如图1为变频器控制风机电动机系统框图。
图1 系统框图
风压设定通过变频器的输人端子设定;压力传感器将压力信号传送给变频器;变频器通过预编程序进行运算,对应不同压力输出控制信号,从而控制电动机使风机改变转速来调节炉膛风压,炉膛内风压通过风压传感器将信号传送给变频器,实现自动控制。
在变频状态下,应用变频器改变风机电机输入电压的频率,从而控制电机的转速。电机的转速可以用下面公式表示:
n为转速、f为频率、p为电机级数(2、4、6...)
风机的变速运动是利用改变风机转速来改变风机曲线这种变化关系可以用一组公式来表达:
式中,n-风机转速;Q-风量;P-风压;N-功率。值得注意的是:将风量公式(1)与(2)相结合,其结果恰好符合系统曲线公式:
一般使用的风机,其选用风量、风压通常都超过实际需要。(风量裕量5%-15%,压力裕量为10%-30%),传统控制裕量方法大多采用挡板式阀门来调节,用这些方法节流。虽然方法简单,但实际上是通过人为增加阻力的办法来达到调节的目的。不仅造成了浪费,还增加了噪音污染。
经过对变频器的改造具有以下优点:
(1)实现了自动控制,揭开了锅炉运行自动化的新篇章。使难以控制的燃烧过程实现了自动化,减少劳动强度。在网络化日益普及的今天,与普通的点对点硬线连接方式而言,通过高速通讯连接的变频柜可以最大程度上降低系统维护时间、提高生产效率、减少运行成本。
(2)控制电机的启动电流。当电机通过工频直接启动时,它将会产生7到8倍的电机额定电流。这个电流值将大大增加电机绕组的电应力并产生热量,从而降低电机的寿命。而变频调速则可以在零速零电压启动(当然可以适当加转矩提升)。一旦频率和电压的关系建立,变频器就可以按照WF或矢量控制方式带动负载进行工作。使用变频调速能充分降低启动电流,提高绕组承受力,用户最直接的好处就是电机的维护成本将进一步降低、电机的寿命则相应增加。
(3)降低电力线路电压波动。在电机工频启动时,电流剧增的同时,电压也会大幅度波动,电压下降的幅度将取决于启动电机的功率大小和配电网的容量。电压下降将会导致同一供电网络中的电压敏感设备故障跳闸或工作异常,如咒机、传感器、接近开关和接触器等均会动作出错。而采用变频调速后,由于能在零频零压时逐步启动,则能最大程度上消除电压下降。
(4)可对风机的风量作平滑的无级调速,风机工作在最佳工作点,工况曲线更符合系统,可提高风机效率,避免了“喘振”现象。稳定了炉膛压力,满足工作环境的要求。
(5)低速运行可以减少磨损,降低噪音,有利于延长电机和风机的使用寿命。
(6)节能效果显著。由于最终的能耗是与电机的转速成立方比,所以采用变频后,大大地节约了成本,投资回报更快,用户也愿意接受。