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风机节能控制系统的设计及应用 桑 宁 (山东钢铁股份有限公司莱芜分公司型钢厂，271104) 摘要加热炉风机电气控制系统的改造，解决了原有设备的浪费电能的问题，同时也完成了自动控制频率，从而 保证了加热炉风机的稳定运行，增加了节约电能的效率，并且为生产带来了很好的效益。 关键词 风机软起动器加热炉变频器 O 前言 型钢厂小型轧钢车间加热炉风机一直采用软启动器控制。其作用主要用于加热炉煤气及空气的引风 及鼓风。随着风机的使用，该设备出现了无法控制风量大小，及浪费电能等问题。本文着重就对加热炉鼓 风机、引风机电气控制系统改造的优化改造进行阐述，经现场使用，已经取得较好的效果。 1 原风机电气控制系统的构造及工作原理 1．1 主要系统结构 风机电气控制系统主要由以下部分组成，如图1所示。 图1 原风机电气控制系统图 1．2工作原理 主要采用西普软起动器来控制电机的起动，并且采用远程控制电机的起停。加热炉煤气及空气管道的风 量大小主要由煤气及空气管道的电动调节阀来控制管道的开口度来改变风量，这实际上是通过人为增加阻力 的方式，并以浪费电能和金钱为代价来满足工艺和工况对气体流量调节的要求。这种落后的调节方式，不仅浪 费了宝贵的能源，而且调节精度差，很难满足现代化工业生产及服务等方面的要求，负面效应十分严重。 2 存在问题 目前在我国各行各业的各类机械与电气设备中与风机配套的电机约占全国电机装机量的60％，耗用电 264 能约占全国发电总量的三分之一。风机都需要根据实际工况进行调节，传统的做法是用开关风门、阀门的 方式进行调节，这种调节方式增大了供风系统的节流损失，在启动时还会有启动冲击电流，且对系统本身的 调节也是阶段性的，调节速度缓慢，减少损失的能力很有限，也使整个系统工作在波动状态。 3节能控制系统设计与改造 根据原加热炉鼓风机、引风机电气控制系统存在的问题，主要的原因是控制方式。通过对风机控制方 式的改造可达到风量大小(即频率大小)闭环控制以及节约电能的目的。 3．1安装变频调速装置 3．1．1 频率调节 在风机系统中采用变频调速运行方式，可根据生产实际风量大小的变化自动调节风机电机的转速，保 持风量稳定，延长设备使用寿命，减轻工人劳动强度。风机(电机)具有了良好的调速范围、增强了过载能 力，见表l。可以根据加热炉所需风量大小的具体情况，对风机运行速度进行频率调节。 表1 电机控制系统对照 3．1．2节电控制 加装变频调速器(装置)则可一劳永逸的解决节电这些问题，并可使系统工作状态平缓稳定。采用变频 器对风机进行控制，属于减少空气动力的节电方法，它和一般常用的调节风门控制风量的方法比较，具有明 显的节电效果。从流体力学原理得知，风机风量与电机转速功率相关：风机的风量与风机(电机)的转速成 正比，风机的风压与风机(电机)的转速的平方成正比，风机的轴功率等于风量与风压的乘积，故风机的轴功 率与风机(电机)的转速的二次方成正比。在风机这类设备的一般应用的节能效果平均也可做到20—50％， 见表2。 表2 电机运行电耗对照表 节电率=(1一变频状态平均每小时用电量／工频状态平均每小时用电量)×100％ =(1—32．58／43．5)×100％=25．1％ 3．2安装压力检测装置 通过对压力检测装置的安装实现调节风量大小的闭环控制。人为的进行对加热炉对所需煤气管道及 空气管道风量大小进行设置，即设置电机转动频率。通过在煤气及空气管道安装压力检测装置，采样风量 的实际大小数值，反馈给变频器，变频器通过实际检测到的风量大小与实际所需的电动机频率作比较，对电 动机的转动频率采取一定范围的调节。从而实现了加热炉鼓风机、引风机电气控制系统的闭环调节，如图2 所示。 变频器型为用户提供的闭环控制功能，其硬件输入端子设置灵活，适用于各种传感器。软件参数设置 方便，且提供了反馈量的数字滤波功能，适合于温度、压力或流量为控制对象的闭环系统中。 目前，该系统已投入运行使用，性能稳定可靠，节能效果明显，具有一定的先进性。