變頻器在風機風量調節中的應用研究

　　摘要：變頻器在控制技術中凸現出來的優勢是*的，這點深受各大工廠的愛戴，本文主要介紹了變頻器在風機風速調解中的原理以及它的一些優缺點。

        引言
　　
　　工廠生產中運送粉狀物料主要有三種方法：傳送帶、提升機、氣力吸運系統。由于氣力吸運系統運送物料速度快、流量大，所以一般工廠都采用此方法。高壓風機是氣力吸運系統必需的動力設備。根據工藝要求，風機風量控制應隨物料流量的變化而相應變化，以保證物料不堵不掉，維持生產的正常運轉。目前工廠中普遍采用恒速控制風量，即高壓風機的速度不變，改變風門調節風量。該方法能耗大。如果采用變頻器，改為調速控制，調節高壓風機的速度以改變風量，將減少能耗，可提高經濟效益。
　　
　　1、變頻器調速工作原理
　　
　　變頻器是可以改變頻率和電壓的電源。變頻器采用交2直2交變換原理，將電網三相交流電經過三相橋式整流成脈動直流；再通過電解電容和電感濾波成平滑直流；zui后通過逆變器，逆變成電壓和頻率可調的三相交流電。
　　
　　電機轉速隨頻率變化而變化，因此改變電源頻率就能改變電動機轉速。在變頻器、電動機、風機構成的傳動系統中，通過改變電源頻率來改變電動機的轉速，進而調節風量，實現風機的變頻調速控制。
　　
　　2、調速控制風量的節能原理
　　
　　與風門控制風量方式相比，采用調速控制風量有著明顯的節能效果。通過圖1的風機特性曲線可以說明其節能原理。圖中，曲線1為風機在恒速n1下的風壓2風量(H-Q)特性；曲線2為管網風阻特性(風門開度全開)。設工作點為A，輸出風量Q1為，此時風機軸功率N1同Q1與H1的乘積即面積AH1OQ1成正比。根據工藝要求，風量從Q1降至Q2有兩種控制方法。
　　
　　(1)風門控制。風機轉速不變，調節風門(開度減小)，即增加管網阻力，使管網阻力特性變到曲線3，系統工作點由A移到B。由圖1可見，此時風壓反而增加，軸功率N2與面積BH2OQ2成正比，大小與N1差不多。
　　
　　(2)調速控制。風機轉速由n1降到n2，根據風機參數的比例定律，畫出轉速n2下的風壓2風量(H2Q)特性，如曲線4；工作點由原來的A點移到C點。可見在相同風量Q2的情況下，風壓H3大幅度降低，面積CH3OQ2也顯著減少；節省的功率損耗△N同Q2與△H的乘積面積成正比，因而節能效果十分明顯。　　　　
　　由流體力學可知：風量與轉速的一次方成正比；風壓與轉速的平方成正比；軸功率與轉速的三次方成正比。當風量減少，風機轉速下降時，其功率降低很多。例如，風量下降到80%，轉速也下降到80%，軸功率將下降到額定功率的51%；如果風量下降到50%，功率將下降到額定功率的12.5%。考慮到附加控制裝置效率的影響，這個節電數是很可觀的。
　　
　　3、變頻調速控制的優點
　　
　　變頻控制的優點除節能外，還有以下幾點：(1)的速度控制。變頻器輸出頻率的度和分辨率都達到0.01Hz。也就是說，1對磁極的電動機，轉速可以以每分鐘不到1轉的速率調節。因此，在工廠中可以根據物料流量的變化，地控制風機風量，既保證物料不堵不掉，又保證可靠的運行在zui低轉速，達到盡可能大的節能效果。
　　
　　(2)軟起動。變頻器輸出頻率可以連續地從0到50Hz之間變化，變化速率可以根據工藝要求設定，因此高壓風機可以實現軟起動。通常高壓風機容量都較大(45kW以上)，直接起動時沖擊電流很大(5～7倍額定電流值)，造成對電網的干擾，同時對電網容量的要求也相應增加；即使安裝附加的起動裝置，沖擊電流仍然相當大。而軟起動是平穩的，沒有沖擊電流，從根本上解決了大容量電動機的起動問題。
　　
　　(3)完善的保護功能。變頻器的保護功能很強，在運行過程中能隨時監測到各種故障，顯示故障類別(如電網電壓降低，缺相，模塊過熱，過載，直流過電壓，欠電壓等)，并立即封鎖輸出電壓。這種自我保護的功能，不僅保護了變頻電源，還保護了電機不被損壞。
　　
　　(4)操作簡單可靠。變頻器操作十分簡單，通過按鍵就能設置各種參數、完成起動和停機操作，特別是簡化了風機起動的操作過程。由電網直接供電的電動機2風機傳動系統，起動前必須將風門全部關閉，待起動完成后，再將風門逐漸打開至適當的位置(該位置必須有相當的“風量欲量”，不可能適度)。而對變頻器2電動機2風機的傳動系統，風機風門始終在全開位置，不需要調節風門，只要操作按鈕就能完成起動和的速度控制。
　　
　　4、結語
　　
　　變頻控制除上述優點外，還降低了電機的損壞率，延長了使用壽命，這同樣也是一種節能，為廠家間接帶來了經濟效益。推廣應用變頻調速控制技術，提高經濟效益，節約能源，已刻不容緩。