流變頻調(diào)速器應(yīng)用在熔窯熱工控制中
| 摘要：本文從窯爐助燃風(fēng)流量控制中變頻器與調(diào)節(jié)蝶閥的選用方案比較入手，通過應(yīng)用實(shí)例，介紹變頻器一些基本性能，節(jié)能、易操作特點(diǎn)及選用注意事項(xiàng)，為擴(kuò)大變頻器在瓶罐玻璃工廠應(yīng)用提供參考。 關(guān)鍵詞：變頻器 應(yīng)用推廣 一 前言 交流變頻調(diào)速技術(shù)是一項(xiàng)具有八十年代中期國(guó)際水平的技術(shù)。采用交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速器（以下簡(jiǎn)稱變頻器）控制工業(yè)過程中的風(fēng)機(jī)、水泵，則是這項(xiàng)技術(shù)的具體應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)在一些行業(yè)已得到推廣和應(yīng)用，普遍使用效果較好。我們于九二年及其以后的設(shè)計(jì)中采用這項(xiàng)技術(shù)，解決熔窯助燃風(fēng)流量的控制問題。經(jīng)過實(shí)際使用，效果比較理想。以下是我們?cè)趹?yīng)用過程中的一些體會(huì)。 二 變頻器應(yīng)用中的利與弊 以重油為燃料的玻璃熔窯熱工控制中，助燃風(fēng)流量閉環(huán)控制系統(tǒng)，是構(gòu)成爐溫、油、風(fēng)串級(jí)比值調(diào)節(jié)（或雙交叉調(diào)節(jié)）系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。助燃風(fēng)流量控制就執(zhí)行裝置來說，目前有兩種控制方式供選擇：一種是采用蝶閥進(jìn)行截流式控制；另一種是采用變頻器，進(jìn)行變頻調(diào)速的控制。這兩種方式均有應(yīng)用的實(shí)例。在我們?cè)O(shè)計(jì)過的瓶罐玻璃工廠中，有幾條引進(jìn)生產(chǎn)線，自控系統(tǒng)隨熔窯引進(jìn)，其中助燃風(fēng)流量控制執(zhí)行裝置采用的是調(diào)節(jié)風(fēng)門（Regurated Flap），其結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理同國(guó)內(nèi)蝶閥，已使用多年。我們自行設(shè)計(jì)的熔窯控制系統(tǒng)則采用變頻器作為助燃風(fēng)流量控制的執(zhí)行裝置。為什么我們自己設(shè)計(jì)的助燃風(fēng)流量控制系統(tǒng)采用變頻器呢？這是我們根據(jù)玻璃工廠工藝情況和變頻器的特點(diǎn)經(jīng)過分析后得出結(jié)果。下面是我們采用變頻器的一些看法。 １ 有利因素： （１) 采用變頻器控制風(fēng)機(jī)、水泵是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，在別的行業(yè)已有應(yīng)用成功的實(shí)例。 （２）節(jié)能。據(jù)資料介紹，變頻器節(jié)能效果理論計(jì)算高可達(dá)50%，平均達(dá)41%。由于調(diào)節(jié)蝶閥是靠壓差來調(diào)節(jié)的，因此約有壓差的三分之一的能量作為壓力損失消耗，而變頻器自身功耗僅占總功率3%左右。采用變頻器的控制方案，助燃風(fēng)風(fēng)機(jī)揚(yáng)程可以往低選型。 （３）不占用直管段。眾所周知，瓶罐玻璃廠熔窯助燃風(fēng)管路系統(tǒng)特點(diǎn)是 口徑大、主管道的直管段較短，主管道要同時(shí)滿足檢測(cè)儀表和執(zhí)行裝置的直管 段比較困難。根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)的助燃風(fēng)管路情況看，送風(fēng)主管路的管道長(zhǎng)短不一。例如長(zhǎng)的可達(dá)7米，管道內(nèi)徑450mm，約合16D；短的只有1米，管道內(nèi)徑700mm，約合1.4D ；一般以2~4米為多，在相應(yīng)管徑下約合4~6D。根據(jù)常用的氣體流量測(cè)量裝置對(duì)直管段要求情況看，以均速管的要求較低，據(jù)產(chǎn)品說明書介紹，最有利的管路結(jié)構(gòu)情況下（同一平面內(nèi)有一個(gè)900彎頭或三通），上游側(cè)（以下稱前）需7D，下游側(cè)（以下稱后）需3D，有的樣本給出最低直管段要求為前2D，后2D。