變頻控制在收塵風機中的應用

李建康

摘要：變頻控制技術(shù)誕生與發(fā)展給傳統(tǒng)電機工作模式帶來了更多可能，基于變頻控制的節(jié)能技術(shù)已被應用于人們生活方方面面。收塵風機是當前工廠以及車間生產(chǎn)作為常見的設(shè)備之一，且需求量巨大，因此對其進行有效的調(diào)速控制對于效能的管控等具有重要意義。此次探討闡述了變頻控制技術(shù)在收塵風機中的應用原理，并就其使用方法等進行分析探討。

關(guān)鍵詞：變頻控制；收塵風機；原理

對于現(xiàn)有收塵系統(tǒng)而言，正常工況下其風量以及負荷等參數(shù)指標有效值往往處于恒定狀態(tài)。而對于一些特殊工藝產(chǎn)品，其作業(yè)效率相對較低，實際工作中也需要其時開時停，此時收塵風機的工作模式往往需要隨著實際生產(chǎn)工藝的變化而改變。據(jù)分析，此類風機其能量有效利用率僅有35%-70%之間，其余的能量往往應用于空轉(zhuǎn)方面，對于電能資源的浪費情況較為嚴重且應用效率不高。因此有效控制風機的啟停轉(zhuǎn)動，規(guī)避對電能等資源的浪費情況，滿足實際生產(chǎn)應用需要是當下企業(yè)生產(chǎn)迫切需求。

1.常見調(diào)速方式對比

對于收塵風機而言，在實際工作中其主要通過對風門擋板開啟角度以及電機轉(zhuǎn)速的控制進而實現(xiàn)對風量大小的調(diào)節(jié)。據(jù)相關(guān)學者對比分析，國外曾經(jīng)針對液力耦合器調(diào)速以及串級調(diào)速兩種變速形式進行對比分析，實際風機功率消耗情況如下圖所示：

由上圖不難看出，實際當風機負荷在60%-85%區(qū)間內(nèi)時，基于風門調(diào)節(jié)對功率的消耗相較于串級調(diào)速要高出約1200-2000多個千瓦，而基于液力耦合器調(diào)速相較于串級調(diào)速要高出約700-850kw左右。實際對于一些時間較長的工廠或者生產(chǎn)車間而言，其往往采用風門擋板調(diào)節(jié)形式。而由上圖可以看出，基于變速裝置來取代傳統(tǒng)的風門擋板進行風速以及風量的調(diào)節(jié)無疑是一種較為理想的選擇。此外由于串級調(diào)速不適用于籠型電機，液力耦合器調(diào)速方式其效率相對較低，且對于風機房的空間有一定要求，而交流變頻調(diào)速方式與其他調(diào)速形式相比，其對調(diào)速的范圍更為寬泛、實現(xiàn)更為穩(wěn)定、機械特性更好，且對于能源利用率更為高效，是當前風機軟啟動最為理想的調(diào)速控制方式。

2.變頻調(diào)速應用分析

2.1原理分析

對于電動機而言，其同步轉(zhuǎn)速和電源的頻率呈正相關(guān)關(guān)系，而實際由于多方面的影響，電機轉(zhuǎn)速往往稍低于同步轉(zhuǎn)速，因此提高電源供電頻率對于提高轉(zhuǎn)速具有一定效果，而降低頻率則可以一定程度上降低電機轉(zhuǎn)速，通過連續(xù)的對頻率的改變即可有效實現(xiàn)對電機的無級調(diào)速控制。

2.2變頻調(diào)速方法探討

恒功率、恒轉(zhuǎn)矩以及維持過載能力不變是常見的三種調(diào)速形式，對于風機而言其屬于恒轉(zhuǎn)矩負載，因此采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速較為合適。就定義而言，恒轉(zhuǎn)矩主要指在實施變頻前后電機電磁轉(zhuǎn)矩維持不變，即

要想保持轉(zhuǎn)矩m為常數(shù)，勢必確保Hm以及 的不變，而當頻率發(fā)生改變時，電源電壓Ui也應當隨之發(fā)生一定改變，進而維持Hm的恒定不變，最終實現(xiàn)m的不變。

