摘要：本文從離心鼓風機的工作特性入手，介紹了離心鼓風機調節風量的兩種方法，通過兩種方法的比較，得出了采用變頻調速的優點。最后介紹了變頻調速在離心鼓風機上的應用。

　　關鍵詞：離心鼓風機,工作特性,變頻調速

　　1.概述：

　　在鋁冶煉生產過程中，氧化鋁輸送系統是一個重要環節。某公司凈化車間氧化鋁輸送采用風動溜槽輸送，而為風動溜槽提供高壓風的離心鼓風機大部分采用直接啟動方式，離心鼓風機的風量只能靠調節風機入口閥門來實現，效率低，造成能源的浪費，因此對離心鼓風機進行變頻調速很有必要。

　　2.離心鼓風機的工作特性

　　2.1離心鼓風機的機械特性：

　　離心鼓風機是一種壓縮和輸送氣體的機械，其排風量較大，它的機械特性具有二次方律負載的特點，如圖1所示。從機械特性圖中可以看出：離心鼓風機的空載轉矩小，因此在低速運行時，節能效果比較明顯。

 

　　2.2離心鼓風機的主要參數和特性：

　　2.2.1主要參數：

　　2.2.1.1風壓：是管路中，單位面積上風的壓力，用PF表示。

　　2.2.1.2風量：即空氣的流量，指單位時間內排出氣體的量，用QF表示。

　　2.2.2風壓特性：

　　在轉速不變的情況下，風壓PF和風量QF之間的關系曲線，稱為風壓特性曲線，如圖2(a)和(b)中的曲線①所示。

 

　　從離心鼓風機的風壓特性曲線可以看出：離心鼓風機在風量很小時，風壓也較小，隨著風量的增大，風壓也逐漸增大，增大到一定程度后，風量再增大，風壓又開始減小。故風壓特性呈中間高、兩邊低的形狀。

　　2.2.3風阻特性：

　　在離心鼓風機入口閥門不動的情況下，表示風量和風壓關系的曲線稱為風阻特性。如圖2(a)和(b)中的曲線②所示。

　　2.2.4通風系統的工作點：

　　風壓特性和風阻特性的交點，即為通風系統的工作點。如圖2中的A1點所示。

　　3.離心鼓風機風量的調節方法與比較

　　3.1離心鼓風機風量的調節方法：

　　離心鼓風機風量的調節方法有兩種：

　　3.1.1調節風門的開度：

　　調節風門的開度，這時風機的轉速不變，故風壓特性也不變，風阻特性則隨風門的改變而改變，如圖2(a)和(b)中的曲線③和④所示。

　　由于風機消耗的功率與風壓和風量的乘積成正比，在通過關小風門來減小風量時，消耗的電功率雖然也有所減少，但減少的不多，如圖2(c)的曲線①所示。

　　3.1.2調節轉速

　　調節風機電機的轉速時，風門開度不變，故風阻特性不變，風壓特性則隨轉速的改變而改變，如圖2(b)中的曲線⑤和⑥所示。

　　由于風機屬于二次方律負載，消耗的電功率與轉速的三次方成比例，如圖2(c)的曲線②所示。

　　3.2兩種調節方法的比較：

　　由圖2(c)可知：在所需風量相同的情況下，調節轉速的方法所消耗的功率要比調節風門所消耗的功率小的多，節能效果也十分顯著，因此，對離心鼓風機的風量調節采用變頻調速很有必要。

　　4.離心鼓風機的變頻調速系統

　　4.1變頻調速工作原理：

　　離心鼓風機的驅動一般采用交流異步電動機，交流異步電動機的轉速公式為：

　　n=60f(1-s)/p1

　　式中 n—轉速，單位為r/min;

　　f—定子電壓的供電頻率，單位為Hz;

　　p1—電動機的磁極對數;

　　s—電動機轉差率，s=(n1-n)/n1。

　　式中 n1—電動機的同步轉速，單位為r/min 。

　　根據上式可知，若p1和s均為常數，改變定子電壓的供電頻率f，即可改變轉速。變頻調速就是用一臺變頻電源帶動異步電動機，通過改變頻率實現調速，其調速性能好，效率高且調速范圍寬。

