通风机变频器

通风机变频器（共11篇）

通风机变频器 篇1

0 引言

通风机是中国国民经济各部门中应用范围极广的通用机械, 其电量能耗也不可忽视。相关数据统计显示, 在中国通风机的电量能耗占总发电量的30%左右, 然而其因工艺需求调速占耗电量的40%, 具有较大的节能空间, 尤其在煤矿企业, 电费成本占整个生产成本的1/3, 利用高压变频器对矿井通风机进行调速, 可以有效达到节能目的。

1 高压变频器在矿井通风机节能中的应用价值

矿井通风机是确保矿井生产安全的重要用电设备, 直接承担着给井下工作人员输送新鲜空气、排除井下有害气体及浮尘等责任。受矿井在开采前后因地质变化因素的影响, 矿井通风机对井下静压及通风量等参数的要求不一[1]。

高压变频器的应用, 能通过使用变频调速技术转变通风机定速运行的传统模式, 促使通风机能在无需改动的情况下按照生产工艺需求调整转速输出, 降低能耗, 实现系统高效运行。当前, 利用高压变频器, 除了能满足矿井在不同时期的通风需求, 还能有效避免传统模式下带来的能量损耗[2]。一些高压变频器通过对调速系统的改进和优化, 科学保障了矿井的安全通风, 达到节能减耗的目的。因此, 高压变频器在矿井通风机节能中有很强的应用价值。

2 采用高压变频实现矿井通风机的节能改造

a) 改造系统控制模式。使用高压变频器能通过矢量控制的方式来点击同步控制和感应控制;b) 改造系统启动过程。采用高压变频器对矿井通风机进行节能改造过程中, 使用变频启动方式, 即利用同步转矩的方法来改变定子旋转磁场的转速, 具体工作原理如下:启动时, 系统会尽可能调低定子电源的频率, 缓慢增加到相应的额定频率后, 转子速度会随着旋转磁场速度的提高而提高, 直至达到额定转速;c) 改造系统的调速。系统使用的是同步电机控制模式, 利用转子在定子绕组上感应到的电压来控制电机转速, 输出转矩后调节电机的速度。在整个转速的调节过程中, 定子和励磁能有效协调, 来获得同步作用, 以避免系统在运行中出现不协调的现象, 进而解决不同步工作的问题;d) 改造系统的灭磁。通过上述改造后, 系统能自行实现变频启动, 对系统的对励磁装置改造后, 将主回路改变成三相全控桥[3]。这种情况下, 矿井通风机一旦停止工作时, 高压变频器就会不断降低对励磁的控制, 获得逆变灭磁。改造后, 系统会在励磁绕组的两端并联反向二极管和一个灭磁电阻, 整个电路的结构较为简单, 能很大程度简化灭磁装置。

3 高压变频器在矿井通风机节能中的应用实例

文章选用的高压变频器是6 k V高压变频器, 一般分为两组类型:a) “高-低-高”式的间接高压变频器[4]。该类型的变频器系统工作原理是通过利用降压变压器将高压降为低压变频器能承受的电压, 然后经过低压变频器变频后, 进行升压以供电给高压电动机。该类型变频器的工作效能需要两台变压器, 需要较大的占地面积, 节能增效的效果不好, 但技术难度小;b) “高-高”式直接高压变频器。其工作原理省去了中间的降压和升压, 直接通过对高压进行逆变和整流后给电动机提供电能。系统主要由高压开关装置、控制电路、主电路、励磁装置组成, 而主回路由整流器、逆变器、平波电抗器、进线电抗器组成, 而逆变器和整流器又由晶闸管构成, 见图1。

3.1 节能措施

在选用矿井通风机时要根据最多工作人员所需风量和最大开采深度为依据, 以确保矿井安全作业。实际上, 矿井开采工作是一项循序渐进的过程, 在整个作业期间, 很大时间内所需风量低于通风机实际效能的, 且具有一定差异。在同一开采深度的情况下, 不同班次的作业人员人数不一样, 风量的需求也会随着人员的变化及开采的深度变化而变化。在这种情况下, 如果通风机仍以额定风量运转, 将会带来较大能量损耗。需要通过利用6 k V高压变频器来达到节能的目的, 具体措施如下:a) 调节挡板。对挡板进行调节, 加大管路的阻力, 减少流量。不过, 这种人为加大管路阻力的方法提高了管路的损耗程度, 即使降低了流量, 但是功率的下降程度并不明显;b) 调节通风机的叶片角度。该方法主要是以此改变通风机H—Q曲线, 进而实现流量的调节[5]。该情况下的流量与功率呈正比例关系, 具有一定的节能效果。不过, 该措施消耗的时间较长, 且灵活度不高, 降低了通风机的工作效率;c) 调节转速。这是节能效果较好的一种方法, 对离心式通风机而言, 转速一次方和流程是呈正相关, 即n∝Q;转速二次方和风压呈正相关, 即n2∝Q;转速的三次方和轴功率呈正相关, 即n3∝P, 其中P=QH。因此, 转速下降, 风流量就会减少, 通风机的轴功率就会大大降低, 如当流量减少80%, 轴功率将会降低到之前的51.2%;当流量减少70%, 轴功率将会降低到之前的34.3%;当流量减少60%, 轴功率将会降低到之前的21.6%。该方法虽然需要对附加装置效率进行考察, 但节能效果较好。

3.2 节能效果

依据矿井的通风需求, 利用6 k V高压变频器满足矿井通风需求, 且节能效果良好。具体效果标准如下:假定1 a的正常工作日为230 d, 节假日100 d, 通风机全速时的功率为440 k W, 电费为0.7元/ (k W·h) 。节假日通风机运行于30 Hz, 正常工作日情况下:a) 爆破作业时, 3次/d, 每次1 h, 风机运行于40 Hz;b) 早班时, 工作9 h, 风机运行于40 Hz;c) 中班时, 工作6 h, 风机运行于35 Hz;d) 晚班时, 工作6 h, 风机运行于30 Hz。轴功率与转速的三次方成正比, 即P∝n3, 当通风机低于最高转速的状态下运行时, 能节约电能为:

式 (1) 中, P为电机的额定功率, W;T为时间, s;E为电能, J。具体结果见表1。

由表1得知, 全年总共节约了14.8+44.4+39.9+47.6+82.8=229.5×104k W·h, 电费节约有229.5×0.70=160.65×104元。可见, 利用高压变频来降低矿井通风机的电能消耗效果是显著的。

4 结语

利用高压变频器对矿井通风机进行节能实践, 有效改善了通风机的工艺, 充分发挥了通风机操作简便、可调速度计平缓启动的特点, 不仅确保了通风机的安全运行, 还显著降低矿井通风机的电能消耗, 减少了煤矿企业电费支出成本, 达到节能减耗的目的。经过应用实践, 获得了良好的节能效益, 值得广泛应用。

参考文献

[1]李纬.试论高压变频器在水泥厂风机节能改造中应用问题[J].现代制造技术与装备, 2013, 25 (4) :16-17.

[2]李德钖, 邓朵.应用高压变频器对通风机进行节能改造[J].江西煤炭科技, 2013, 30 (1) :19-20.

[3]梁南丁, 李燚琳.基于高压变频器技术的矿井通风机节能改造[J].机电产品开发与创新, 2012, 35 (3) :26-27.

[4]周雨松, 孙晓娟.基于矢量控制的高压变频器在矿井通风机改造中的应用[J].电气传动自动化, 2012, 26 (1) :24-25.

[5]王铖.变频技术在矿井主扇风机中的应用[J].自动化应用, 2011, 33 (2) :6-7.

