淺談變頻技術(shù)在退火窯風(fēng)冷系統(tǒng)中的應(yīng)用

   通常在工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品加工制造業(yè)中風(fēng)機(jī)設(shè)備主要用于鍋爐燃燒系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等場(chǎng)合，根據(jù)生產(chǎn)需要對(duì)爐膛壓力、風(fēng)速、風(fēng)量、溫度等指標(biāo)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)以適應(yīng)工藝要求和運(yùn)行工況。而最常用的控制手段則是調(diào)節(jié)風(fēng)門、擋板開度的大小來調(diào)整受控對(duì)象。這樣，不論生產(chǎn)的需求大小，風(fēng)機(jī)都要全速運(yùn)轉(zhuǎn)，而運(yùn)行工況的變化則使得能量以風(fēng)門、擋板的節(jié)流損失消耗掉了。在生產(chǎn)過程中，不僅控制精度受到限制，而且還造成大量的能源浪費(fèi)和設(shè)備損耗。從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，設(shè)備使用壽命縮短，設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用高居不下。

   1、變頻技術(shù)在浮法玻璃退火窯風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用可行性分析

   浮法玻璃經(jīng)退火后，進(jìn)行切割時(shí)要求溫度≦70℃。這一溫度決定于退火溫度制度及控制水平。實(shí)際生產(chǎn)中，由于風(fēng)機(jī)功率在設(shè)計(jì)選型時(shí)考慮較大的余量，以及季節(jié)和晝夜環(huán)境溫度導(dǎo)致風(fēng)溫的變化。有時(shí)只需要很少的用風(fēng)量就可以滿足工藝要求。而一般玻璃生產(chǎn)廠家，退火窯風(fēng)機(jī)所使用的都是定額輸出功率的電機(jī)，需要減少風(fēng)量時(shí)，一般采用調(diào)節(jié)閥門和擋板開度來控制風(fēng)量大小。在調(diào)節(jié)過程中，由于風(fēng)機(jī)的風(fēng)量大小無法調(diào)節(jié)，常常出現(xiàn)關(guān)小控制板上的風(fēng)閥時(shí)，板下的冷卻風(fēng)量加大。關(guān)小這一組風(fēng)閥，另一組的風(fēng)量加大的不合理現(xiàn)象的。這樣就造成同一退火區(qū)內(nèi)相鄰風(fēng)閥之間相互干擾，影響了退火溫度制度的穩(wěn)定。風(fēng)機(jī)功率是定額輸出，電耗沒有減少。風(fēng)機(jī)的運(yùn)行阻力增加，反而加劇了閥體等冷卻系統(tǒng)的損壞。出于節(jié)能的迫切需要和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高的要求，加之采用變頻調(diào)速器（簡(jiǎn)稱變頻器）易操作、免維護(hù)、控制精度高，并可以實(shí)現(xiàn)高功能化等特點(diǎn)，因而采用變頻器驅(qū)動(dòng)的方法開始逐步取代風(fēng)門、擋板、閥門的控制方案。就可以達(dá)到明顯的節(jié)約電能，降低消耗的目的。

   2、退火窯各區(qū)功用、風(fēng)冷控制方式和結(jié)構(gòu)

   2.1退火窯各區(qū)功用和風(fēng)冷控制方式

   A，B，C區(qū)均為引風(fēng)式輻射冷卻，目的是使玻璃板按照設(shè)定好的溫度曲線降至室溫，減少或消除玻璃制品中的殘余內(nèi)應(yīng)力和光學(xué)不均勻性，以及穩(wěn)定玻璃內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。RET區(qū)，F(xiàn)區(qū)均為鼓風(fēng)式對(duì)流冷卻，以使玻璃能以比其在后退火區(qū)稍大或相同的冷卻速度進(jìn)行對(duì)流冷卻。每區(qū)配備兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)，正常生產(chǎn)時(shí)一用一備。

   2.2A、B、C區(qū)和RET和F區(qū)結(jié)構(gòu)

   A、B、C區(qū)結(jié)構(gòu)大致相同，區(qū)內(nèi)上下部分別裝有輻射冷卻器和電加熱裝置，冷卻器在橫向分為幾組，每組有若干根小風(fēng)管組成，冷卻風(fēng)量分組控制。室溫冷風(fēng)通過由電器閥門定位器控制的支風(fēng)閥（由微機(jī)自動(dòng)控制）進(jìn)入退火窯內(nèi)的排管式冷卻器，與玻璃板進(jìn)行輻射換熱降溫。各支風(fēng)最后匯集進(jìn)入總風(fēng)管，再由該區(qū)引風(fēng)機(jī)抽出排空。RET和F區(qū)的結(jié)構(gòu)基本相同，上部的冷卻風(fēng)噴嘴橫向分區(qū)，下部不分區(qū)。該區(qū)鼓風(fēng)機(jī)通過總風(fēng)管將冷卻風(fēng)從兩個(gè)邊部送入各分支風(fēng)管，由各支管翻板閥分別控制各處的吹風(fēng)量。