從多數(shù)的助燃風(fēng)送風(fēng)側(cè)管路情況看，均速管需前7D，后3D，否則將達(dá)不到均速管所給出1%的測(cè)量精度指標(biāo)。而渦街流量計(jì)，至少需前10D，后5D，才能保證1%的測(cè)量精度。對(duì)于僅有4~8D直管段情況下，若再安裝自身厚度約0.3米的蝶閥的話，相當(dāng)于插入了一個(gè)阻力元件，則連4~8D直管段也沒有了，均速管流量計(jì)的直管段不能滿足要求，則直接影響測(cè)量精度，甚至將無法保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性。在近年來的設(shè)計(jì)中，采用了在吸風(fēng)口側(cè)裝設(shè)吸風(fēng)管道，將檢測(cè)元件安裝在吸風(fēng)管道上的做法，直管段比較容易滿足。但受到工藝條件的限制，并非每個(gè)廠都能做到。采用變頻器方案，由于沒有管路阻力元件，相對(duì)于采用蝶閥的方案來說有利一些。 （４）變頻器安裝方便，易于操作。由于調(diào)節(jié)蝶閥是嵌裝在助燃風(fēng)管道的上，一般安裝在距地面2米~7米的空間，安裝和檢修不方便，管徑助燃風(fēng)風(fēng)量，******流量18000m3/h，配用電機(jī)功率7.5KW 。流量通過均速管流量計(jì)檢測(cè)，測(cè)量的差壓值經(jīng)差壓變送器轉(zhuǎn)換4~20mA信號(hào)，由配電器轉(zhuǎn)換成1~5V信號(hào)送微機(jī)系統(tǒng)，由微機(jī)系統(tǒng)輸出4~20mA信號(hào)進(jìn)入變頻器，通過變頻器去改變助燃風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到改變風(fēng)量目的。 變頻器采用日本富士（FUJI）公司產(chǎn)品，型號(hào)為FRN7.5G9S-4JE，規(guī)格為：裝置容量14KVA，配接電機(jī)7.5KW ，輸出頻率0~400Hz，******輸出電流18A，輸入電壓為三相380V，50Hz。這種機(jī)型主控板采用雙32位CPU，PWM技術(shù)，輸出功率元件采用IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）模塊。變頻器操作面板采用一塊鍵板（KEYPAD），鍵板通過一個(gè)插接口與變頻器相連，輔以螺釘緊固。鍵板上有LED顯示、液晶顯示及八個(gè)軟鍵，LED顯示輸出電壓、電流、頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等運(yùn)行參數(shù)，液晶顯示程序步及設(shè)定參數(shù)。鍵板亦可以通過變頻器上的RS-232C接口，利用選件－電纜將鍵板遠(yuǎn)拉至10米處進(jìn)行遠(yuǎn)方操作。變頻器上除0~10V或4~20mA輸入、外部電位器設(shè)定輸入、頻率輸出（0~60Hz，脈沖或模擬方式）、報(bào)警輸出等連接端子外，還有外部制動(dòng)等連接端子用于其他用途，由于助燃風(fēng)控制系統(tǒng)上較少采用，故不一一羅列，具體可參考有關(guān)說明書。 變頻器的安裝位置設(shè)在風(fēng)機(jī)旁的混凝土立柱上，操作和觀察很方便。 為了保證變頻器的正常運(yùn)行，將其置于帶門鎖、兩側(cè)有散熱孔的保護(hù)箱內(nèi)。 以下是現(xiàn)場(chǎng)對(duì)變頻器聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí)測(cè)試得到的一組數(shù)據(jù)，列表１如下。 調(diào)節(jié)器手操 20% 35% 50% 60% 75% 80% 90% 100% 輸出值（mA） 7.2 9.6 12 13.6 16 16.8 18.4 20 輸出頻率（z） 9.15 16.7 24.18 29.25 36.75 39.25 44.34 .34 輸出電流(A) 6.06 6.17 6.45 6.85 7.84 8.34 9.36 10 輸出電壓(V) 69 126 182 221 276 295 334 372 轉(zhuǎn)速（red/m） 183 334 483.5 584.2 734.2 785.6 887.2 轉(zhuǎn)矩 9 14 20 26 36 41 50 61 測(cè)量風(fēng)量（m3/h） 3486 5150 7250 &nb |