通风机变频器 篇2

1、工程概述

炼钢厂现有原设计公称容量15吨氧气顶吹转炉三座，2000年对转炉进行了扩容和氧枪改造。2001年二炼钢厂全年共产钢90.6万吨，转炉平均出钢量为22吨/炉，装入量为24吨。2002年二炼钢全年共产钢104.5万吨。

随着国民经济的高速发展，需要在现有设备条件下尽力挖掘设备潜力，提高钢铁产量。根据我们调查和分析，限制二炼钢厂综合产钢能力提高的主要因素是转炉系统产钢能力不足。

转炉产钢能力主要受出钢量，转炉作业率和缩短冶炼周期等因素制约。为实现150万吨综合产钢能力，除了对转炉扩容外，还必须提高转炉作业率和缩短冶炼周期。通过理顺物流，可减少转炉等待时间2.5分钟；提高铁水质量，增加供氧强度，缩短供氧时间2.5分钟；稳定原料成分，减少波动，可提高转炉一次倒炉出钢率，缩短终点倒炉取样及测温时间1.5分钟。冶炼周期可从现在的29.47分的基础上缩短至23.5分钟以内，使二炼钢厂的综合产钢能力达到150万吨。

在市场竞争日益激烈的前提下，炼钢厂积极采取措施在增加产量的同时降低消耗，使企业在市场竞争中增加竞争力。

2.调速方案的选择

炼钢厂在2003年6月扩建炼钢厂设计综合产钢能力为150万吨，其三座转炉分别配置三套除尘系统，该系统一方面将燃烧不完全的煤气回收，另一方面通过除尘风机排除剩余烟气，为满足钢厂节能及环保的要求，除尘风机根据炼钢工艺在吹氧及炼钢时高速运行，其余时间为低速运行。

为了满足生产工艺，使系统的运行符合工况，肯定需要系统有良好的调速性能。传统的解决办法是采用液力耦合器调速技术方案、直流调速技术方案以及其它方式的调速方案。一般采用液力耦合器进行风机调速的居多，由于液力耦合器本身的技术缺陷，在该系统中已难以较好地满足生产工艺要求，这些缺陷有：

a．采用液力耦合器时，在低速向高速运行过程中，延迟性较明显，不能快速相应，同时这时候的电流较大，如整定不好会引起跳闸，影响系统稳定性。

b．液力耦合器本身控制精度差，调速范围窄，通常在40％～90％之间；

c．电机启动时，冲击电流较大，影响电网的稳定性。

d．在高速运行时，液力耦合器有丢转现象，严重时会影响工作的正常进行。

e．液力耦合在调速运行时产生机械损耗和转差损耗，效率较低，造成电能浪费。

f．液力耦合器工作时是通过一导管调整工作腔的充液量，从而改变传递扭矩和输出转速来满足工况要求；因此，对工作腔及供油系统需经常维护及检修。液力耦合器经过一段时间使用，其维护费用较高，g．液力耦合器故障时，无法再用其它方式使其拖动的风机运行，必须停机检修。

h．耦合器运行时间稍长，会漏油严重，对环境污染大，地面被油污腐蚀严重。

i．风机和电机的运行噪音大，达到90dB左右，严重影响操作人员的身体健康。

从以上情况来看，如果使用液力耦合器，会制约昆钢二炼钢厂节能降耗，降低生产成本，提高生产效率，增加企业竞争力的目的。

由于使用液力耦合器有这些固有的缺陷，现在有很多企业已经采用新型的高压大功率变频调速装置拖动风机，取得了良好的应用效果。

2003年6月，炼钢厂和变频器厂家经过技术磋商，决定在1号转炉的除尘风机上进行变频改造，以满足风机调速的要求，改善工艺状况。

3.变频改造方案实施

除尘风机是除尘净化系统的动力中枢，一旦除尘风机不能正常运行，不但影响生产，造成巨

额定转速： 2950r/min 功率因数： 0.89 风机参数如下：

风机型号：D1100 额定流量：66000m3/ h 全 压：24658 Pa.g 效 率：95.5% 2003年8月底变频器发往现场，9月中旬变频器完成了现场的安装调试工作并正式投入生产运行。

变频器从制造到正式投入使用，所用的生产、安装、调试周期都很短，总共仅有3个多月的时间，保证了1号转炉的技术改造的周期和正常的生产。

同传统的液力耦合器比较，高压变频器有以下优点：

（1）运行稳定，安全可靠。原来使用液力耦合器大概40天左右就必须更换轴承，每次需停炉半天左右，带来的巨大的经济损失。变频器具有免维护的特点，只需定期更换柜门上的通风滤网，不用停机，保证了生产的连续性。

（2）节能效果较为显著，大大降低了吨钢电耗。

（3）电动机实现了真正的软启动、软停运，变频器提供给电机的无谐波干扰的正弦波电流，降低了电机的故障次数。同时，变频器设置共振点跳转频率，避免了风机会处于共振点运行的可能性，使风机工作平稳，风机轴承磨损减少，延长了电机和风机的使用寿命和维修周期，提高了设备的使用寿命。

（4）变频器自身保护功能完善，同原来继电保护比较，保护功能更多，更灵敏，大大加强了对电机的保护。

（5）变频器同现场信号采用可靠的连接方式，控制方便，性能可靠，满足炼钢生产的需要。变频器内置有PLC，现场信号接入灵活。在控制逻辑上，由现场（转炉）为变频器提供一对高速、低速节点，变频器按照节点的状态自动高速、低速往复运行；由变频器自身的频率输出进行转速测定，可以取消原来同电机相连的测速器，由变频器为现场直接提供电机转速指示。

（6）设备适应电网电压波动能力强，有时电网电压高达6.9kV，或者电压低至5.5kV变频器仍能正常运行。

（7）同液力耦合器比较，在加速期间大大减小了噪声，削弱了噪声污染。由于不用定期拆换轴承或者对液力耦合器进行维修，避免了机油对环境的污染，使风机房的现场环境有了极大改善。

（8）由于电机降低速度运行以及工作在高效率区，因此电机和轴承的温升都明显低于采用液力耦合器的系统，这样可以延长风机系统的使用寿命。

从现场投运来看，该变频器通常运行在高速和低速两种状态，当转炉在吹氧和炼钢时，变频器由低速转入高速状态，上升时间要求在1分钟之内完成，否则在吹氧和炼钢时要产生大量的烟气，若不能及时排出烟气，将会影响到生产甚至现场工作人员的人身安全。经过现场多次运行，高压变频器完全能够满足这项技术要求。其次，从高速到低速也完全满足工艺的要求。

4.经济分析

根据扩建后炼钢工艺要求，炼一炉钢为23分钟。由风机中控室根据下氧枪信号给变频器一高速信号使变频器运行在高速状态，时间为8～12分钟，根据转炉出钢信号使变频器运行在低速状态，时间为11～15分钟，其中，高速状态为43HZ（2500转/分钟）；低速状态为18HZ（1000转/分钟）。

通风机变频器 篇3

【关键词】引风机；变频器

Conducting oil induced draft fan installation of the inverter

You Li-ping

（Hebei YUTAI Chemical Co.， Ltd Handan Hebei 056002）

【Abstract】As mature energy-saving means of frequency conversion control technology is practical national energy policy to promote energy-saving technology， has been all walks of life widely used conventional baffle damper control， my company conducting oil induced draft fan， motor power 110KW. Observed after the induced draft fan and put into use， regulation baffle degrees less than 50% long-term， resulting in a "big horse cart". The air damper throttling causing significant loss of energy， not only control accuracy is limited， and cause equipment loss.

