一 引言
在玻璃行業(yè)，由于電費(fèi)的成本已成為原材料成本，人工成本之后的第三大開支；在用電緊張的今天，節(jié)省電費(fèi)已成為企業(yè)經(jīng)營(yíng)者考慮的一件大事；而玻璃廠的鋼化爐是玻璃廠的重要設(shè)備之一，也是主要的耗電設(shè)備之一。鋼化冷卻風(fēng)機(jī)的容量是按照鋼化爐最大的設(shè)計(jì)產(chǎn)量來選型的，且留有一定的余量。在使用中，冷卻風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期固定在最大的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。由于季節(jié)、晝夜和生產(chǎn)工況的變化，冷卻風(fēng)機(jī)的實(shí)際風(fēng)量需求在絕大部分時(shí)間內(nèi)遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)負(fù)載低；在轉(zhuǎn)速固定的情況下，當(dāng)冷卻風(fēng)機(jī)的風(fēng)量過剩時(shí)，只能通過控制風(fēng)門的進(jìn)風(fēng)量，這樣就造成風(fēng)機(jī)功耗的嚴(yán)重浪費(fèi)，故對(duì)立窯風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻節(jié)能改造具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。本文就玻璃鋼化爐兩臺(tái)功率為315kW的離心風(fēng)機(jī)為例，介紹普傳PI9000系列變頻器在鋼化爐風(fēng)機(jī)調(diào)速的節(jié)能應(yīng)用。
二 鋼化爐工作原理
玻璃鋼化機(jī)組主要由放片段、對(duì)流加熱段、平鋼化段、和取片段四大部分，以及高壓離心風(fēng)機(jī)、供風(fēng)管道、集風(fēng)箱、氣路、電氣控制柜、操作臺(tái)等組成。強(qiáng)制對(duì)流平鋼化機(jī)組采用獨(dú)有的噴射增流技術(shù)，通過吸入爐內(nèi)熱空氣與經(jīng)過預(yù)熱的壓縮空氣在噴管內(nèi)混合，使噴管向玻璃表面噴出的氣流溫度大幅提高，爐內(nèi)熱空氣對(duì)流循環(huán)強(qiáng)制增強(qiáng)，爐溫均勻性及穩(wěn)定性的提高，使玻璃在爐內(nèi)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）先將普通玻璃在往復(fù)式加熱室中均勻受熱到玻璃軟化點(diǎn)，使玻璃軟化后進(jìn)行極速淬冷來完成玻璃鋼化。
（2）淬冷使用的吹風(fēng)來自兩臺(tái)功率為315kW的離心風(fēng)機(jī)。
（3）根據(jù)玻璃薄厚不同，離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速按控制系統(tǒng)上位機(jī)設(shè)定的參數(shù)，產(chǎn)生流量大小不同的強(qiáng)大氣流，均勻地對(duì)玻璃的正反面進(jìn)行吹風(fēng)淬冷。
（4）經(jīng)過鋼化淬冷后的玻璃，在其表面形成壓應(yīng)力，當(dāng)玻璃承受外力時(shí)，首先抵消表層應(yīng)力，從而提高了承載能力，改善了玻璃抗拉強(qiáng)度。
四 設(shè)備性能及技術(shù)參數(shù)
1 玻璃產(chǎn)品規(guī)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
玻璃厚度范圍： 3 ～19mm
2 產(chǎn)品性能：符合GB15763.2‐2005有關(guān)要求
3 生產(chǎn)能力：（參考）
玻璃 厚度 （mm）
4 5 6 8 10 12 15 19
產(chǎn)能 （爐/小時(shí)）
22 18 15 12 9 7 5 4
4 適應(yīng)玻璃品種（1）透明浮法玻璃（2）本體著色浮法玻璃（3）單面絲網(wǎng)印刷玻璃（4）超白壓花玻璃（5）LOW‐E鍍膜玻璃。
五 風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能原理
1. 風(fēng)機(jī)的負(fù)載特性及基本數(shù)量關(guān)系風(fēng)機(jī)為平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載、也叫變轉(zhuǎn)矩類負(fù)載，根據(jù)流體力學(xué)的基本定律，其轉(zhuǎn)速、風(fēng)量（流量）、風(fēng)壓（壓力）及功率（軸功率）關(guān)系為：
Q∝n；H∝n2；P∝n3
其中：Q－風(fēng)量；H－風(fēng)壓；P－功率； n－轉(zhuǎn)速
2 風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能原理分析由以上風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、風(fēng)量、風(fēng)壓及功率關(guān)系可見：
（1）在風(fēng)量需求小于風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量時(shí)，即電機(jī)工作在額定轉(zhuǎn)速以下，降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，可以方便地調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的鼓風(fēng)量。
（2）隨著風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的降低，電機(jī)的軸功率相應(yīng)減小，其消耗的電功率明顯下降。
（3）因此，對(duì)于風(fēng)機(jī)負(fù)載，采用變頻調(diào)速技術(shù)取代百葉閥門調(diào)節(jié)風(fēng)量，有顯著的節(jié)能效果。鋼化爐風(fēng)機(jī)節(jié)能預(yù)估：
