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2017-09
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YOPLAY電子遊戲PI9000係列變頻器在玻璃鋼化冷卻風機上的應用
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一  引言
    在玻璃行業,由於電費的成本已成為原材料成本,人工成本之後的第三大開支;在用電緊張的今天,節省電費已成為企業經營者考慮的一件大事;而玻璃廠的鋼化爐是玻璃廠的重要設備之一,也是主要的耗電設備之一。鋼化冷卻風機的容量是按照鋼化爐最大的設計產量來選型的,且留有一定的餘量。在使用中,冷卻風機長期固定在最大的轉速下運行。由於季節、晝夜和生產工況的變化,冷卻風機的實際風量需求在絕大部分時間內遠比設計負載低;在轉速固定的情況下,當冷卻風機的風量過剩時,隻能通過控製風門的進風量,這樣就造成風機功耗的嚴重浪費,故對立窯風機進行變頻節能改造具有一定的現實意義。本文就玻璃鋼化爐兩台功率為315kW的離心風機為例,介紹YOPLAY電子遊戲PI9000係列變頻器在鋼化爐風機調速的節能應用。


二  鋼化爐工作原理
    玻璃鋼化機組主要由放片段、對流加熱段、平鋼化段、和取片段四大部分,以及高壓離心風機、供風管道、集風箱、氣路、電氣控製櫃、操作台等組成。強製對流平鋼化機組采用獨有的噴射增流技術,通過吸入爐內熱空氣與經過預熱的壓縮空氣在噴管內混合,使噴管向玻璃表麵噴出的氣流溫度大幅提高,爐內熱空氣對流循環強製增強,爐溫均勻性及穩定性的提高,使玻璃在爐內的加熱效果更好。


三  玻璃鋼化過程與工藝
    玻璃鋼化爐的玻璃鋼化工藝主要由兩部分組成,即加熱和淬冷。
(1)先將普通玻璃在往複式加熱室中均勻受熱到玻璃軟化點,使玻璃軟化後進行極速淬冷來完成玻璃鋼化。
(2)淬冷使用的吹風來自兩台功率為315kW的離心風機。
(3)根據玻璃薄厚不同,離心風機轉速按控製係統上位機設定的參數,產生流量大小不同的強大氣流,均勻地對玻璃的正反麵進行吹風淬冷。
(4)經過鋼化淬冷後的玻璃,在其表麵形成壓應力,當玻璃承受外力時,首先抵消表層應力,從而提高了承載能力,改善了玻璃抗拉強度。


四  設備性能及技術參數
1 玻璃產品規格
平鋼化玻璃:
玻璃最大尺寸: 4800mm × 2400mm(5mm) 2200mm*2400mm (4mm)
玻璃最小尺寸: 300mm × 200 mm
玻璃厚度範圍: 3 ~19mm
2 產品性能:符合GB15763.2‐2005有關要求
3 生產能力:(參考)
玻璃 厚度 (mm)
4 5 6 8 10 12 15 19
產能 (爐/小時)
22 18 15 12 9 7 5 4
4 適應玻璃品種(1)透明浮法玻璃(2)本體著色浮法玻璃(3)單麵絲網印刷玻璃(4)超白壓花玻璃(5)LOW‐E鍍膜玻璃。


 

五  風機變頻調速節能原理
1. 風機的負載特性及基本數量關係風機為平方轉矩負載、也叫變轉矩類負載,根據流體力學的基本定律,其轉速、風量(流量)、風壓(壓力)及功率(軸功率)關係為:
Q∝n;H∝n2;P∝n3
其中:Q-風量;H-風壓;P-功率; n-轉速
2  風機變頻調速節能原理分析由以上風機的轉速、風量、風壓及功率關係可見:
(1)在風量需求小於風機的額定風量時,即電機工作在額定轉速以下,降低風機轉速,可以方便地調節風機的鼓風量。
(2)隨著風機轉速的降低,電機的軸功率相應減小,其消耗的電功率明顯下降。
(3)因此,對於風機負載,采用變頻調速技術取代百葉閥門調節風量,有顯著的節能效果。鋼化爐風機節能預估:
(1)當轉速減少到額定轉速的85%時(對應風量減少到額定風量的85%),其電機的軸功率將減少到額定功率的61% [(85%)3];
(2)鋼化爐風機維持在待機狀態,風機轉速減少到額定轉速的10%時,此時電機的軸功率僅為額定功的0.001%。由此可見,風機采用變頻調速,節能效果非常明顯。