【Key words】Induced draft fan；Inverter

风机额定功率的设计选型都是根据工艺最大流量来选择的，国内的设计思路，风机的选型一般在满足工艺负荷工作条件下还需增加一定的的裕量，但实际运行中，工艺的参数随各种因素发生变化（如温度、运行负荷等）往往实际运行负荷要比设计的最大流量小得多。

1. 在节能方案的论证中，我们也考虑到改用较小功率电机节能的方案来实现节约电能降低生产成本，但是存在以下几个问题

（1）改用小功率电机后原用电机不能使用造成投资浪费。

（2）改用小功率电机后文丘里除尘器的阻力较大，小功率电机不一定能满足使用要求。

（3）改用小功率电机需要对原设备基础进行较大的改动，改造的时间较长。

而变频器技术是集电力、电子、自动控制技术、计算机技术为一体的高科技产品，具有安全可靠、使用方便等特点，不需要对原电机进行大改造，只是对电机的二次控制回路进行改动，改进时间短，比较适合生产型企业技术性节能改造。电机通过变频调速，调速范围宽，调节精度高，效率高，实现电机的软启动，减少了启动冲击及设备磨损（风机采用电机直接驱动，启动电流为运行电流的6～7倍，可能造成对机械电气上的冲击，电气保护特性差，不仅影响设备使用寿命，而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备，时常出现风机和电机损坏现象），通过对引风机进行变频改进而达到节能增效。基于上述原因，我公司决定导热油引风机进行变频改造。

2. 变频器的选用

目前，市场上变频器产品较多，一般国外的产品元件及性能较好，但价格较高，国内的产品价格便宜，但是性能略差，通过价格对比及裕泰煤化公司使用普传变频器后的效果，选用了普传公司的PI7600/7800系列调速器。

3. 变频的改进方案

通过论证和讨论交流在改进时采用双回路控制，即变频器控制和原工频控制同时存在，两种控制方式进行互相切换，变频器异常时，停止变频器，转换为工频运行，并且变频器与鼓风机联锁，实现变频停则鼓风运行方式。当转换开关转换到变频位置时，ZJ1线圈得电吸合，KM1、2吸合，使变频电机引线形成△连接并联锁，工频引风机控制按钮断电，启动变频器，ZJ3得电闭合使ZJ1中间继电器闭锁，不会使转换开关不小心转换时造成电机停电，鼓风机停止联锁，保证设备及人员的安全。（注ZJ4是油压、油温、炉温、事故停车联锁，保证系统安全）。

4. 变频器效果

4.1 节能效益比较。

4.1.1 理论节能计算。

导热油引风机电机改造前后节能效果计算如下：

（1）改造前实测数据，U1=380V，I1=120A，改造前每小时的耗电量为78.98 KW。

（2）改造后实测数据，U1=380V，I1=70A，改造前每小时的耗电量为46.07 KW。

（3）每年节省的电量（按300天，每度电按0.6元计算）：（78.98-46.07）X24X300=236952 KW。

（4）每年节省的电费（按0.6元/ Kw.h）为：236952X0.6=14.21712万元。

4.1.2 实际节能计算。

（1）改造前电量表平均每天耗电量：

8月2日的耗电量为2566926KW.h

9月2日的耗电量为2777737KW.h

所以8月份平均每天的耗电量约为（2777737-2566926）/31=6800 KW.h

（2）改造后电量表平均每天耗电量：

9月10日的耗电量为2837296 KW.h

9月17日的耗电量为2880546 KW.h

所以9月10日-17日这7天的平均的耗电量约为（2880546-2837296）/7=6178.6 KW.h

（3）每年节省的电费：（6800-6178.6）X0.6X300=11.1852万元。

按以上计算，在正常生产的情况下，投资成本大约半年即可收回。

4.2 改造效果对比。

4.2.1 改造前设备存在的问题。

调节挡风板和阀门的开启角度机械调节方法来满足不同用风量，这种操作方式的缺点是：

（1）电机及风机的转速高，负荷强度重，电能浪费严重；

（2）调节精度差，控制不精确；

（3）电气控制直接起动，启动时电流

对电网冲击大，需要的电源（电网）容量大，功率因素较低；

（4）起动时机械冲击大，设备使用寿命低；

（5）电气保护特性差，当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备等。

4.2.2 改造后设备的优点。

通过变频器在导热油引风机

锅炉上的应用具有以下优点：

（1）变频器控制电机操作简便，调节平稳，降低了司炉工的劳动强度。

（2）变频器实现了电机的软启动，电机转速下降，机械磨损减小，故障率下降。延长了设备的使用寿命，避免了对电网的冲击。

（3）调节挡板的机械磨损、卡死等故障不复存在，减少了设备维修和维护费用。

（4）电机将的低于额定转速的状态下运行，减少了噪声对环境的影响；

（5）具有过载、过压、过流、欠压、电源缺相等自动保护功能；

（6）变频具有工/变频切换功能，能够保证生产的连续性。

5. 结论

通风机变频器 篇4

煤矿企业是中国用电大户, 其生产所用的主要机电设备耗电所占其用电比例相当大, 像矿井主通风机、压风机、主排水泵、主副井提升机及瓦斯泵站等大型机电设备 (俗称“五大件”) 用电负荷基本占到煤矿生产用电量的60%以上。

以2012年中国煤炭生产为例, 全年产煤38.7×108t, 但全年用电量为376×108k W·h, 用电量占全国用电量3.49%, 吨煤用电成本仍相比国外高许多。从数据分析来看, 中国煤炭企业既是产能大户, 同时也是耗能大户, 但节能空间也潜力巨大。

1 变频器介绍

1.1 变频器

随着电子元器件科技水平不断发展, 绝缘栅双极型晶体管 (Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT) 被广泛应用, 科技人员通过改变电机工作电源频率的方式来达到控制交流电动机的电力控制, 即使得变频器顺利诞生。变频器的组成单元主要有整流单元、滤波单元、逆变单元、制动单元、驱动单元、检测单元、微处理单元7个单元组成。变频器通过控制其内部IGBT开断来调整其输出电源的电压和频率, 匹配电机实际需要的电源电压, 从而达到节能及调速的目的。

1.2 变频器的主要用途

变频器主要用在设备的大功率配套电机上, 像大型风机, 如煤矿主通风机、军工风动风机等设备, 还有一些大型水泵, 如煤矿主排水设备等。为能使在这些机械与电气设备中配套的电机满足使用要求, 其功率参数一般选择都留有一定裕量。当电机正常运转下, 其正常功率在满足机械设备动力驱动外, 多余转矩造成了有功功率消耗, 使得电能无端浪费。这些设备往往通过机械方式来满足所需功率要求, 如风机通过调节机身入口或出口挡板、水泵通过调节入口或出口的阀门开启角度等来调节风、水的流量、压力等参数, 这些都是典型大马拉小车的配套方式。

2 变频器在煤矿主通风中的应用

2.1 风机变频改造方案

煤矿主通风机设备大多依据矿井用风满负荷进行设备选型, 实际应用中, 风机大部分时间并未处于满负荷状态运行。采用变频器后可通过变频直接控制风机启动, 利用变频器PID (比例积分微分控制) 对电机进行调速以得到所需恒定风量, 满足矿井不同时段的风量需求。

2.2 风机变频调速节能原理

主通风机的转速从n1变为n2时, 风量、风压及功率有以下公式:

式 (1) ~式 (3) 中, n1、n2分别为变频前后的主通风机转速, r/min;Q1、Q2分别为变频前后的每分钟风量, m3/min;H1、H2分别为变频前后的风机风压, Pa;P1、P2分别为变频前后的风机功率, k W[1]。

