变频器在风机风量调节中的应用

1、变频与调速EM CA2008,35(1变频器在风机风量调节中的应用张秉祺(核工业理化工程研究院,天津300180摘要:讨论了变频器在气力吸运系统中的应用。对变频器改变高压风机的转速来控制风量以达到节约能源的原理进行简要说明。关键词:变频调速;高压风机;送风调节中图分类号:T M921.51;TH44文献标识码:B文章编号: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引言工厂生产中运送粉状物料主要有三种方法:传送带、提升机、气力吸运系统。由于气力吸运系统运送物料速度快、流量大,所以一般工厂都采用此方法。高压风机是气力吸运系统必需的动力设备。根据工艺要求,风机风量控制应随物料流量的变化而相应变化,以

4、保证物料不堵不掉,维持生产的正常运转。目前工厂中普遍采用恒速控制风量,即高压风机的速度不变,改变风门调节风量。该方法能耗大。如果采用变频器,改为调速控制,调节高压风机的速度以改变风量,将减少能耗,可提高经济效益。1变频器调速工作原理变频器是可以改变频率和电压的电源。变频器采用交2直2交变换原理,将电网三相交流电经过三相桥式整流成脉动直流;再通过电解电容和电感滤波成平滑直流;最后通过逆变器,逆变成电压和频率可调的三相交流电。电机转速随频率变化而变化,因此改变电源频率就能改变电动机转速。在变频器、电动机、风机构成的传动系统中,通过改变电源频率来改变电动机的转速,进而调节风量,实现风机的变频调速控制

5、。2调速控制风量的节能原理与风门控制风量方式相比,采用调速控制风量有着明显的节能效果。通过图1的风机特性曲线可以说明其节能原理。图中,曲线1为风机在恒速n1下的风压2风量(H2Q特性;曲线2为管网风阻特性(风门开度全开。设工作点为A,输出风量Q1为100%,此时风机轴功率N1同Q1与H1的乘积即面积AH1OQ1成正比。根据工艺要求,风量从Q1降至Q2有两种控制方法。(1风门控制。风机转速不变,调节风门(开度减小,即增加管网阻力,使管网阻力特性变到曲线3,系统工作点由A移到B。由图1可见,此时风压反而增加,轴功率N2与面积B H2OQ2成正比,大小与N1差不多。(2调速控制。风机转速由n1降到n

6、2,根据风机参数的比例定律,画出转速n2下的风压2风量(H2Q特性,如曲线4;工作点由原来的A点移到C点。可见在相同风量Q2的情况下,风压H3大幅度降低,面积CH3OQ2也显著减少;节省的功率损耗N同Q2与H的乘积面积成正比,因而32008,35(1变频与调速EM CA 节能效果十分明显。 图1风机的特性曲线由流体力学可知:风量与转速的一次方成正比;风压与转速的平方成正比;轴功率与转速的三次方成正比。当风量减少,风机转速下降时,其功率降低很多。例如,风量下降到80%,转速也下降到80%,轴功率将下降到额定功率的51%;如果风量下降到50%,功率将下降到额定功率的12.5%。考虑到附加控制装置效

7、率的影响,这个节电数是很可观的。3变频调速控制的优点变频控制的优点除节能外,还有以下几点:(1精确的速度控制。变频器输出频率的精确度和分辨率都达到0.01Hz 。也就是说,1对磁极的电动机,转速可以以每分钟不到1转的速率调节。因此,在工厂中可以根据物料流量的变化,精确地控制风机风量,既保证物料不堵不掉,又保证可靠的运行在最低转速,达到尽可能大的节能效果。(2软起动。变频器输出频率可以连续地从0到50Hz 之间变化,变化速率可以根据工艺要求设定,因此高压风机可以实现软起动。通常高压风机容量都较大(45k W 以上,直接起动时冲击电流很大(57倍额定电流值,造成对电网的干扰,同时对电网容量的要求也

8、相应增加;即使安装附加的起动装置,冲击电流仍然相当大。而软起动是平稳的,没有冲击电流,从根本上解决了大容量电动机的起动问题。(3完善的保护功能。变频器的保护功能很强,在运行过程中能随时监测到各种故障,显示故障类别(如电网电压降低,缺相,模块过热,过载,直流过电压,欠电压等,并立即封锁输出电压。这种自我保护的功能,不仅保护了变频电源,还保护了电机不被损坏。(4操作简单可靠。变频器操作十分简单,通过按键就能设置各种参数、完成起动和停机操作,特别是简化了风机起动的操作过程。由电网直接供电的电动机2风机传动系统,起动前必须将风门全部关闭,待起动完成后,再将风门逐渐打开至适当的位置(该位置必须有相当的“风量欲量”,不可能适度。而对变频器2电动机2风机的传动系统,风机风门始终在全开位置,不需要调节风门,只要操作按钮就能完成起动和精确的速度控制。4结语变频控制除上述优点外,还降低了电机的损坏率,延长了使用寿命,这同样也是一种节能,为厂家间接带来了经济效益。推广应用变频调速控制技术,提