 

六  用戶對變頻節能改造後功能的要求
a) 要求變頻器的跟隨性能好,質量穩定可靠,故障率低。
b) 啟動時間不能超過 120S,啟動過程不能報過流故障;啟動後需要給PLC 係統反饋信號表示風機已經正常啟動;加熱過程中,風機需能運行在5Hz 待機;
c) 為了不給另外一台風機增加壓力,浪費電能,兩台風機跑動的風壓要幾乎持平。在鋼化不同厚度的玻璃時需要設定不同風壓值;一台風機切換到兩台風機或者兩台風機切換到一台風機需要平滑過渡。
七,變頻調速節能改造方案設計
a) 根據現場情況和用戶的要求,YOPLAY電子遊戲設計安裝一台品質優良、性能穩定可靠的平方轉矩(風機水泵型)YOPLAY電子遊戲PI9300 400F3變頻器,是一款基於DSP的高性能矢量控製變頻器,具備V/F控製、無感矢量控製、帶PG 矢量控製多種控製方式,可以適應恒轉矩和恒功率的各類負載,優異的低頻轉矩特性和高動態特性,可以應對運行過程中的負載擾動及快速加減速的要求。
b) 根據客戶係統設定加速時間為 70S,可以滿載啟動不報過流故障;利用變頻器繼電器輸出功能給PLC 反饋變頻器已正常啟動的信號;設定最低頻率5Hz,在加熱過程中變頻器處於待機狀態,凸顯YOPLAY電子遊戲變頻器的低頻高轉矩特性。

c) 為保證兩台風機跑動的風壓可以持平,分別設定兩台變頻器的最大頻率為53Hz 和51.4Hz.當加工不同厚度的玻璃時,在操作台設置不同厚度的數值時,由PLC 給出的4~20mA 信號也跟著改變,此係統由PLC 和變頻器協同完成;當加工8mm 玻璃時隻需要一台風機,此時另外一台風機處於反轉狀態,遂需要增加直流製動功能來解決此問題。

 

七  變頻器參數設置

F0.11=1 端子控製
F1.00=1 端子DI1用於正轉
F0.03=2 AI1作為模擬量輸入端子
F1.12=2 模擬量信號為4~20MA(需要更改J3跳線)
F0.23=5 最小頻率設置
F0.19=53 最大頻率
F0.21=53 上限頻率
F0.01=53 設定頻率
F0.13=70 加速時間
F2.02=2 故障繼電器輸出功能
F2.05=1 變頻器運行中輸出功能
F3.00=2 預勵磁啟動
F3.05=70 DC預勵磁電流
F3.06=3 DC預勵磁時間
F3.07=1 自由停車

 

八  變頻器接線圖

 

九  改造注意事項
1, 改造前,當從一台風機切換到兩台風機工作的過程(一台風機工作,另外一台風機處於反轉狀態),采用星三角啟動時,直接將電機從反轉逆轉成正轉,瞬間產生大電流導致電機發熱嚴重,不僅損耗電機而且造成不必要的電能浪費;改用變頻啟動方式後,需要注意使用預勵磁啟動功能,先製動再啟動,否則啟動會報過流故障。
2, 兩台風機同時運行時,若是一台變頻器報故障,則對應的風閘會由進風口變成出風口,等於給另外一台變頻器增加了負載,會導致報故障;避免此問題的方法是把變頻器的故障常閉觸點串聯到風閘的電磁閥上,如果變頻器報故障,則立刻關閉風閘。

 


 

十  總結
    對風機進行變頻節能改造後,風機的用電量大幅度下降,節能效果非常顯著,同時風機轉速下降,降低了機械磨損,減少了風機的故障率和提高了風機的使用壽命,依據不同產品規格、精細可以通過變頻器來改變風機電機的頻率從而調整到鋼化不同玻璃所需的數值,從而保障產品質量,為客戶帶來可觀的經濟效益。

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