淺談變頻器在磚廠窯爐風機改造中應用
撫礦集團華強頁巖燒結磚廠由窯爐系統（焙燒窯、干燥窯)，窯車回轉系統，原料、成型系統，通風系統組成。經過一年試運行，發現存在下列問題：①生產的空心磚成品合格率低。②電能消耗量大。對此進行分析，發現其窯爐溫度控制精度低是影響其廢品率高的重要原因之一。通過進一步分析，了解到窯爐溫控精度低的原因是窯爐風機風量調節方式滿足不了窯爐溫度控制要求，并且消耗大量電能。為了解決上述存在問題，決定對窯爐風機系統進行技術改造。
1 華強磚廠通風系統風機運行現狀
磚廠共兩條窯爐生產線。每條生產線通風系統有一臺排煙風機，一臺送熱風機，3臺窯門風機，3臺直徑φ1200㎜插板閥，41臺直徑φ400㎜蝶閥及其配套管線組成。爐內溫度控制由兩部分組成：①窯爐測溫元件及顯示儀表；②窯爐風機極其配套管線閥門。爐內溫度由測溫元件反饋到中控室進行監視，其溫度調節采用手動調節管道閥門開度大小來調整窯內風量大小。窯爐運行時，送熱風機、排煙風機、窯門3臺風機額定電壓恒速運行。當中控室操作人員發現顯示器上的爐內溫度偏高時，即到窯爐現場操作通風管線上的插板閥及蝶閥，減少閥門開度，或到現場關閉一臺窯門風機，降低窯內通風量，從而降低窯內溫度。相反，則增大插板閥及蝶閥開度或多開一臺窯門風機，從而增加窯內通風量，提高窯內溫度。
2 風機流量調節分析
2.1 風機節流調節分析 磚廠風機風量控制采用調整閥門開度來調整風量值是典型風機節流控制，其原理為通風機設備中裝有閘門條件下，改變閘門開啟程度，從而改變風源特性或等效網阻力，從而改變工況。其特點為當風量超過實際需要將風道中閥門關閉適當位置，風量減少，此時①靜壓增高②管網阻力增大③功率消耗增加。通過分析，發現上述風機調節方式存在下列缺點：①溫度控制操作不方便,溫度調節精度低。由中控室人員到現場操作通風管線上的閥門,調節閥門開度，需要多次調整,操作極不方便。并且閥門精度不易控制，造成溫度控制不準確，影響出磚質量。②中控人員現場工作量大，安全隱患增多。插板閥在窯爐頂部，碟閥在窯爐的兩側。閥門里流動的是高溫氣體。正常運行需多次調節閥門開度，造成現場作業量大，同時高溫也容易出現燙傷、碰傷事故。③閥門的數量多，故障率高，維修量大。④風門節流調節，使管道振動，產生噪音。⑤電能損耗大。
2.2 變換轉速調節流量分析 其原理為根據公式n2=n1QB/QA ，改變風機轉速至N2，獲得需要風量QB。其特點為：①當風機轉速下降時，流量下降，風壓下降，風機阻力減少，克服阻力做功隨之降低。②由公式N/N1=(n/n1)3可知：功率與轉速立方成正比，當轉速n降低，所需功率大幅度降低，從而節省電能。經過兩種流量調節對比分析，決定采用風機變轉速調節替代節流調節控制。在比較分析定子調速，變極調速，滑差調速，轉子串電阻調速，串極調速，變頻調速的特點，了解到變頻調速具有可實現無級變速，調速范圍寬，控制精度高，易操作等優點，優異的性能遠高于其他調速方式，因此采用變頻調速進行風機改造。變頻調速的原理：①變頻：通過變頻器進行頻率改變，即利用電力半導體器件開關作用，將工頻電源變換成另一種頻率電源。主要通過交——直——交方式把工頻電源變成直流電源，利用逆變器再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源。②變頻調速原理：異步電動機的轉速n為：n=60f/p(1－s)式中，p:磁極對數，s：電機轉差率，f：頻率，單位為Hz；n：電機轉速，單位為r/min。通過改變頻率f值，從而改變轉速值n大小。
3 送熱、排煙風機變頻改造設計
3.1 變頻器的選擇：
3.1.1 變頻器種類選擇 首先考慮變頻器與電機容量匹配，其次考慮風機過載能力要求比較低，低速運行時，負載較輕，且這類負載對轉速精度沒什么要求，決定采用普通功能型變頻器（艾默生）
3.1.2 變頻器容量選擇 已知排煙風機、送熱風機電機功率都為30KW，電流為63A，電壓為380V。根據公式：
式中K：電流波形修正系數（1.05—1.1）
PM：電機輸出功率，n：電機效率（通常約0.85）； ：電機功率因數（通常約0.75）；IM：電機額定電流（A）；UM為電動機電壓（V）；PCN為變頻器的額定容量（KVA）；ICN為變頻器額定電流（A）。
