關(guān)鍵詞：多電平 高壓變頻器

一.除塵風(fēng)機工藝要求

　　邯鄲鋼鐵團體一煉鋼1#和2#兩個混鐵爐，當(dāng)混鐵爐既不兌鐵也不出鐵時不需要風(fēng)量；當(dāng)混鐵爐工作時，一個兌鐵口兌鐵需要風(fēng)量35萬m3/h；一個出鐵口出鐵需要風(fēng)量15萬m3/h；兩臺爐出鐵口同時出鐵需要風(fēng)量30萬m3/h；當(dāng)一臺混鐵爐的兌鐵口和出鐵口同時兌鐵出鐵時需要風(fēng)量50萬m3/h。兩個混鐵爐兌鐵口不能同時打開，只能有一個兌鐵口打開，兩個混鐵爐出鐵口可以同時打開。
　　兌鐵：由一臺125t天車完成，鐵水罐分為70t和100t兩種規(guī)格，每罐兌鐵時間為4-6min；
　　出鐵：按三臺煉鋼轉(zhuǎn)爐同時生產(chǎn)20爐/班計算，單臺混鐵爐出鐵30罐/班，天天三班，每班八小時，單罐出鐵時間1-2min，兩次出鐵周期最短為8min，每班出鐵累計時間30-60min。

　　隨著變頻技術(shù)的成熟，變頻器在電氣傳動領(lǐng)域中應(yīng)用越來越廣泛。其控制方式的多樣性、完善的電機保護功能以及其特有的優(yōu)點是目前在工控領(lǐng)域其它無可比擬的。  

　　一：改造原理 

　　由流體傳輸設(shè)備水泵和風(fēng)機的工作原理可知：水泵和風(fēng)機的流量與其轉(zhuǎn)速成正比；水泵和風(fēng)機的壓力（揚程）與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，而水泵和風(fēng)機的軸功率等于流量與壓力的乘積，故水泵和風(fēng)機的軸功率與其轉(zhuǎn)速的三次方成正比（即與電源頻率的三次方成正比）根據(jù)上述原理可知：降低水泵和風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，那么其功率可以下降得更多。例如:將供電頻率由50Hz降為45Hz，則P45/P50=（45/50）3=0.729,通風(fēng)除塵，即P45=0.729P50（P為電機軸功率）；將供電頻率由50Hz降為40Hz，則P40/P50=（40/50）3=0.512，即P40=0.512P50（P為電機軸功率）。 

　　水泵和風(fēng)機消耗功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。即N=KN3 N：為水泵和風(fēng)機消耗功率；n：為水泵和風(fēng)機運行時的轉(zhuǎn)速；K為比例系數(shù)。而水泵和風(fēng)機設(shè)計是按工頻運行時設(shè)計的，但除高速外，大部分時間流量較小，由于采用了變頻技術(shù)及微機技術(shù)有微機控制，因此可以使水泵和風(fēng)機運行的轉(zhuǎn)速隨流量的變化而變化，最終達到節(jié)能的目的。實踐證明，使用變頻設(shè)備可使水泵和風(fēng)機運行平均轉(zhuǎn)速比工頻轉(zhuǎn)速降低20%，從而大大降低能耗，節(jié)能率可達20%-40%。 

　　因水泵和風(fēng)機屬于典型的平方轉(zhuǎn)矩負載類型，所以其功率（軸功率），轉(zhuǎn)矩（壓力），轉(zhuǎn)速滿足以下關(guān)系（相似定理）： 

　　P電=P軸=QH 
　　Q’/Q=N’/N 則Q’=QN’/N 
　　P’/P=（N’/N）3 則P’=P（N’/N）3 
　　異步電機的轉(zhuǎn)速公式 n=60f（1-s）/p 
　　式中：N、Q、H、P??水泵和風(fēng)機的額定轉(zhuǎn)速，流量，軸功率 
　　N’、Q’、H’、P’??調(diào)速后水泵和風(fēng)機的額定轉(zhuǎn)速，流量，軸功率 

　　在一定范圍滿足生產(chǎn)要求的前提下，可以通過改變轉(zhuǎn)速來靈活的調(diào)節(jié)水壓和流量，以方便均勻的沖洗工件，并且不改變工作周期。這種特性表明，調(diào)節(jié)水泵和風(fēng)機轉(zhuǎn)速，改變電動機出力，使之始終滿足工藝要求。 

