流变频调速器在熔窑热工控制中应用

 摘要：本文从窑炉助燃风流量控制中变频器与调节蝶阀的选用方案比较入手，通过应用实例，介绍变频器一些基本性能，节能、易操作特点及选用注意事项，为扩大变频器在瓶罐玻璃工厂应用提供参考。

关键词：变频器 应用推广

一 前言

     交流变频调速技术是一项具有八十年代中期国际水平的技术。采用交流电动机变频调速器（以下简称变频器）控制工业过程中的风机、水泵，则是这项技术的具体应用。这项技术在一些行业已得到推广和应用，普遍使用效果较好。我们于九二年及其以后的设计中采用这项技术，解决熔窑助燃风流量的控制问题。经过实际使用，效果比较理想。以下是我们在应用过程中的一些体会。

二 变频器应用中的利与弊

     以重油为燃料的玻璃熔窑热工控制中，助燃风流量闭环控制系统，是构成炉温、油、风串级比值调节（或双交叉调节）系统的一个重要组成部分。助燃风流量控制就执行装置来说，目前有两种控制方式供选择：一种是采用蝶阀进行截流式控制；另一种是采用变频器，进行变频调速的控制。这两种方式均有应用的实例。在我们设计过的瓶罐玻璃工厂中，有几条引进生产线，自控系统随熔窑引进，其中助燃风流量控制执行装置采用的是调节风门（Regurated Flap），其结构和动作原理同国内蝶阀，已使用多年。我们自行设计的熔窑控制系统则采用变频器作为助燃风流量控制的执行装置。为什么我们自己设计的助燃风流量控制系统采用变频器呢？这是我们根据玻璃工厂工艺情况和变频器的特点经过分析后得出结果。下面是我们采用变频器的一些看法。

    １ 有利因素：

    （１) 采用变频器控制风机、水泵是一项成熟的技术，在别的行业已有应用成功的实例。

    （２）节能。据资料介绍，变频器节能效果理论计算高可达50%，平均达41%。由于调节蝶阀是靠压差来调节的，因此约有压差的三分之一的能量作为压力损失消耗，而变频器自身功耗仅占总功率3%左右。采用变频器的控制方案，助燃风风机扬程可以往低选型。

    （３）不占用直管段。众所周知，瓶罐玻璃厂熔窑助燃风管路系统特点是

    口径大、主管道的直管段较短，主管道要同时满足检测仪表和执行装置的直管

    段比较困难。根据我们设计的助燃风管路情况看，送风主管路的管道长短不一。例如长的可达7米，管道内径450mm，约合16D；短的只有1米，管道内径700mm，约合1.4D ；一般以2~4米为多，在相应管径下约合4~6D。根据常用的气体流量测量装置对直管段要求情况看，以均速管的要求较低，据产品说明书介绍，最有利的管路结构情况下（同一平面内有一个900弯头或三通），上游侧（以下称前）需7D，下游侧（以下称后）需3D，有的样本给出最低直管段要求为前2D，后2D。从多数的助燃风送风侧管路情况看，均速管需前7D，后3D，否则将达不到均速管所给出1%的测量精度指标。而涡街流量计，至少需前10D，后5D，才能保证1%的测量精度。对于仅有4~8D直管段情况下，若再安装自身厚度约0.3米的蝶阀的话，相当于插入了一个阻力元件，则连4~8D直管段也没有了，均速管流量计的直管段不能满足要求，则直接影响测量精度，甚至将无法保证测量结果准确性。在近年来的设计中，采用了在吸风口侧装设吸风管道，将检测元件安装在吸风管道上的做法，直管段比较容易满足。但受到工艺条件的限制，并非每个厂都能做到。采用变频器方案，由于没有管路阻力元件，相对于采用蝶阀的方案来说有利一些。

    （４）变频器安装方便，易于操作。由于调节蝶阀是嵌装在助燃风管道的上，一般安装在距地面2米~7米的空间，安装和检修不方便，管径助燃风风量，最大流量18000m3/h，配用电机功率7.5KW 。流量通过均速管流量计检测，测量的差压值经差压变送器转换4~20mA信号，由配电器转换成1~5V信号送微机系统，由微机系统输出4~20mA信号进入变频器，通过变频器去改变助燃风机电机转速，从而达到改变风量目的。

    变频器采用日本富士（FUJI）公司产品，型号为FRN7.5G9S-4JE，规格为：装置容量14KVA，配接电机7.5KW ，输出频率0~400Hz，最大输出电流18A，输入电压为三相380V，50Hz。这种机型主控板采用双32位CPU，PWM技术，输出功率元件采用IGBT（绝缘栅双极型晶体管）模块。变频器操作面板采用一块键板（KEYPAD），键板通过一个插接口与变频器相连，辅以螺钉紧固。键板上有LED显示、液晶显示及八个软键，LED显示输出电压、电流、频率、电机转速、转矩等运行参数，液晶显示程序步及设定参数。键板亦可以通过变频器上的RS-232C接口，利用选件－电缆将键板远拉至10米处进行远方操作。变频器上除0~10V或4~20mA输入、外部电位器设定输入、频率输出（0~60Hz，脉冲或模拟方式）、报警输出等连接端子外，还有外部制动等连接端子用于其他用途，由于助燃风控制系统上较少采用，故不一一罗列，具体可参考有关说明书。

    变频器的安装位置设在风机旁的混凝土立柱上，操作和观察很方便。

    为了保证变频器的正常运行，将其置于带门锁、两侧有散热孔的保护箱内。

    以下是现场对变频器联机调试时测试得到的一组数据，列表１如下。

    调节器手操

     20%

     35%

     50%

     60%

     75%

     80%

     90%

     100%

    输出值（mA）

     7.2

     9.6

     12

     13.6

     16

     16.8

     18.4

     20

    输出频率（z）

     9.15

     16.7

     24.18

     29.25

     36.75

     39.25

     44.34

     .34

    输出电流(A)

     6.06

     6.17

     6.45

     6.85

     7.84

     8.34

     9.36

     10

    输出电压(V)

     69

     126

     182

     221

     276

     295

     334

     372

    转速（red/m）

     183

     334

     483.5

     584.2

     734.2

     785.6

     887.2

    转矩

     9

     14

     20

     26

     36

     41

     50

     61

    测量风量（m3/h）

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