2.3基于變頻控制調(diào)速分析

依據(jù)變頻調(diào)速相關(guān)理論，對于變頻調(diào)速而言其范圍大，穩(wěn)定性相對較好，變頻過程中機械特性硬度維持不變。此外，應當注意當頻率高于電機實際額定頻率時，適合采用恒功率方式進行調(diào)速；而當調(diào)速頻率低于電機額定頻率時，則相對較為適合采用恒轉(zhuǎn)矩進行調(diào)速，當對風機一類設(shè)備進行變頻調(diào)速時，往往采用調(diào)速頻率低于額定頻率的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。

3.收塵風機調(diào)節(jié)與操作技術(shù)分析

針對操作方面，操作過程盡可能做到簡單快捷，現(xiàn)場操作箱設(shè)置啟停按鈕以及急停開關(guān)、電流表計，其整個操作過程主要有核心邏輯控制單元以及變頻控制單元依據(jù)設(shè)計要求以及電氣設(shè)備安全可靠運行由控制程序完成。對于操作人員而言，其只需要現(xiàn)場進行按鈕的操作以及開關(guān)的控制即可完成工作內(nèi)容，這樣的形式可以有效規(guī)避對于操作人員個人技術(shù)水平的要求以及由于操作不合理而造成的不必要的后果，同時也大大減少了潛在事故風險。

針對電機控制方面，主要依據(jù)以下流程。首先設(shè)定風機的加速，設(shè)備穩(wěn)定運行，隨后減速控制程序以及相關(guān)參數(shù)，基于變頻控制單元的指數(shù)設(shè)置單元，設(shè)計模擬程序進行開環(huán)以及閉環(huán)的控制。其次對于電機啟動方面，務必確保在設(shè)備啟動階段可以以足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩進行設(shè)備的啟動，隨后依據(jù)風機轉(zhuǎn)動時所形成的轉(zhuǎn)動慣量情況來設(shè)置變頻器的初始轉(zhuǎn)動頻率，實際該頻率設(shè)置不宜過小，否則極有可能造成電機的最大電磁轉(zhuǎn)矩下降，繼而造成風機難以有效啟動。

4.變頻調(diào)速效益分析

據(jù)不完全統(tǒng)計變頻調(diào)速控制在收塵風機中的應用，可以大大改善原有風機的啟動性能，可以有效完成風機的軟啟動效果，從而避免風機全壓啟動情況下電機由于長時間受到大電流沖擊而造成電機加速老化，延長了整個設(shè)備的使用壽命，同時可以有效降低初始力矩對設(shè)備造成的沖擊，大大降低風機機械故障等情況發(fā)生。此外，變頻控制技術(shù)在節(jié)能降耗方面的應用尤為突出，基于變頻調(diào)速后的電機其能耗情況得到大大改善，甚至比原電機空載情況下所消耗的功率更低，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計變頻調(diào)速控制設(shè)備的投入運行1年即可完成對所有投資的回收。

結(jié)束語

變頻調(diào)速是當前最為有效也是最為理想的風機控制調(diào)速形式，同時也是未來多個電機控制領(lǐng)域的發(fā)展方向?；谧冾l調(diào)速控制方式可以實現(xiàn)全自動閉環(huán)的調(diào)控，依據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)工藝的改變而及時有效進行風機風量的控制，從而滿足不同負荷情況下對于風機控制要求。此外，針對中小型收塵風機而言，變頻調(diào)速技術(shù)的應用可以大大提高收塵設(shè)備的收塵效率，有效提高電機的功率因數(shù)，就社會效益以及經(jīng)濟效益方面具有明顯優(yōu)勢。此外，需要注意變頻調(diào)速設(shè)備相關(guān)負責人應當經(jīng)過完善的培訓，且達到一定技術(shù)水準方可對設(shè)備進行操作以及維修。針對電機以及變頻器等設(shè)備的日常運維應當在停電后將變頻器輸出端子短路放電，從而確保相關(guān)人員的個人安全。

參考文獻

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