在玻璃行業(yè)，由于電費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)省電費已成為企業(yè)經(jīng)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(shè)備之一，也是主要的耗電設(shè)備之一。鋼化冷卻風(fēng)機的容量是按照鋼化爐最大的設(shè)計產(chǎn)量來選型的，且留有一定的余量。在使用中，冷卻風(fēng)機長期固定在最大的轉(zhuǎn)速下運行。由于季節(jié)、晝夜和生產(chǎn)工況的變化，冷卻風(fēng)機的實際風(fēng)量需求在絕大部分時間內(nèi)遠比設(shè)計負(fù)載低；在轉(zhuǎn)速固定的情況下，當(dāng)冷卻風(fēng)機的風(fēng)量過剩時，只能通過控制風(fēng)門的進風(fēng)量，這樣就造成風(fēng)機功耗的嚴(yán)重浪費，故對立窯風(fēng)機進行變頻節(jié)能改造具有一定的現(xiàn)實意義。本文就玻璃鋼化爐兩臺功率為315kW的離心風(fēng)機為例，介紹普傳PI9000系列變頻器在鋼化爐風(fēng)機調(diào)速的節(jié)能應(yīng)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(fēng)機、供風(fēng)管道、集風(fēng)箱、氣路、電氣控制柜、操作臺等組成。強制對流平鋼化機組采用獨有的噴射增流技術(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)熱空氣對流循環(huán)強制增強，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，使玻璃軟化后進行極速淬冷來完成玻璃鋼化。

（2）淬冷使用的吹風(fēng)來自兩臺功率為315kW的離心風(fēng)機。

（3）根據(jù)玻璃薄厚不同，離心風(fēng)機轉(zhuǎn)速按控制系統(tǒng)上位機設(shè)定的參數(shù)，產(chǎn)生流量大小不同的強大氣流，均勻地對玻璃的正反面進行吹風(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，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）

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)機變頻調(diào)速節(jié)能原理

1 風(fēng)機的負(fù)載特性及基本

量關(guān)系

風(fēng)機為平方轉(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)機變頻調(diào)速節(jié)能原理分析由以上風(fēng)機的轉(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)機的額定風(fēng)量時，即電機工作在額定轉(zhuǎn)速以下，降低風(fēng)機轉(zhuǎn)速，可以方便地調(diào)節(jié)風(fēng)機的鼓風(fēng)量。

（2）隨著風(fēng)機轉(zhuǎn)速的降低，電機的軸功率相應(yīng)減小，其消耗的電功率明顯下降。

（3）因此，對于風(fēng)機負(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)機節(jié)能預(yù)估：

（1）當(dāng)轉(zhuǎn)速減少到額定轉(zhuǎn)速的85%時（對應(yīng)風(fēng)量減少到額定風(fēng)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(fēng)機維持在待機狀態(tài)，風(fēng)機轉(zhuǎn)速減少到額定轉(zhuǎn)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(fēng)機采用變頻調(diào)速，節(jié)能效果非常明顯。

六 用戶對變頻節(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） 啟動時間不能超過 120S，啟動過程不能報過流故障；啟動后需要給PLC 系統(tǒng)反饋信號表示風(fēng)機已經(jīng)正常啟動；加熱過程中，風(fēng)機需能運行在5Hz 待機；

c） 為了不給另外一臺風(fēng)機增加壓力，浪費電能，兩臺風(fēng)機跑動的風(fēng)壓要幾乎持平。在鋼化不同厚度的玻璃時需要設(shè)定不同風(fēng)壓值；一臺風(fēng)機切換到兩臺風(fēng)機或者兩臺風(fēng)機切換到一臺風(fēng)機需要平滑過渡。

七 變頻調(diào)速節(jié)能改造方案設(shè)計

a) 根據(jù)現(xiàn)場情況和用戶的要求，我們設(shè)計安裝一臺品質(zhì)優(yōu)良、性能穩(wěn)定可靠的平方轉(zhuǎn)矩（風(fēng)機水泵型）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)矩特性和高動態(tài)特性，可以應(yīng)對運行過程中的負(fù)載擾動及快速加減速的要求。

b) 根據(jù)客戶系統(tǒng)設(shè)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(shè)定最低頻率5Hz,在加熱過程中變頻器處于待機狀態(tài)，凸顯普傳變頻器的低頻高轉(zhuǎn)矩特性。

c) 為保證兩臺風(fēng)機跑動的風(fēng)壓可以持平，分別設(shè)定兩臺變頻器的最大頻率為53Hz 和51.4Hz.當(dāng)加工不同厚度的玻璃時，在操作臺設(shè)置不同厚度的數(shù)值時，由PLC 給出的4~20mA 信號也跟著改變，此系統(tǒng)由PLC 和變頻器協(xié)同完成；當(dāng)加工8mm 玻璃時只需要一臺風(fēng)機，此時另外一臺風(fēng)機處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)，遂需要增加直流制動功能來解決此問題。

八 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 模擬量信號為4~20MA（需要更改J3跳線）

F0.23=5 最小頻率設(shè)置

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(yù)勵磁啟動

F3.05=70 DC預(yù)勵磁電流

F3.06=3 DC預(yù)勵磁時間

F3.07=1 自由停車

九 變頻器接線圖

十 改造注意事項

1 改造前，當(dāng)從一臺風(fēng)機切換到兩臺風(fēng)機工作的過程（一臺風(fēng)機工作，另外一臺風(fēng)機處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)），采用星三角啟動時，直接將電機從反轉(zhuǎn)逆轉(zhuǎn)成正轉(zhuǎn)，瞬間產(chǎn)生大電流導(dǎo)致電機發(fā)熱嚴(yán)重，不僅損耗電機而且造成不必要的電能浪費；改用變頻啟動方式后，需要注意使用預(yù)勵磁啟動功能，先制動再啟動，否則啟動會報過流故障。

2 兩臺風(fēng)機同時運行時，若是一臺變頻器報故障，則對應(yīng)的風(fēng)閘會由進風(fēng)口變成出風(fēng)口，等于給另外一臺變頻器增加了負(fù)載，會導(dǎo)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(lián)到風(fēng)閘的電磁閥上，如果變頻器報故障，則立刻關(guān)閉風(fēng)閘。

十一 總結(jié)

對風(fēng)機進行變頻節(jié)能改造后，風(fēng)機的用電量大幅度下降，節(jié)能效果非常顯著，同時風(fēng)機轉(zhuǎn)速下降，降低了機械磨損，減少了風(fēng)機的故障率和提高了風(fēng)機的使用壽命，依據(jù)不同產(chǎn)品規(guī)格、精細可以通過變頻器來改變風(fēng)機電機的頻率從而調(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)濟效益。