由式 (1) ~式 (3) 可知, 风机风量与电机转速比成正比, 风机风压与电机转速比的二次方成正比, 风机功率与电机转速比的三次方成正比, 因此, 可推出表1数据。

百分号

从表1风机数据关系比因素表中可看出:当工况时间风量下调时, 通过调节风机电机转速比可节约大量电能。如井下开拓延伸暂时需满负荷80%风量时, 通过变频, 仅需电机额定功率的51.2%就可满足井下使用, 大概可节约近一半电量。如果采用机械调节方式, 未采用变频技术, 就白白耗费了大量电能。

2.3 主通风机采用变频后的优点

a) 采用变频器控制电机转速, 取消机械挡板等调节装置, 节能效果明显;

b) 采用变频器控制电机, 可低功率启动电机, 实现了电机软启, 避免对电网冲击;

c) 变频器具有过载、过压、过流、欠压、电源缺相等自动保护功能。

3 变频器在阳煤一矿主通风机中的应用

3.1 国内变频器发展状况

整个高压变频器市场没有出现持续爆发式增长, 但中国变频器品牌已涵盖了几乎所有领域, 相对国际品牌有巨大的价格优势。

3.2 合康变频器的应用

阳煤集团一矿主通风机选用轴流通风机, 电动机启动方式采用变频最佳。电动机启动时端子电压不仅要保证通风机启动转矩要求, 还需同时在配电母线上引起的压降不影响同一母线上其它用电设备正常工作, 且电动机启动还须满足电动机制造厂的启动要求[2]。

该系统控制单元主要由变频电源柜 (K1、K4) 、变频器 (BP1、BP2) 、变频输出柜 (K3、K6) 、工频应急柜 (K2、K5) 四部分组成。系统中K1、K4电源柜是变频器单元供给单元, 合闸则提供电源, 断闸则断开电源;BP1、BP2为变频控制系统核心单元, 分别对1号、2号主通风机电机进行调速;K3、K6变频输出柜主要起输出侧隔作用。K2、K3及K5、K6断路器分别相互闭锁, 非工况下严禁K2、K5合闸。在BP1、BP2变频器出现故障或检修时, 可闭合K2、K5实现同步自动切换功能, 保证主通风机在工频状态下运行, 不中断矿井通风需求 (工频应急系统作为变频调速的后备系统) 。该系统两套变频器, 1个正常使用1台备用, 变频运行时, 对应工频应急柜必须处于断开状态。

3.3 投用主通风机变频调速装置使用效果分析

该矿采用合康HIVERT-Y06/600变频对主通风机设计, 自投运以来, 该变频器的使用收到了良好效果。具体优点如下:a) 减少了对电网的冲击, 并同时具备软启动功能。变频器使用使得电机启动电流不超其额定电流, 启动时间相应延长, 对电网无冲击, 启动平稳, 低速运行, 风机的振动、噪音和温度明显降低, 延长了电机及风机的使用寿命, 进一步提高了主扇风机安全性;b) 备用工况回路增强系统安全性。如果变频系统出现故障, 为保障风机不间断运行, 可将其切换到工频运行, 保证主通风机不停风;c) 高压变频器采用单元串联多电平方式, 谐波成分小, 功率因数高。采用计算机进行过程控制, 安全可靠, 维护量小;d) 节电效果显著。一般机械调风装置的主要通风机运行效率在55%以下, 而采用变频调速装置后, 风机效率可提高到78%以上, 尤其在矿井基建中前景广阔。

4 结语

阳煤一矿主通风机采用变频技术后, 风机启动速率更平稳, 运行电流明显减小, 具有很明显节电能力;同时实现电机软启动功能, 避免了用工频启动时大电流大转矩对电网的冲击, 不仅延长了电机等设备的使用寿命, 也减轻了轴承磨损, 提高了设备可靠性。在矿上通风机设备通过变频改造后, 不仅在性能上得到很大提升, 且有利于实现自动化及无人值守。虽然变频改造需要很大成本, 但改造费用可通过节省电费收回。

参考文献

[1]王志甫.矿山固定机械与运输设备[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2006.

通风机变频器 篇5

关键词：变频器；干扰；问题；对策分析

0 引言

公用工程作业部3台130t/h燃煤煤炉6台排粉风机电机功率为160kW，将软起更新为施耐德ATV61变频器。变频器通过调速来调节煤炉系统风量，不仅调整平滑 、范围大、效率高、启动电流小、运行平稳，而且节能效果明显，但在变频器实际运行过程中也存在问题一直影响煤炉的平稳运行和设备安全，现将实际运行中的问题及处理对策进行归纳分析，更好指导今后变频器的运行和维护。

1 变频器运行过程中问题简述

①运行过程中，3#炉2#排粉风机变频器输出电压、电流波动不稳，运行电机电流波动范围从70-180A，造成排风风机运行状态不稳、煤炉炉膛负压不稳，影响煤炉安全平稳运行。②运行过程中，6台变频器的给定频率小幅波动频繁，造成输出频率总在自动跟踪调整，电机处于加速过程，运行不平稳，对变频器和机组的性能都有影响。③运行过程中，6台变频器都出现过自停，重新启动后运行正常，且能长期运行。④运行过程中，变频器的控制、整流部分散热器故障报警、电机过载报警及变频器故障报警不能及时处理，由于煤炉操作人员远程停运排粉风机而被强制复位，造成散热器风扇轴承损坏，电机引出线焊锡融化。

1#煤炉1#排粉风机变频器过热故障报警停运，但操作人员对远程停运，使变频器失电，故障复位，故障记录也丢失，电气运行人员到达现场用兆欧表对负载进行检测，未有短路、接地现象；盘车灵活、无卡涩情况；检查机组运转声音、振动均正常，启动运行，运转一段时间后油停运，操作人员有复位，检查无故障，但是重新启动后运行时间间隔越来越短，最后变频器再次运行，大约运行5min以后，变频器控制面板显示故障代码，我们对负载再次检查正常，打开变频器检查变频器散热风扇卡涩，风扇轴承已损坏，还好处理及时未造成变频器烧损。

2#煤炉2#排粉风机电机引出线焊锡融化，由于电机接线柱滑丝造成电机接线不紧固，电机运行电流增大，变频器保护动作停运，由于煤炉操作人员远程停运排粉风机而被强制复位，电气运行人员到达现场用兆欧表对负载进行检测，未有短路、接地现象；盘车灵活、无卡色情况；检查机组运转声音、振动均正常，启动运行，运转一段时间后油停运，操作人员有复位，检查无故障，最终C相完全熔断，电机缺相启动不起来，检查发现电机接线柱开焊。

2 原因分析

2.1 3#炉1#、2#排粉风机DCS来4-20mA调速控制电缆的屏蔽层没有接地，3#炉2#排粉风机变频器进线电缆钢铠通过铜辫在变频器柜内单端接地，变频柜整体接地不好，使得铜辫对外壳放电，现场测量外壳对系统PE电压为45V，使得变频器信号零点（com）漂移，造成变频器输出波动，造成煤炉系统炉膛压力波动。

2.2 变频器参数设置不合理，电机输入的额定参数不全，变频器调试完成后未完成变频器自整定，变频器里就没有建立有针对性的电机数学模型，造成对变频器调整时不稳定。

2.3 变频器自停，主要因为中间继电器波动，1#、2#炉1#、2#排粉风机的柜内零线（N相）没有和进线电源的零线（N相）相连，使启动变频器的中间继电器电压波动，辅助触点抖动，同时由于220V中间继电器220V电源和变频器的控制、信号电缆在一个线槽内部线，存在相互干扰，造成变频器自停。