　　綜上所述：利用變頻技術(shù)改變電機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量和速度的變化用來取代傳統(tǒng)工頻電路的控制，能取得明顯的節(jié)能效果 

　　二：現(xiàn)場工況和改造方案 

　　現(xiàn)場為其中為一套清洗工件和烘干系統(tǒng)。清洗工作原理是：工件通過鏈條輸送，以一定的速度進入箱體入口，箱體兩側(cè)布滿管道噴射龍頭，噴頭在水泵的作用下，以一定的壓力和流量來清洗工件。工件不斷的向前推進，經(jīng)過近百米的清洗管道，最終清洗干凈達到產(chǎn)品要求，再從箱體出口處送入烘干系統(tǒng)。烘干系統(tǒng)為風(fēng)機，通過風(fēng)機流量的作用下來烘干工件，送入下一工作流程。 

　　整個系統(tǒng)中有11臺清洗用水泵電機和12臺風(fēng)機電機。由工藝要求可知，每一清洗階段和工件的不同所需清洗壓力和熱風(fēng)流量也不盡相同，先前水泵和風(fēng)機系統(tǒng)的流量與壓力是靠閥門和旁通調(diào)節(jié)來完成，又由于此系統(tǒng)為開環(huán)循環(huán)水系統(tǒng)，因此，不可避免地存在較大截流損失和大流量現(xiàn)象，不僅大量浪費電能，而且還造成清洗效果不佳的情況。為了解決這些問題，通過調(diào)節(jié)變頻器轉(zhuǎn)速，使水泵和風(fēng)機隨著負載的變化調(diào)節(jié)水流量并關(guān)閉旁通，能使節(jié)能效果達到20%。 

　　再因水泵和風(fēng)機采用工頻起動方式，電機的起動電流均為其額定電流的3～4倍，在大的電流沖擊下，，會影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它設(shè)備的運行安全用電，也使接觸器、電機的使用壽命大大下降，同時，起動時的機械沖擊和停泵時水垂現(xiàn)象，容易對機械散件、軸承、閥門、管道等造成破壞，從而增加維修工作量和備品、備件費用。 

　　采用德力西CDI9000通用型系列變頻器 

　　該產(chǎn)品的主要特點有： 

　　1．空間電壓矢量控制技術(shù)。 
　　2. 轉(zhuǎn)矩自動提升功能，低頻大轉(zhuǎn)矩輸出。 
　　3. 載波頻率可調(diào)，靜音運行。 
　　4. 控制方式多樣化，通用性強，多段速和程序運行功能。 
　　5. 內(nèi)置剎車單元，快速停車。 
　　6. 內(nèi)置PID調(diào)節(jié)功能，閉環(huán)控制簡單。 
　　7. 內(nèi)置RS-485接口，可計算機聯(lián)網(wǎng)控制，也可以與DCS組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。 
　　8. 具有時間累計功能，可以顯示單次通電運行時間，累計運行時間。 
　　9. 32位電機控制專用微處理器，頻率解析度高達0.01HZ。 

　　根據(jù)現(xiàn)場工況分析，需每臺電機加裝一臺變頻器，通過調(diào)節(jié)變頻器面板上的旋鈕來控制電機轉(zhuǎn)速，輸出工藝所需要的流量和壓力，提高產(chǎn)品質(zhì)量，達到節(jié)能效果。  

　　三：系統(tǒng)改造后的性能： 

　　（1）關(guān)掉旁路閥們，采用變頻器控制，在滿足使用要求的前提下達到了最大限度的節(jié)能（20%）。下圖繪出了閥門控制調(diào)節(jié)和變頻調(diào)速控制兩種狀態(tài)的水泵和風(fēng)機功率消耗??流量關(guān)系曲線。 

　　上圖顯示了變頻器控制和閥門控制水泵和風(fēng)機所消耗的不同功率，從上圖總我們可以清楚的看出在水泵和風(fēng)機流量為額定的60％時，變頻器控制與閥門控制相比，功率下降了60％；所以水泵和風(fēng)機僅僅依靠閥門控制是遠遠不夠的，進行變頻器控制的節(jié)能改造是十分必要的。  