PCN=1.05×30/0.75×0.85=49.41KW ICN=1.05×63=66.15A
根據標稱功率選擇，對于二次方轉矩負載，一般可以直接按照標稱功率作為*終選擇依據，并且不必放大。排煙風機、送熱風機（30KW）一般情況下為低速運轉，經濟考慮采用型號為艾默生型功率30KW變頻器。
3.2 空開選擇 根據要求，額定電壓≥負荷電壓，額定電流≥負載電流。選擇額定電壓500V，電流為100A的ABB型自動開關。
4 改造后運行效果分析
通過一段時間運行，發現用變頻器調節取代調整閥門調節控制窯爐內風量大小，效果顯著：①易調降噪，費低率升。②風機節能效果明顯。
4.1 易調降噪，費低率升 改造后，排煙風機、送熱風機變頻器由中控集中控制，既方便控制又易于調整，減輕了工人勞動強度，也降低了發生安全事故概率，同時取消閥門控制降低了閥門控制產生的噪音，降低了閥門故障率，也減少了閥門維護費用。滿足使用要求，保證出磚合格率，提高了經濟效益。
4.2 節能效果明顯。
4.2.1 窯爐排煙、送熱風機改造前電耗情況:電源電壓，380V， 電流，63A，功率，30KW×4根據公式： ，1千瓦×1小時=1度。一天24小時額定運行，日耗電量為2880度。
4.2.2 窯爐排煙、送熱風機改造后電耗情況：改造后排煙風機電機（一天）運行數據如下所示：
8:00，27.81A； 9:00，27.44A； 10:00，27.03A； 11:00，26.67A；
12:00，26.96A； 13:00，25.89A； 14:00，25.60A； 15:00，27.85A；
16:00，25.47A； 17:00，24.84A； 18:00，24.79A； 19:00，24.85A；
20:00，24.62A； 21:00，24.76A； 22:00，24.70A； 23:00，24.65A；
24:00，24.43A； 1:00，24.72A； 2:00，24.46A； 3:00，24.90A；
4:00，24.29A； 5:00，24.72A； 6:00，24.70A； 7:00，24.57A
送熱風機電機（一天）運行數據如下表所示
8:00，31.23A； 9:00，31.20A； 10:00，31.16A； 11:00，31.28A；
12:00，32.34A； 13:00，35.71A； 14:00，35.69A； 15:00，35.71A；
16:00，34.71A； 17:00，30.87A； 18:00，26.65A； 19:00，27.17A；
20:00，28.63A； 21:00，27.65A； 22:00，29.89A； 23:00，29.85A；
24:00，29.83A； 1:00，27.99A； 2:00,27.47A; 3:00,27.41A;
4:00,27.17A; 5:00,26.05A; 6:00,30.33A; 7:00,31.48A
電源電壓，380V，功率，排煙風機(30KW)*2，功率因數 ，0.85。排煙風機 ，日耗功率P=1.732×0.85×380×（27.81+27.44+27.03+27.85+26.77+26.96+25.89+25.6
+25.47+24.84+24.79+24.85+24.62+24.76+24.65+24.43
+24.72+24.46+24.9+24.42+24.32+24.7+24.57+24.7）/24=14.26KW
送熱風機 ，
日耗功率P=1.732×0.85×380×(31.22+31.2+31.16+31.28
+31.34+35.71+35.69+35.71+34.71+30.87+26.65+27.17+28.63
+27.65+29.89+29.85+29.83+27.99+27.47+27.41+27.17+26.05
+30.33+ )/24=16.96KW
四臺風機每日共耗電=（14.26×24×2）+（16.96×24×2）=1498.88度
變頻改造后風機日耗電量平均節省1381.12.度,。每年（按工作9個月計算）可節省電費186451.2元(按平均每度電費0.5元計算)，效果顯著。
5 結束語
這次變頻技術改造獲得很大的成功，因此，我們決定對全廠風機進行技術改造。提高控制精度，節能降耗，使磚廠在市場競爭中處于有利位置。