2.4 变频器接线存在缺陷，DCS通过控制变频器进行电源空气断路器（QF）来控制机组启停，同时变频器的控制和启动24V电源又取自变频器自身，存在变频器故障时操作人员停运机组使得变频器失电，报警复位，不利于分析处理变频器缺陷，同时变频器停运后立马断电，不理电子器件的散热，影响变频器的使用寿命。

3 对策研究及实施

3.1 将DCS来4-20mA调节信号电缆的屏蔽层全部在配电室变频器柜单端接地可靠接地，保证接地阻值不大于4Ω，DCS端不接地，采用屏蔽信号电缆单端接地，以消除控制电缆和动力电缆在同一桥架敷设的干扰。

3.2 动力电缆的钢铠要可靠接地，且和配电室接地网相，零线（N相）引自系统配电柜的零线（N相），不能和电缆的屏蔽层在变频器柜同时接地，即PEN线和零线分开单独接地。将动力电缆的屏蔽线加封绝缘塑料管，防止外壳断续触碰，断续释放静电，影响零电位稳定，从而影响变频器的运行。

3.3 完善变频器内电机基本参数，完成变频器自整定。自整定通过向电机注入额定电流（电机不转），测定定子电阻，用于自动设置定子电压补偿IR自整定其实是输入该应用的实际条件，使变频器的运行更贴近实际情况，从而得以优化。设定变频器的最低运行频率，由于我们的电动机都是普通的电动机，长时间低频运行，转速过低，风量不足，造成电机过热，产生过流。

3.4 针对现有安装场所，取消变频器的上电自启，DCS增加变频器启停节点，工艺需要起停机组时，通过DCS给出启动信号和调节信号控制变频器，取消现有控制柜的中间继电器，消除由于振动引起的中间继电器接点抖动，引起变频器停运，影响变频器运行。

4 实施效果

4.1 通过对变频器参数优化，使得变频器运行稳定提高，电机运行平稳，通过对3#炉2#排粉风机进线电缆钢铠接地处理，完善信号电缆屏蔽层接地，使得变频器给定频率和输出频率稳定，电机波动电流控制在5-8A，有效解决了变频器运行波动的问题。

4.2 将来通过改变变频器的DCS控制接线方式，可以有效解决了变频器运行过程自停故障、变频器自身故障报警不能及时发现，使得设备缺陷进一步扩大而损坏设备。

5 结束语

通过对煤炉排粉风机变频器的控制方式研究、变频器波动干扰源的查找和处理，提醒我们在今后工作中要对变频器的控制信号干扰引起足够的重视，从设计和施工就将强电和弱电分开走线，电力接地和信号接地可靠，采取正确的接地方式。

参考文献：

[1]电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范[S].2012.

[2]电力工程电缆设计规范[S].2007.

[3]施耐德ATV61变频器技术手册[S].2006，1.

通风机变频器 篇6

关键词：锅炉鼓风机,锅炉引风机,变频器,节能改造

1 工程概况及改造方案

金宇保灵生物药品有限公司现有2台10 t/h蒸汽锅炉, 原鼓风机功率为15 kW, 引风机功率为45 kW, 而锅炉满负荷运行风机挡板开度不大于50%, 也就是说锅炉在正常运行中鼓、引风机就损失了近50%的电能, 造成不必要的浪费。且由于是手动操作, 过程中经常因人为因素造成锅炉正压运行, 影响锅炉的安全运行及使用寿命。

采用变频调速及自动控制装置完全可以解决以上问题。变频调速的目的是调节电机转速从而取代风挡板, 即锅炉运行需要多少风量, 操作工通过变频调速控制电机转速满足风量要求, 无需电机满负荷运行。根据E=MC2, 当C从电机额定功率下的转速降到实际运行的转速后, E也随之降低, 即节约了电能。变频调速启动能够延长电机的使用寿命, 避免因电机的启动造成电网电压的波动;且可以通过自动控制实现锅炉炉膛的负压运行, 保证锅炉的安全生产及使用寿命。

2 配套设备

鼓、引风机选用进口品牌变频器, 并安装在一台GGD控制柜内。在原有锅炉仪表的基础上, 增加一台微差压变送器, 对炉膛负压进行实时监测, 并把信号传到智能控制器中, 控制器采用单片技术及C++软件模糊控制, 在一定的锅炉稳定负荷范围内, 实现炉膛负压自动调节。

3 改造后经济效益评估

(1) 经济效益估算

改造后, 按每天12小时工作计算, 每小时可节电30 kWh。

每年的经济效益:30 kWh×12 h×0.54元/kWh×300 d=5.832万元。

(2) 经济效益评估

总投资9万元、设备折旧期10年、残值率3%、折现率8%;所得税税率21.66%、效益5.832万元、运行费1万元。

(1) 总投资I:

I=9万元/年。

(2) 年运行费用总节省金额P:

P=5.832-1=4.832万元。

(3) 年折旧费D:

D=9×10%=0.9万元。

(4) 应税利润T:

T=P-D=4.832-0.9=3.932万元。

(5) 税后利润E:

E=3.932× (1-21.66%) =3.08万元。

(6) 年增加现金流量F:

F=E+D=3.08+0.9=3.98万元。

(7) 投资偿还期N:

N=I/F=9÷3.98=2.261 3年。

(8) 净现值NPV:

(9) 净现值率NPVR:

(10) 内部收益率:

I1=43%时NPV1=3.98×2.285 6-9=0.097;

I2=44%时NPV2=3.98×2.234 8-9=-0.11;

3) 经济评估结果:

投资偿还期:N=2.261 3年<10年;

净现值:NPV=17.71万元>0;

内部收益率:IRR=43.47%。

经济评估结果证明:改造方案经济可行。

4 结语

该改造项目实施后节电10.8万kWh/a, 而且变频调速启动能够延长电机的使用寿命, 避免因电机的启动造成电网电压的波动。且可以通过自动控制实现锅炉炉膛的负压运行, 保证锅炉的安全生产及使用寿命。

参考文献

基于变频技术的矿井通风机改造 篇7

随着自动化水平的不断提高, 变频技术已逐渐被应用到煤矿安全生产中, 为保证矿井通风质量、节电降耗开辟了一条新路。

1 变频技术的优势

(1) 启动电流小, 启动平滑无冲击, 延长设备使用寿命。

用工频电源直接启动时, 启动电流为6～7倍Ie (额定电流) , 产生的机械冲击对设备损伤严重。采用变频器后, 启动变得平滑, 避免了启动电流对电网和电机的冲击, 延长了设备的使用寿命。根据电机温升及启动转矩的大小, 最低使用频率在6 Hz左右, 此时电动机可输出额定转矩而不会引起严重的发热。设备磨损减轻, 维护费用降低, 可延长设备的维护周期。

(2) 调速范围广, 实现了风量的自动控制。

在工频情况下驱动时, 主要通风机不具备风量的自动实时调节功能, 仅靠人工调节挡板来调节风量, 风量大小很难控制。变频改造后, 实现了生产对风量的自动控制, 提高了设备自动化控制程度和设备的可靠性。且变频调速范围广, 在60～6 Hz (即10∶1) 内, 在6 Hz以下仍可输出功率。可根据井下需要风量、用时自动调节, 确保供风为最佳状态。