     風(fēng)機盤管是集中式空調(diào)系統(tǒng)中廣泛使用的末端設(shè)備。風(fēng)機盤管的合理選用不僅直接影響空調(diào)效果，也是保證系統(tǒng)正常運行和降低空調(diào)能耗的重要環(huán)節(jié)，尤其是在高精度或有嚴(yán)格工藝要求的場合，更須合理的送風(fēng)參數(shù)。送風(fēng)和供冷（熱）是風(fēng)機盤管的基本功能�！帮L(fēng)”是“冷”的媒介和載體，它直接影響供冷量、送風(fēng)溫差、換氣次數(shù)以及室溫梯度和波動幅度，即決定了空調(diào)精度和舒適性的好壞。因此，保證足夠的風(fēng)量是實現(xiàn)預(yù)期空調(diào)效果的先決條件。需要指出的是，這里所說的風(fēng)量是機組在正常使用時的實際送風(fēng)量。

    根據(jù)房間凈空間體積和最低換氣次數(shù)的要求，可以求出最低送風(fēng)量。對高精度工藝性空調(diào)，風(fēng)量校核是選型計算中必要程序。在選用國產(chǎn)風(fēng)機盤管時，不能根據(jù)計算結(jié)果，按其樣本參數(shù)選型，因為國產(chǎn)風(fēng)機盤管的樣本所列的名義風(fēng)量要高于實際風(fēng)量。

    我國原機械工業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《風(fēng)機盤管機組》JB/T4283-91中規(guī)定：名義風(fēng)量必須在盤管不通水、空氣進出口靜壓差為零的特定工況下進行測定。但是，風(fēng)機盤管的實際使用條件顯然不同于測試條件：實際使用中，暗裝機組往往還宜加裝進、回風(fēng)格柵，過濾器和短風(fēng)管，加上盤管表面冷凝水、積塵和濾網(wǎng)堵塞等許多因素的影響，都會導(dǎo)致風(fēng)阻增大、風(fēng)量下降。明裝式機組同樣也存在風(fēng)量下降問題，只是下降幅度較小而已，所以國產(chǎn)風(fēng)機盤管的實際風(fēng)量必然要低于名義值。而風(fēng)量的不足，又將引起冷量下降，進而形成機組實際性能（風(fēng)、冷量）都要低于名義值的現(xiàn)象，從而使空調(diào)系統(tǒng)達不到原設(shè)計效果。近幾年來，我國風(fēng)機盤管在結(jié)構(gòu)形式、傳熱效率、室內(nèi)空氣品質(zhì)、噪音和自動控制等方面都采用了一些先進的技術(shù)，取得了一些明顯的成果，大大提高風(fēng)機盤管機組的性能。但是與國外的先進產(chǎn)品相比，在各個方面我們都還有不小的差距。國產(chǎn)風(fēng)機盤管的名義參數(shù)在實際使用條件下是不可再現(xiàn)的，因此不能作為選用產(chǎn)品的依據(jù)。我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及各廠家樣本中給出的名義參數(shù)對暗裝機組來講，實際上是沒有意義的。因為其正常使用時，冷工況風(fēng)量要比名義風(fēng)量低20%-30%，長期運行的機組甚至低50%以上。

    國外風(fēng)機盤管樣本中，一般會給出不同機外靜壓下的風(fēng)量及供冷量，以方便用戶選用。有些國外簡明樣本雖然僅給出名義風(fēng)量，但其含義不同于我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，其一般是指一定機外靜壓下的風(fēng)量值，所以名義風(fēng)量相近的國外風(fēng)機盤管，風(fēng)量會比國產(chǎn)機組高出20%-50%。

    同樣需要說明的是，使用國外簡明樣本時，須注意國外各公司往往執(zhí)行不同的標(biāo)準(zhǔn)，名義風(fēng)量的含義也會存在某些差異。所以選用時，最好依據(jù)數(shù)據(jù)齊全的最新樣本，或要求供貨廠家提供產(chǎn)品在不同機外靜壓下的風(fēng)量及冷量值，以確定可靠性。加之風(fēng)量不僅能夠增加換氣次數(shù)，降低送風(fēng)溫差，改善空調(diào)效果，因為冷量相應(yīng)提高，所以還可以縮小機組體積。因此，國外風(fēng)機盤管的體積和重量，一般都要小于國產(chǎn)風(fēng)機。提高機外靜壓和風(fēng)量，是風(fēng)機盤管的發(fā)展方向。當(dāng)然，風(fēng)量的提高也要受空調(diào)區(qū)允許風(fēng)速的制約。下面是國內(nèi)幾個品牌的風(fēng)機盤管性能比較表