基于变频技术的风机调速系统

　　在工矿企业中，诸如锅炉燃烧系统、通风系统和烘干系统等都装备有风机设备。传统的风机设备运行时都是全速运转，即不论生产工艺的需求大小，风机都提供出固定数值的风量。而生产工艺往往需要对炉膛压力、风速、风量及温度等指标进行控制和调节，常用的控制方法则是调节风门或挡板开度的大小来调整受控对象。这样，就使得相当多的能量以风门、挡板的节流损失消耗掉了。统计资料显示，在工业生产中，风机的风门、挡板等相关设备的节流损失以及维护、维修费用占到生产成本的7~25.这不仅造成大量的能源浪费和设备损耗，而且控制精度受到限制，直接影响着产品的质量和生产效率。

　　位置的上面。悬臂和板料堆放机的横向进给杆开始转动，确保板料向着输送装置运动，随后板料落在滚轴输送机上；堆放的板料压在终端开关上，把毛料放到与机床主轴的方向平行侧向位置，同时搬运器开始移动，它的夹钳夹住板料的后边缘，将板料送到后锁紧装置，然后夹钳松开，搬运器回到初始位置，机床单元重新开始执行预定程序，即上滚轴垂直移动和下滚轴旋转运动。

　　5结语本文简单介绍了当前二轴滚弯机在国外的应用水平。我国自改革开放以来引进了大量的先进生产设备，有的企业引进了大量生产的制罐器生产线，其中卷圆工序应用了聚氨酯橡胶包覆的二轴滚弯专用设备。近年来中国与俄罗斯的技术协作项目中有通用二轴滚弯机的研制，由俄罗斯喀山航空工业大学变频调速是20世纪80年代初发展起来的新技术，具有易操作、免维护、控制精度高等优点。普通电动机采用变频调速后，在其拖动负载无须任何改动的情况下，即可以按照生产工艺要求调整其转速输出。因此，风机设备完全可以用变频器驱动的方案取代风门、挡板等控制方案，从而降低电动机功耗，达到系统高效运行的目的。

　　1风机变频调速驱动机理1.1变频调速原理变频器是基于交直交电源变换原理，集电力电子和微计算机控制等技术于一身的综合性电气产品。变频器可根据控制对象的需要输出频率连续可提供图纸资料，南京航空航天大学制造12，经过试调己获得合格产品，并开展了这方面的研究工作131.总之，这一新的成形技术己开始在我国受到关注，我们希望能以此为契机，开发出适合国内应用的系列机床，为国民经济建设服务。

　　鲁世红，恽君璧。具有柔性滚轴的二轴卷筒机研制。锻压余国庆，鲁世红。基于有限元分析的二轴柔性滚弯过程影响因素的研宄。机械科学与技术，2005责任编辑倪振林调的交流电压。

　　由电机知识知道，电机转速与电源频率成正比关系：因此，用变频器输出频率可调的交流电压作为风机的电源电压，就可以方便地改变风机的转速。

　　1.2风机负载特性风机的机械特性具有二次方律特征，即转矩与转速的二次方成正比例变化。在低速时由于流体的流速低，所以负载的转矩很小，随着电动机转速的加，流速加快，负载转矩和功率越来越大。负载转矩Tl和转速nL之间的关系可用下式表示：根据负载的机械功率Pl和转矩Tl、转速nL之间的关系，有：矩；t、KP分别为二次方律负载的转矩常数和功率常数。

　　二次方律负载的机械特性和功率特性风机变频调速系统的电路原理图变频器的接线与功能代码图中所用变频器为三菱FRA540系列，输入端R、S、T通过控制电器接至电源，输出端U、V、W通过电器接至电动机，使用时不允许接反。控制端子STF为正转启动端，为保证电动机单向正转运行，将STF与公共端SD相接。端子RL和RM为变频器的升降速控制端，控制其与公共端SD的通断，可以实现升降速。