   3、變頻技術(shù)在退火窯風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用方法

   3.1變頻調(diào)速基本原理

   在變頻調(diào)速中使用最多的變頻調(diào)速器是電壓型變頻調(diào)速器，由整流器、濾波系統(tǒng)和逆變器三部分組成。
在其工作時(shí)首先將三相交流電經(jīng)橋式整流為直流電，脈動(dòng)的直流電壓經(jīng)平滑濾波后在微處理器的調(diào)控下，用逆變器將直流電再逆變?yōu)殡妷汉皖l率可調(diào)的三相交流電源，輸出到需要調(diào)速的電動(dòng)機(jī)上。由電工原理可知電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，通過變頻器可任意改變電源輸出頻率從而任意調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)平滑的無級(jí)調(diào)速。
   3.2變頻技術(shù)在退火工藝區(qū)的應(yīng)用

   在浮法玻璃退火過程中，由于爐膛溫度和風(fēng)溫的變化，即使是同一區(qū)間在不同工況下需要的冷卻風(fēng)量也相差很大。當(dāng)該區(qū)總用風(fēng)量較小時(shí)，該區(qū)的多數(shù)風(fēng)閥就會(huì)處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)總風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)壓（A，B，C區(qū)為負(fù)壓，RET，F(xiàn)區(qū)為正壓）就會(huì)增大。在A、B、C和RET、F區(qū)使用變頻技術(shù)，首先，在各區(qū)冷卻風(fēng)總風(fēng)管上設(shè)取壓點(diǎn)，安裝差壓變送器。由差壓變送器測(cè)出總風(fēng)管內(nèi)風(fēng)壓，并將風(fēng)壓信號(hào)送至控制室DCS微機(jī)自控系統(tǒng)中，風(fēng)管差壓變送器的實(shí)測(cè)信號(hào)與設(shè)定的風(fēng)壓信號(hào)進(jìn)行比較，經(jīng)PID運(yùn)算后將控制信號(hào)輸出到變頻調(diào)節(jié)器，通過改變電源輸出頻率調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速改變冷卻風(fēng)量，達(dá)到控制風(fēng)壓的目的。其次，由于玻璃退火中冷卻風(fēng)用量與風(fēng)溫有很大關(guān)系，所以風(fēng)壓設(shè)定時(shí)的取值應(yīng)根據(jù)季節(jié)和晝夜的變化而不同。第三，因?yàn)锳、B、C和RET、F區(qū)的在冷卻功能上有所區(qū)別，A、B、C區(qū)降溫曲線較平緩，用風(fēng)量較少，所以風(fēng)壓取值應(yīng)偏小。RET、F區(qū)為使玻璃能以比其在后退火區(qū)稍大或相同的冷卻速度進(jìn)行冷卻，風(fēng)壓應(yīng)取值應(yīng)較大值。風(fēng)壓設(shè)定值的具體確定還應(yīng)根據(jù)各廠實(shí)際情況和風(fēng)溫的變化進(jìn)行實(shí)踐摸索。以既能滿足退火工況的要求又達(dá)到節(jié)能的目的為宜。

   3.3對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的提高

   在退火冷卻系統(tǒng)中合理的利用變頻技術(shù)，通過調(diào)整風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)退火冷卻用風(fēng)量的大小。避免了過量的冷卻風(fēng)對(duì)退火的溫度制度的影響，退火的溫度曲線更趨理想。產(chǎn)品的殘余應(yīng)力消除更加徹的，極大的提高了浮法玻璃的退火質(zhì)量，減少玻璃的退火缺陷和切損。

   4、節(jié)能方面

   變頻節(jié)能由流體力學(xué)可知，P（功率）=Q（流量）╳H（壓力），流量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比，功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比，如果風(fēng)機(jī)的效率一定，當(dāng)要求調(diào)節(jié)風(fēng)量下降時(shí)，轉(zhuǎn)速N可成比例的下降，而此時(shí)軸輸出功率P成立方關(guān)系下降。即風(fēng)機(jī)電機(jī)的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。例如：一臺(tái)風(fēng)機(jī)電機(jī)功率為22KW，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5時(shí)，其耗電量為11.264KW，省電48.8％當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的1/2時(shí)，其耗電量為2.75KW，省電87.5％。另外，由于冷卻系統(tǒng)中風(fēng)壓的降低風(fēng)機(jī)運(yùn)行阻力將減小，這樣就延長(zhǎng)了設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。