(3) 电动机的磁通保持一定, 避免因弱磁、磁饱和现象造成电机过热。

变频器在改变频率的同时控制变频器输出电压, 电动机的磁通保持恒定, 有效避免电机过热甚至烧毁电机的可能, 降低故障率。

(4) 节电效果突出, 安全可靠。

此优势是该矿采用变频技术的重要原因。矿井通风机电机电压高, 容量大, 运行时间长。此外, 通常煤矿井下作业不均衡, 应保证矿井正常通风, 靠人工调节挡板调节风量, 办法虽然简单, 但从节能的观点看很不经济。图1所示为几种调节风量方法的电能消耗比较。从图1可知, 在各种风量调节方法中, 变频调速是最理想、最有效、最节能的调节方法。

2 变频调速节能原理

2.1 节能原理

风机的风量与转速成正比 (Q∝n) , 风压与转速的平方成正比 (T∝n2) , 轴功率 (功率输出) 与转速的立方成正比 (P∝n3) , 它们之间应满足公式:

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式中, Q为风量;Qe为额定风量;T1为变频运行时风压;Te为额定风压;P1为变频运行时电机的消耗功率;Pe为电机额定功率;n1为变频运行转速;ne为额定转速。

调节电机转速, 就可相应地调节输入风机的功率, 降低风门调节风量时消耗在风门上的功率, 这就是采用变频调速达到节能的原理。根据

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式中, n为电机转速;f为电源频率;P为电机极对数, s为转差率。

改变异步电动机的电源频率, 即可调节转速, 该法是最简单、最有效的交流异步电动机调速方法, 利用该法可达到调节风量及功率的目的。

2.2 节电率的2种推算方法

(1) 方法1。调节风机风门时的电能消耗计算:

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式中, P为风机消耗的功率;η为风机效率;cosφ为功率因数;U为电压;I为电流;T为风压;Q为风量;K为系数。

在工频运行情况下, 由于电网电压不变, 电机转速不变, 由公式 (3) 、 (4) 可推出 (假设风机的进口和出口压力保持不变) 工频运行情况下调节风门时功率消耗与额定功率的比值

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式中, P节流为节流运行时的电机功率;Pe为电机额定功率;Q2为节流运行时的流量;Qe为额定流量;I2为节流运行时的电机电流;Ie为电机额定电流。

在变频运行情况下, 风机出口风门全开, 要求出口流量达到变频前的流量。当频率变化时, 电机转速、输入功率、风机流量、压力都发生变化。由公式 (1) — (5) (假定变频前后的风量相同, 电压变化因素忽略, 变频前后电流近似相等, I1=I2) , 可导出功率与转速、电流的关系:

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式中, P变频为变频时风机消耗功率;Pe为电机额定功率;I1为电机瞬时电流;Ie为电机额定电流。

由此得出变频改造后与风机出风口阀门调节的理论节电率为

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(2) 方法2。

设工频运行时, 电机额定转速运行, 假定变频前后风量相同, 工频运行时, 无论需要风量调节是多少, 电机都消耗额定功率Pe。

根据公式 (3) 得出风机变频改造后和工频运行时, 理论节电率为

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式中, P变频为变频时消耗功率;f1为变频运行时瞬时频率;fe为电源额定频率;n1、ne同公式 (1) 。

由于以上计算未考虑系统各种损耗等情况, 也没有考虑风机的效率及电动机的功率因数的变化等, 实际节电要比计算值低 (仅是估算) 。

经过比较分析后, 选用了方法1。

3 变频改造实施方案

该矿2006年开始对东、西风机进行了变频技术改造, 东、西主要通风机分别配置3台高压电机, 2套风机 (1套备用) 。其中1 060, 630 kW电机带动1台风机 (另有1台备用电机) , 中间通过联轴器连接。如果其中1台电机出现故障时, 则解开对轮, 接上另外1台电机, 保证通风机正常供风。基于井下通风的连续性要求, 当带动1 060 kW电机运行的变频器出现运行故障时, 应直接联动变频风机, 如果联动不成功, 则发出联动失败信号, 再直接启动630 kW电机在工频情况下运行, 接触器KM1和KM2同工频运行的小车开关互锁, 确保矿井通风安全。一次变频回路如图2所示, 经安装、调试、试运行后, 于2007年初开始正式启用变频器。

4 效益分析

使用变频器后, 风机仍由1060, 630kW拖动, 运行一段时间后, 经过整体情况和工频运行比较后, 将运行频率设定在30～40 Hz以内。东、西风机工作日 (白班) 供风时, 工作频率设在39 Hz左右;晚间工作频率相应降低。据不完全统计, 使用变频器后, 在满足矿井通风质量前提下, 2007年用电量比2006年节省358万kWh, 实际节电率为32.4%。按平均电价0.6元/kWh计算, 仅通风机一项年节电费215万元。

变频器的使用, 实现了软启动, 大大减小了启动电流, 避免了对电网和电机的冲击, 延长了电机、风机及相关配件的使用寿命。同时节电效果明显, 降低了吨煤成本, 提高了企业经济效益, 使该矿自动化水平得到提升。

变频器应用不只局限于通风机, 在其他同类大型设备 (如风泵、水泵、瓦斯泵等机械特性都属于平方减负载转矩的大型设备) 均可推广应用。

5 存在问题及改进方法

变频器在给矿井通风带来极大方便、高效率和经济效益的同时, 也对电网注入了高次谐波。建议进行局部改进, 有效限制供电系统的谐波污染。

(1) 当设备附近环境有电磁干扰时, 加装抗射频干扰滤波器。

(2) 使用隔离变压器, 将电源侧绝大部分的传导干扰隔离在变压器之前, 效果比较好。

摘要：变频技术在老虎台矿通风机中的应用, 提升了矿井通风的自动化水平, 在保证矿井通风质量的同时, 为节约电能开辟了一条新路。通过变频改造, 通风机不仅实现了软启动, 延长了电机、风机及相关配件的使用寿命, 而且节能降耗效果明显, 降低了吨煤成本, 提高了企业的经济效益, 具有一定的推广价值。

矿用主通风机变频调速检测探索 篇8

关键词：变频调速,通风机,检验检测

一、概述

(一) 研究背景。

据相关数据显示, 我国风机在用电方面的状况相对落后:矿山的特殊性决定了矿山主通风机要二十四小时运转, 主风机是矿山企业的主要用电大户而企业在设计选型时都以最大用风量乘以系数选型, 造成设备运行效率较低和较小负荷运转。风机在较小负荷运转要根据矿井的阻力变化对叶片角度进行调整, 由于调整叶片角度需要很高的专业技术, 给企业带来不便。采用变频调速既可以减少功率耗损又能很好地解决各种所需参数问题, 同时也给检测提供了便利。

(二) 依据和方案的确立。

依据国家AQ1011-2005煤矿在用主通风机系统安全检测检验规范。通风机检测是通过人为断路的方法调节主通风机叶片角度、频率、风门, 改变通风阻力、风量、负压, 从而得到风机在各种工况情况下的性能。从而达到风机的特特殊功能方面的要求, 促使风机运作效率实现最大化, 同时能够起到节能环保的作用。

潞安新疆煤化工 (集团) 有限公司砂墩子煤矿安装了两台轴流对旋式FBCDZ-10-N0.32主通风机进行检测对比。

二、风机检测

该风机是山西运城市安瑞节能风机有限公司制造, 叶片角度:+6°+3°0°-3°-6°-9°。2012年4月11~14日8人依据AQ1011-2005标准要求, 每台风机准备半天, 人工调整叶片角度检测1.5天共计4天每台检测6个角度。以下是50HZ角度0°与45HZ角度+6°数据, 见表1和表2, 图1和图2。

