控制系統(tǒng)的主要原因,是由于現(xiàn)用控制系統(tǒng)比較落后不能很好的發(fā)揮其能效,另一個原因是能耗太高。新的控制系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)代變頻技術(shù)和速度比值控制系統(tǒng)實現(xiàn)兩臺電機的速度控制。將具備穩(wěn)定可靠的優(yōu)良特點,并在保持原控制功能不變的條件下,增加壓力調(diào)節(jié)器可時時觀測現(xiàn)場風(fēng)壓壓力,按照用戶要求快速響應(yīng),便于操作。變頻器使用一拖二與兩風(fēng)機相連,采用工、變頻切換和PID調(diào)節(jié)控制,準(zhǔn)確測量管道內(nèi)的風(fēng)壓。八