　　变频器的功能预置为：Pr.79=1使变频器处于外部运行模式。

　　Pr.59=1使“遥控方式”有效。即用控制端子的通断实现变频器的升降速。

　　RH与公共端SD接通时，频率上升；RL与公共端SD断开时，频率保持。

　　呢与公共端SD接通时，频率下降；呢与公共端SD断开时，频率保持。

　　这里我们使用S1和S22个按钮分别与RL和RM相接，按下按钮S1使RL与公共端SD接通，控制频率上升；松开按钮S1，RL与公共端SD断开，频率保持。

　　所示为二次方律负载的机械特性和功率特性曲线，可以看出，当被控对象所需风量减小时，采用变频器降低风机的转速nL，会使电动机的功耗大大降低。

　　2风机变频调速系统设计一般情况下，风机采用正转控制，所以线路比较简单。但考虑到变频器一旦发生故障，也不能让风机停止工作，因此，设计时应考虑有将风机由变频运行切换为工频运行的控制。

　　所示是我们为河南轮胎股份有限公司所设计的风机变频调速系统电路原理图。

　　风机变频调速系统的电路原理图说明如下：同样，按下按钮S2使RM与公共端SD接通，控制频率下降；松开按钮S2RM与公共端SD断开，频率保持。

　　AM为模拟信号输出端，可在AM和模拟信号公共端两端之间跨接频率表，用于监视变频器的运行频率。

　　相应的变频器功能代码预置为：三相工频电源通过断路器Q接入，接触器KM，用于将电源接至变频器的输入端R，S，T，接触器KM2用于将变频器的输出端U，V，W接至电动机，KM3用于将工频电源直接接至电动机。注意接触器KM2和KM3不允许同时接通，否则会造成损坏变频器的后果，因此，KM2和KM3之间必须有可靠的互锁。热继电器KR用于工频运行时的过载为便于对风机进行“变频运行”和“工频运行”

　　的切换，控制电路采用三位开关SA进行选择（选择开关）。

　　当SA合至‘工频运行“方式时，按下起动按钮SB2，中间继电器KAi动作并自锁，进而使接触器KM3动作，电动机进入工频运行状态。

　　按下停止接钮SBi，中间继电器KAi和接触器KM3均断电，电动机停止运行。

　　当SA合至‘变频运行“方式时，按下起动按钮SB2，中间继电器KAi动作并自锁，进而使接触器KM2动作，将电动机接至变频器的输出端。KM2动作后使KMi也动作，将工频电源接至变频器的输入端，并允许电动机起动。同时使连接到接触器KM3线圈控制电路中的KM2的常闭触点断开，确保KM3不能接通。

　　按下按钮SB4，中间继电器KA2动作，电动机开始加速，进入“变频运行”状态。KA2动作后，停止按钮SBi失去作用，以防止直接通过切断变频器电源使电动机停机。

　　在变频运行中，如果变频器因故障而跳闸，则变频器的*BC*保护触点断开，接触器KMi和KM2线圈均断电，其主触点切断了变频器与电源之间，以及变频器与电源之间的连接。同时*CA*触点闭合，接通报警扬声器HA和报警灯HL进行声光报警。同时，时间继电器KT得电，其触点延时一段时间后闭合，使KM3动作，电动机进入工频运行状态。

　　操作人员发现报警后，应及时将选择开关SA旋至“工频运行”位，这时，声光报警停止，并使时间继电器断电。

　　3节能计算对于风机设备采用变频调速后的节能效果，可根据己知风机在不同控制方式下的流量与负载关系曲线及现场运行的负荷变化情况进行计算。

　　以该系统所使用的30kW鼓风机为例。运行工况以24h连续运行，其中每天i0h运行在90负荷（频率按46Hz计算，挡板调节时电机功耗按98 计算），i4h运行在50负荷（频率按20Hz计算，挡板调节时电机功耗按70计算）；全年运行时间在300天为计算依据。则变频调速时每年的节电量为：挡板开度时的节电量为：6元计算，则采用变频调速每年可节约电费58952元。一般来说，变频调速技术用于风机设备改造的投资，通常可以在一年左右的生产中全部收回。

　　4结语风机设备采用变频调速技术是一种理想的调速控制方式，不仅具有显著的节电效果，而且方便了操作，提高了设备效率，减少了设备维护和维修费用，较好地满足了生产工艺要求，经济效益十分明显。因此，《中华人民共和国节约能源法》第39条己把它列为重点技术推广项目。

　　石秋洁。变频器应用基础丨M.北京：机械工业出版责任编辑周守清