以上检测的0°与+6°大部分是重叠区。如果用调频检测2天, 完成以上工作, 节约一半时间和电力。

现在新疆的工业基础比其他省相对薄弱, 煤炭市场不景气, 80%煤矿企业停产或在基本建设, 就是生产企业负荷基本上是一采一掘的低负荷运转, 而且大部分在100~300米深处开采, 通风阻力都很小, 风机90%在很小阻力下运行。叶片调整:风机出厂以确定几个档位如无档位的需要专用卡具定位, 调整后很难将叶片调成一致, 很容易造成效率下降, 噪声加大。调整电机频率可以在风机出厂的中间档位进行无档位连续微调解决矿井阻力变化后所需要风量, 一般在23~35HZ就能满足矿上的用风, 根据阻力调整频率可以节约用电56%以上。当矿井通风系统复杂, 线路长, 井深通风阻力大时需要将叶片角度调到大角度位置, 再进行变频微调就可以满足矿井需要了。

三、结语

总而言之, 在潞安新疆煤化工 (集团) 有限公司砂墩子煤矿进行的调角度与调频检测中, 调频检测既节约了人力、时间, 又节约了电力, 并且能满足1011-2005检测标准要求。推广变频风机是适应了国家建设节约型社会的潮流, 又改进了检测检验的方法。

参考文献

[1]宋祥生.清镇煤矿主通风机性能测定及分析[J].价值工程, 2012

[2]唐惠龙.变频调速技术的应用[J].价值工程, 2012

通风机变频器 篇9

1 原因分析

变频器的散热风机控制原理见图1。散热系统采用手动控制, 3台横流风机并联运行。

从图1可以看出, 如果3台横流风机中的任意1台损坏, 都有可能导致断路器QF跳闸;QF跳闸后, 即使另外2台风机没有故障也会停止运转, 就会导致干式变压器散热不良温度上升, 从而引起变频器停机事故。经检查发现, 有1台横流风机轴承损坏, 引起断路器QF跳闸。另外, 中控不能实时监测QF是否跳闸, 当温度升高变频器跳闸后再去检查为时已晚。

2 改进措施及效果

我们一方面购买安装质量更好的横流风机, 另一方面对干式变压器散热系统控制回路进行了改进, 改进后的控制回路见图2。

改进后的控制回路具有以下优点:

1) 除主断路器QF1之外, 3台横流风机主回路分别配置小型断路器, 这样任意1台风机故障, 只会断开与其配套的断路器, 不影响另外2台风机的运行。

2) 增加了DCS控制回路。中控可自动控制并实时监测运行状态, 避免了以前变频器已开机但散热风机未开机的安全隐患, 也能解决变频器已停机但散热风机未停机而浪费电能的现象。

3) 增加了温度检测变送回路。采用3组热电阻分别检测干式变压器的三相绕组温度, 通过温控仪把最高的一组温度显示在中控画面上, 方便及时了解干式变压器的温升情况。

通风机变频器 篇10

【摘 要】通过建立通风机性能测定实验系统，测定了基于变频技术轴流式通风机在不同频率下（25Hz-50Hz）的性能参数，在此基础上绘制了风量—风压、风量—功率、风量—效率等风机性能曲线，并分析得出轴流式风机特性曲线在不同频率下的分布是均匀的，同时可通过变频调节较方便地对风机风量等参数进行调控。最后对实验结论进行了验证，确保了实验结果的正确性。

【关键字】轴流式风机；变频；性能曲线

一、引言

井下空气的瓦斯浓度大小与巷道通风是否通畅、风量是否充足有直接关系。目前煤矿主要依靠离心式风机和轴流式风机为井下提供风量和动力，其中大多数矿井通过改变风机的叶片角度来改变风机运行工况和改变井下风量[1]。

二、通风机性能测定实验系统

为了实现测试基于变频技术轴流式风机性能的目的，实验人员研发了ZSCD-I型矿井主通风机参数测定系统，如图1所示。该系统为分布式系统，主要包括风速、风温测定子系统部分，以及大气压、电机轴温度、通风机静压、电机转速子系统、电机参数测定子系统，通讯系统和上位机等部分。

（一）风速、风温测定子系统

该系统由皮托管、温度传感器组成，经PLC（S7-200）、EM231直接测出风速和风温。风速测定范围为0～45m/s，输出标准信号范围为4～20mA，温度测定范围为-20～200℃。

（二）大气压、通风机静压、电机轴温、电机转速子系统

该系统由相对静压传感器、温度传感器、大气压力传感器、自制转速测定仪组成。

（三）电机参数测定子系统

该系统由EDA9033AC模块及电源组成[4]，用来测定电机相电压、相电流、功率、效率等参数；EDA9033AC输入为三相电压（0～500V）、三相电流（0～1000A）。

（四）通讯系统

1、硬件部分主要采用西蒙子PLC485通讯的自由口模式与上位机通讯。2、软件部分主要对采集的数据进行计算，并在上位机程序的主界面中直接显示各相关参数，包括各测点的位置、拟合的性能参数曲线以及上位机与各分模块的通讯状态，而且此程序可以自动输出和打印测定报告。

三、系统实验与数据分析

（一）前期准备

1、搭建实验风筒。在此基础上，使用变频器（日普RP3200变频器）与风机相连，调节变频器的频率来调节风机的转速，从而改变风机的个体特性。

2、风阻的调节。本实验利用人工制作的挡板来实现对风阻的改变。挡板共有三个，其中两个为正方形，每个中间有不同直径的圆形挖空，将挡板套在风筒的一端，由于圆孔直径的不同，造成风筒内产生不同数值的阻力；另外一个挡板为圆形，整个挡板钻有140个相同的圆孔，并且每个圆孔配有黑色橡胶塞2。

（二）实验测定流程

1、根据现场试验的条件，在合适的位置放置主机，应考虑电磁的干扰，避免其离变频器太近，按照步骤连接性能测定系统，建立及时通讯。

2、测定工作开始，在无挡板遮蔽风筒的情况下，即风筒内阻力最小时打开轴流式风机，测定实时环境参数，将变频器频率从25HZ逐步增加到50Hz，并测定在相应频率下风机的性能参数，在电脑终端上选择所要的工况点，绘制风机性能特性曲线；

3、在风筒一端套上挡板I，重复以上步骤，绘制风机性能特性曲线；

4、将挡板II套在风筒的一端，重复1的步骤，绘制风机性能特性曲线；

5、将挡板III套在风筒上，并把相应的圆孔用橡胶塞从外圈到内圈相继堵住，打开风机，测定不同风阻情况下相应的环境参数，把变频器频率从25Hz逐步调节到50Hz，并测定风机性能特性曲线。

6、实验人员在不同风阻的情况下（8个不同阻值），即在一般情况下掌握8个测点，依次测得从25Hz到50Hz下的风机特性曲线。

（三）实验结果及分析

实验选取8个测点，实际测得25Hz到50Hz下的风机工况参数，主要包括风量、风压、大气压力、空气温度、空气密度、风机效率和功率，即26组特性参数。根据所得数据，分别将数据曲线绘制出来，下面根据所得实验结果，从三个方面对通风机性能曲线进行分析。

1、风量—风压特性曲线分析

一般来说，轴流式风机的风压特性曲线较陡，并有一个“马鞍形”的“驼峰”区，但由于本实验所采用的SF4-2风机不是矿用防爆型通风机，在测量时存在漏风较严重的现象，加上变频器本身的损耗（一般在4%左右），实际测得的二次拟合曲线较为平稳，并趋近于直线，与理论上的性能曲线相比，并没有“马鞍形”的“驼峰”区的出现。

2、风量—效率特性曲线分析

按照同样的方法選取不同频率下的26组风量和效率数据形成的曲线绘制在一张图表上。由图可以看出，当变频器频率由26Hz提高到50Hz时，风量从小到大逐渐增加，通风机的效率也逐渐增大，并且增大到最大值后逐渐呈下降趋势，而26条曲线的趋势基本一致并相互重合，说明了同一风机在相似工况点下的效率是相等的。

3、风量—功率特性曲线分析

随着变频器功率的增加，轴流式风机的转速相应增加，风量不断增加，当有效功率增大到最大值后，随着风量的增加而逐渐减小。且当变频器频率越高，风机的有效功率相比之下能达到的最大值也越大，26条风量—功率特性曲线的趋势是相对一致的，证明调节频率来对风机性能调节的可靠性较高。

四、结论

结果分析表明，轴流式风机特性曲线在不同频率下的分布是均匀的，通过变频调节可以较容易地对风量等参数进行调控。最后，利用倾斜压差计等机械式仪器对对本实验采用的硬件和软件系统进行校正实验，验证了风机性能测定系统及所测得数据的可靠性。

参考文献：

[1] 王启立，胡亚非，刘颀等. 便携式通风机综合性能测试系统的研制[J]. 风机技术， 2004， （6）： 37-38.