　　4.2變頻調速系統的選用原則：

　　國內的供電電源的頻率一般為50Hz(國外有60Hz)，變頻器頻率變化范圍在0.58～400Hz之間。

　　變頻調速可用一般的異步電動機加變頻器實現，也可用變頻電機加變頻器實現。

　　一般異步電動機加變頻器向下調轉速時，長期使用一般控制在20Hz以上。因為一般電動機的散熱主要依靠電動機后面的風扇進行，當轉速高時，其散熱情況好。但當電動機轉速很低時(如頻率在20Hz以下)，風扇的性能降低，散熱情況變得惡劣，影響電動機的使用。

　　變頻電動機加變頻器調節時，由于變頻電機設計時考慮了散熱問題，故可以在5Hz以上長期運行。但變頻電動機的價格比較貴。

　　因此對于物料輸送系統中的離心鼓風機的風量調節采用一般異步電動機加變頻器的方式即可。

　　4.3變頻調速系統在離心鼓風機上的應用：

　　4.3.1控制電路：

　　如圖3所示，圖中，按鈕開關SB1和SB2用于控制接觸器KM，從而控制變頻器的通電與斷電。

 

　　SF和ST用于控制繼電器KA，從而控制變頻器的運行和停止。

　　KM和KA之間具有連鎖關系：一方面，KM未接通之前，KA不能通電;另一方面，KA未斷開時，KM也不能斷電。

　　SB3為升速按鈕;SB4為降速按鈕;SB5為復位按鈕。HL1是變頻器通電指示;HL2是變頻器運行指示;HL3和HA是變頻器發生故障時的聲光報警。Hz是頻率指示。

　　4.3.2主要器件的選擇：

　　(1)變頻器選擇。根據要求，可選用康沃CVF-P1-4T0055，額定容量為 73.7KVA，額定電流112A。

　　(2)空氣開關：IQN=(1.3-1.4)×112=145.6-156.8A

　　選IQN=200A

　　(3)接觸器。IKN=112A 選IKN=150A

　　4.3.3變頻器的主要功能預置

　　(1)U/f曲線類型選擇。選擇遞減轉矩曲線2，如圖4(a)所示。同時，經實驗，低頻時的轉矩補償量預置為“3”，如圖4(b)所示。

　　(2)升速和降速時間的預置。風機的轉動慣量大，但啟動和停止的次數少，故升速和降速時間可盡量加長，使啟動電流限制在額定電流以內。根據實驗，選升速時間tr=30s，降速時間td=60s。

　　(3)上限頻率。因為風機一旦轉速超過額定轉速，阻轉矩將增大很多，容易使電動機和變頻器處于過載狀態。因此，上限頻率fH不應超過額定頻率fN，即fH≤fN

　　(4)下限頻率。從特性或工況來說，風機對下限頻率fL沒有要求。但轉速太低時，風量太小，并無實際意義。根據實驗，預置為fL≥20Hz

　　(5)輸入斷子X1的功能選擇。預置為“10”，是頻率遞增功能。

　　(6)輸入斷子X2的功能選擇。預置為“11”，是頻率遞減功能。

　　5.結束語

　　隨著變頻調速技術的進一步成熟，離心鼓風機采用變頻調速后，離心鼓風機的調速性能有了很大的提高，同時可節約大量的能源。因此在風機上推行變頻調速很有必要。

　　參考文獻：

　　1. 張燕賓主編. 電動機變頻調速圖解. 北京：中國電力出版社，2003

　　2. 黃承忠等.鋁電解生產.中南工業大學出版.2007