施耐德变频器在兰迪钢化炉风机中的节能应用.doc

施耐德变频器在兰迪钢化炉风机中的节能应用 来源：兰迪机器 发布时间：2014-05-09 1 引言  随着变频技术的成熟和变频器的广泛应用，在当前能源日益紧张的情况下，将电机变频调速技术用于风机的风量控制，用调节电机转速来调节风量的方法，取代传统的风机恒速运行、依靠百叶阀门调节风量的方法，节能效果十分显著。本文以一台兰迪玻璃钢化炉功率为250kW的离心风机为例，介绍施耐德ATV61变频器对钢化炉风机调速的节能应用。2 风机变频调速节能原理2.1 风机的负载特性及基本数量关系 风机为变转矩类负荷，其风量风压及功率关系为： 其中： Q－风量　　 　H－风压　 　　P－功率 n－转速2.2 风机变频调速节能原理分析 由以上风机的风量、风压及功率关系可见： （1）在风量需求小于风机的额定风量时，即，电机工作在额定转速以下，降低风机转速，可以方便地调节风机的鼓风量。 （2）随着风机转速的降低，电机的轴功率相应减小，其消耗的电功率明显下降。 （3）因此，对于风机负载，采用变频调速技术取代百叶阀门调节风量，有显著的节能效果。钢化炉风机节能预估： （1）当转速减少到额定转速的85%时（对应风量减少到额定风量的85%），其电机的轴功率将减少到额定功率的61%； （2）钢化炉风机维持在待机状态，风机转速减少到额定转速的20%时，此时电机的轴功率仅为额定功的0.008%。由此可见，风机采用变频调速，节能效果非常明显。2.3 风机的变频调速与施耐德ATV61型变频器 风机大多是三相异步电动机。从电机学知，三相异步电动机的转速与电源的频率成正比，改变电机的供电电源频率，电机转速即可成正比地改变，这就是众所周知交流电机变频调速基本原理。所以，用变频器对风机供电，改变供电电源的频率即可调节风机转速，起到非常理想的节能降耗效果。  施耐德ATV61型变频器是一款专门针对风机水泵而设计的变频器，它以“简、易、精、智”的特点，在工业风机控制中得到广泛应用。3 玻璃钢化炉设备与钢化工艺3.1 玻璃钢化炉设备  玻璃钢化炉是将普通玻璃经加热到软化的温度后，利用强大的气流急冷，使玻璃淬冷制造成钢化玻璃的设备。其组成如图1所示。 图1 玻璃钢化炉组成图 由图1可知，玻璃钢化炉由上片台、往复式加热室、吹风淬冷区、下片台等组成。 3.2 玻璃钢化过程与工艺  玻璃钢化炉的玻璃钢化工艺主要由两部分组成，即加热和淬冷。 （1）先将普通玻璃在往复式加热室中均匀受热到玻璃软化点，使玻璃软化后进行极速淬冷来完成玻璃钢化。 （2）淬冷使用的吹风来自一台功率为250kW的离心风机。 （3）根据玻璃薄厚不同，离心风机转速按控制系统上位机设定的参数，产生流量大小不同的强大气流，均匀地对玻璃的正反面进行吹风淬冷。 （4）经过钢化淬冷后的玻璃，在其表面形成压应力，当玻璃承受外力时，首先抵消表层应力，从而提高了承载能力，改善了玻璃抗拉强度。4 钢化炉的变频节能控制4.1 节能控制电气原理  钢化炉的风机变频节能改造电气原理如图2所示。其中ATV61是施耐德公司一款专门针对风机水泵而设计的变频器。 图2 电气原理图 淬冷离心风机由ATV61HC25N4变频器供电和调速控制。LI1与+24V间连接启动/停止选择开关；AI2/COM为模拟量输入端口，接受来自PLC的4-20mA模拟量电流信号，用来控制变频器的输出频率。整个电路十分简洁。4.2 节能控制及变频器参数设定  变频器在PLC的控制下，根据需要进行频率变换，使风机在最佳的节能状态下运行。 （1）风机待机阶段 当玻璃在加热阶段的过程中，风机处于待机状态，风机出口的风闸关闭。PLC输出约7.2mA模拟量信号给变频器，变频器对应输出频率为10Hz，风机待机运行。风机待机状态，维持较低频率运行，以便在需要淬冷时，风机能及时加速到淬冷需要的转速。 待机状态，风机转速只需额定转速的20%，电机的轴功率仅为额定功的0.008%。经测试，此时一台250kW的风机测得的电流只有4A左右，消耗的电能同直接用市电驱动风机相比，几乎可以忽略