（1）當(dāng)轉(zhuǎn)速減少到額定轉(zhuǎn)速的85%時(shí)（對(duì)應(yīng)風(fēng)量減少到額定風(fēng)量的85%），其電機(jī)的軸功率將減少到額定功率的61% [（85%）3]；
（2）鋼化爐風(fēng)機(jī)維持在待機(jī)狀態(tài)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速減少到額定轉(zhuǎn)速的10%時(shí)，此時(shí)電機(jī)的軸功率僅為額定功的0.001%。由此可見，風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速，節(jié)能效果非常明顯。
六 用戶對(duì)變頻節(jié)能改造后功能的要求
a） 要求變頻器的跟隨性能好，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，故障率低。
b） 啟動(dòng)時(shí)間不能超過 120S，啟動(dòng)過程不能報(bào)過流故障；啟動(dòng)后需要給PLC 系統(tǒng)反饋信號(hào)表示風(fēng)機(jī)已經(jīng)正常啟動(dòng)；加熱過程中，風(fēng)機(jī)需能運(yùn)行在5Hz 待機(jī)；
c） 為了不給另外一臺(tái)風(fēng)機(jī)增加壓力，浪費(fèi)電能，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)跑動(dòng)的風(fēng)壓要幾乎持平。在鋼化不同厚度的玻璃時(shí)需要設(shè)定不同風(fēng)壓值；一臺(tái)風(fēng)機(jī)切換到兩臺(tái)風(fēng)機(jī)或者兩臺(tái)風(fēng)機(jī)切換到一臺(tái)風(fēng)機(jī)需要平滑過渡。
七，變頻調(diào)速節(jié)能改造方案設(shè)計(jì)
a) 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和用戶的要求，我們?cè)O(shè)計(jì)安裝一臺(tái)品質(zhì)優(yōu)良、性能穩(wěn)定可靠的平方轉(zhuǎn)矩（風(fēng)機(jī)水泵型）普傳PI9300 400F3變頻器，是一款基于DSP的高性能矢量控制變頻器，具備V/F控制、無感矢量控制、帶PG 矢量控制多種控制方式，可以適應(yīng)恒轉(zhuǎn)矩和恒功率的各類負(fù)載，優(yōu)異的低頻轉(zhuǎn)矩特性和高動(dòng)態(tài)特性，可以應(yīng)對(duì)運(yùn)行過程中的負(fù)載擾動(dòng)及快速加減速的要求。
b) 根據(jù)客戶系統(tǒng)設(shè)定加速時(shí)間為 70S，可以滿載啟動(dòng)不報(bào)過流故障；利用變頻器繼電器輸出功能給PLC 反饋?zhàn)冾l器已正常啟動(dòng)的信號(hào)；設(shè)定最低頻率5Hz,在加熱過程中變頻器處于待機(jī)狀態(tài)，凸顯普傳變頻器的低頻高轉(zhuǎn)矩特性。
七 變頻器參數(shù)設(shè)置
F0.11=1 端子控制
F1.00=1 端子DI1用于正轉(zhuǎn)
F0.03=2 AI1作為模擬量輸入端子
F1.12=2 模擬量信號(hào)為4~20MA（需要更改J3跳線）
F0.23=5 最小頻率設(shè)置
F0.19=53 最大頻率
F0.21=53 上限頻率
F0.01=53 設(shè)定頻率
F0.13=70 加速時(shí)間
F2.02=2 故障繼電器輸出功能
F2.05=1 變頻器運(yùn)行中輸出功能
F3.00=2 預(yù)勵(lì)磁啟動(dòng)
F3.05=70 DC預(yù)勵(lì)磁電流
F3.06=3 DC預(yù)勵(lì)磁時(shí)間
F3.07=1 自由停車
八 變頻器接線圖
九 改造注意事項(xiàng)
1， 改造前，當(dāng)從一臺(tái)風(fēng)機(jī)切換到兩臺(tái)風(fēng)機(jī)工作的過程（一臺(tái)風(fēng)機(jī)工作，另外一臺(tái)風(fēng)機(jī)處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)），采用星三角啟動(dòng)時(shí)，直接將電機(jī)從反轉(zhuǎn)逆轉(zhuǎn)成正轉(zhuǎn)，瞬間產(chǎn)生大電流導(dǎo)致電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重，不僅損耗電機(jī)而且造成不必要的電能浪費(fèi)；改用變頻啟動(dòng)方式后，需要注意使用預(yù)勵(lì)磁啟動(dòng)功能，先制動(dòng)再啟動(dòng)，否則啟動(dòng)會(huì)報(bào)過流故障。
2， 兩臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，若是一臺(tái)變頻器報(bào)故障，則對(duì)應(yīng)的風(fēng)閘會(huì)由進(jìn)風(fēng)口變成出風(fēng)口，等于給另外一臺(tái)變頻器增加了負(fù)載，會(huì)導(dǎo)致報(bào)故障；避免此問題的方法是把變頻器的故障常閉觸點(diǎn)串聯(lián)到風(fēng)閘的電磁閥上，如果變頻器報(bào)故障，則立刻關(guān)閉風(fēng)閘。
十 總結(jié)
對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻節(jié)能改造后，風(fēng)機(jī)的用電量大幅度下降，節(jié)能效果非常顯著，同時(shí)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，降低了機(jī)械磨損，減少了風(fēng)機(jī)的故障率和提高了風(fēng)機(jī)的使用壽命，依據(jù)不同產(chǎn)品規(guī)格、精細(xì)可以通過變頻器來改變風(fēng)機(jī)電機(jī)的頻率從而調(diào)整到鋼化不同玻璃所需的數(shù)值，從而保障產(chǎn)品質(zhì)量，為客戶帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