[2] 齐振邦. 风机变频调速应用现状及节能原理[J]. 风机技术， 2000， （3）： 39-41.

[3] 商坤，王建军. 变频调速在煤矿矿井通风机上的应用[J]. 煤矿安全， 2006， 37（7）： 18-20.

[4] 迟洪有，蒋曙光，吴征艳等. EDA9033A在分布式风机性能测试系统中的应用[J]. 工矿自动化， 2010， 36（12）： 93-95.

论PLC、变频器应用于循环风机 篇11

关键词：PLC,纺织,变频器,循环风机

1 关于本系统

S厂络筒车间目前有鼓风机两台, 其功率都为13.5Kw, 主要用来为车间通风排气、除湿降温。笔者认为可以利用变频器的多段速功能代替变极的方法对风机进行调速, 其优点是调节灵活性高, 减少能量的无端消耗。S县四季分明, 根据工人的工作需要和工作内容的不同对车间温度、湿度的要求也有所不同, 生产车间对风量的需求也不同。应根据车间温度的具体情况, 决定投入鼓风机的运行速度, 达到自动保持温度、湿度恒定的要求。这样, 可以达到既降低劳动强度和生产成本, 又实现节能增效的效果。

2 关于具体改进方案的实施

用PLC通过温度传感器感受车间的温度高低并对车间温度、湿度的要求进行判断, 根据判断, 相应的输出点动作来控制变频器的多段速端子, 实现多段速控制。从而不用人为的干预, 设备自动根据投入鼓风机的台数进行风量控制。根据投入运行的鼓风机台数实施五个速段的速度控制。拟速度设定方案, 如表1所示。

3 关于硬件设计

3.1 PLC系统的选择

本系统是一个中型应用控制系统。PLC为此系统的控制核心, 此系统的输入信号有两部分, 一部分是启动、停止控制按钮, 另一部分是温度传感器信号作为PLC的输入变量, 经过PLC的输入接口输入到内部数据寄存器, 然后在PLC内部进行逻辑运算或数据处理后, 以输出变量的形式送到输出接口, 从而驱动电机来控制电机的运行。

我们从以下四个方面来选择:

1) PLC机型选择。机型选择的基本原则是在能够满足控制要求及保证运行可靠﹑维修方便的前提下, 力争最佳的性价比。 (1) 在结构形式上选择整体式。 (2) 在安装方式上选择集中式。 (3) 在功能要求上选择只有开关量控制, 具有逻辑运算、定时、计数等功能的小型PLC。 (4) 机型统一。对于一个企业应尽可能使用机型统一的PLC, 有利于备件的采购。

2) PLC容量选择。容量选择包括I/O点数和用户程序存储容量的选择。 (1) I/O点数的选择。由于PLC平均I/O点的价格还比较高, 一般情况下I/O点是根据被控对象的输入、输出信号的实际个数, 再加上10%—15%的备用量来确定。 (2) 用户存储容量的选择应按实际需要留20%--30%的余量来选择。

3) I/O模块的选择。PLC输入模块的作用是用来检测、接收现场输入设备的信号, 并将输入的信号转换为PLC内部接收的低电平信号。 (1) 输入信号的类型选择。常用的输入信号类型有三种:直流输入、交流输入和交流/直流输入, 根据需要我们选择直流输入 (2) 输入信号电压等级的选择。有5V、12V、24V、48V、60V等可供选择, 根据现场输入设备与输入模块之间的距离来考虑我们选择24V电压。

3.2 变频器选型

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频的电能控制装置。现在使用的变频器主要使用的是交-直-交方式 (VVVF变频或矢量控制变频) , 先把工频交流电源通过整流器转换为直流电源, 然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。

变频器在选型上应注意以下几点:

1) 采用变频的目的:恒压控制或恒流控制等。

2) 变频器的负载类型:如叶片泵或容积泵等。特别注意负载的性能曲线, 性能曲线决定了应用时的方式方法。

3) 变频器与负载的匹配问题: (1) 电压匹配:变频器的额定电压与负载的额定电压相符。 (2) 电流匹配:普通的离心泵, 变频器的额定电流与负载的额定电流相符。 (3) 转矩匹配:这种情况在横转矩负载或有减速装置时有可能发生。

综合以上三个方面考虑再加上价格因素决定选用富士FRENIC5000P11S系列低噪音风机·泵用变频器

3.3 硬件接线图

根据控制要求, 绘制PLC与变频器控制端子硬件接线图, 如图1所示 (以三菱某型号为例) 。

3.4 变频器的参数设置

这个系列的变频器进行多段速控制的端子为RH, RM和RL。通过这三个端子的组合最多可以实现七段速度运行。进行五段速度控制时的端子组合如表2所示。

4 关于软件设计

风机的运行方式是通过装设在生产车间的温度传感器的信号来确定的, 根据温度传感器检测出的车间温度的高低, 来合理调节风机的风量。具体系统控制要求如下:

1) 流程图

根据系统控制要求画出程序流程图, 如图2所示。

2) 梯形图

根据系统控制要求设计PLC程序梯形图, 如图3所示。

5 关于节能效果分析

5.1 理论节能分析

风机的机械特性具有二次方律特征, 其流量, 风压与消耗功率与转速n的关系, 如图4所示。

由图4可知风机消耗功率与其转速的三次方成正比。根据车间的温度情况, 通常保持在30℃~35℃, 亦即改造后变频器时常运转在40HZ。根据同步转速公式n=60f/p和风机消耗功率与其转速三次方成正比可知, 理论上改造前后功耗比为:

即改造后能耗只为改造前的51.2%, 由此可见节能效果非常明显。

5.2 实测能耗

当变频器在50HZ和40HZ运行时在变频器输出侧实测数据:40HZ时电流为12.2A, 电压250V;50HZ时电流为15.8A, 电压为370V。则:

由于此系统中电机总功率比较小, 因此变频器的能耗占的比重较大, 尽管实测值与理论值有一定的差距, 但改造后每个小时能耗仍可节约4.85个千瓦。

5.3 节能效果计算

改造前每年消耗的电能 (按每天工作20小时, 每年工作250天计) :

改造后每年消耗的电能:

则每年节约电能为:W=W1-W2=24250Kwh

如果以每度电0.5元计, 则每年节约电费12125元。可见节能效果和经济效益相当可观。

参考文献

[1]丁斗章.变频调速技术与系统应用[M].机械工业出版社, 2005.

[2]高勤.可编程序控制器原理及应用 (三菱机型) [M].电子工业出版社, 2006.