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中图分类号：[TD927]
1.引言
引风机是烧结机生产系统主要设备之一，并且引风机电耗占整个烧结系统的70%以上。随着物料的配比不同，物料混合后的密度、粒度不同及烧结物料的厚度不同，引风机的风量需经常性的改变，其风压、风量的变化对烧结生产的影响很大。
朝阳北鑫矿业有限公司其引风机风量调节，采用电动执行器方式调节风机入口风门，仅仅是改变通道的流通阻力，风门的正常运行在35%---70%之间，在工频状态下低效率运行，大部分的功耗消耗在风道挡板上，损失大，电耗高，生产成本不易降低。引风机采用的是正压除尘方式，引风机工频运行时，风道内的含尘颗粒较大，由于风速快，对引风机的叶轮磨损也非常严重。
随着市场经济的不断加剧，节能降耗成为企业提高产品市场占有率、竞争力的有效手段之一。采用变频器调节方式对引风机供电系统进行改造，可以降低节流损失，提高生产效率，降低设备维修量，提高产品质量，少启动过程中的动态转矩，启动平稳，减小对传动机械的冲击，延长设备使用寿命，提高系统运行的技术性和经济性。
2.设备简述
2.1 风机的技术数据
风机型号：SJ5500-1.033/0.883型双吸离心风机
流量：330000m3/h
出口全压：15000Pa
风机转数：1480r/min
2.2 电机技术数据
电机型号：YRKK
额定电压：10000V
额定电流：144.5A
额定功率：2000kW
额定转数：1490r/min
2.3变频器技术数据
额定容量：2500kVA
额定输入电压：10000V
额定电流：154A
输出频率范围：0-50HZ
输入功率因数大于0.96
过载能力：120%
3.系统的组成和功能特点
原供电系统采用水电阻柜启动方式启动，启动电流大，机械冲击大，运行不经济。将原供电系统改造成高压变频器供电方式，一拖一供电，整套变频器设备分别由变压器柜、功率柜、控制柜及手动旁路柜组成，原水电阻柜可做备用。
3.1改造系统具有如下功能特点：
正常使用时，引风机入口阀门全开，采用高压变频器启动及调速，高压变频器安装于室内，变频器柜上部采用轴流风机强制排风。变频器采用功率模块单元串联叠波技术，采用空间矢量正弦波PWM调制技术，电压利用率高。控制部分采用两种控制方式，一种方式为变频器面板控制，一种方式为现场控制。现场安装控制箱一台，从控制箱上能监控到电动机的运行参数及调节变频器输出频率来调节风量。一旦变频器出现故障时，由旁路柜切换至水电阻柜进行启动，不影响生产。
（1）单元旁路功能
当某个功率模块发生故障时自动旁路运行，变频装置不停机，但需降额使用，即在每个功率单元输出端之间并联旁路电路，当功率单元故障时，封锁对应功率单元IGBT的触发信号，然后让旁路SCR导通，保证电机电流通过，仍形成通路。为保证三相输出电压对称，在旁路故障功率单元的同时，另外两相对应的两个功率单元也同时旁路。
（2）保护功能
变频装置有过电压、欠电压、过电流、缺相、变频器过载、变频器过热、电机过载、单元过压欠压保护、缺相保护等保护功能。
4.经济效益分析
4.1理论根据
右图为变频器调节风机转数节能的工作原理：
与风门控制风量相比，采用调速控制风量有着明显的节能效果。通过此图风机特性曲线可以说明其节能效果。图中，曲线（1）为风机在恒定转速n1下的风压一风量（H―Q）特性，曲线（2）为管网阻力特性曲线（风门全开）。假设风机工作在A点效率最高，此时风压为H2，风量为Q1，轴功率N1与Q1、H2的乘积成正比，在图中可用面积AH2OQ1表示。如果生产工艺要求，风量需要从Q1减至Q2，这时用调节风门的方法相当于增加管网阻力，使管网阻力特性变到曲线（3），系统由原来的工况点A变到新的工况点B运行。从图中看出，风压反而增加，轴功率与面积BH1OQ2成正比。显然，轴功率下降不大。如果采用变频器调速控制方式，风机转速由n1降到n2，根据风机参数的比例定律，画出在转速n2风量（Q―H）特性曲线，如曲线（4）所示。可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，轴功率N3随着显著减少，用面积CH3OQ2表示。节省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面积BH1H3C表示。显然，节能效果十分明显。
对于同一台风机，由流体力学可知：风量与转数的一次方成正比；风压与转速的平方成正比；轴功率与转数的三次方成正比。当风量减少，风机转数下降时，轴功率降低很多。
即： ； ；
4.2节能估算
目前运行状况，烧结机烧结处理量在60t/h时，电机运行电流为104A，电机运行功率为1470kW，阀门开度为70%。从目前烧结风机运行状况来看，电机功率没有达到额定功率。
对风机挡板进行节流调节，增加了管路的阻尼，电机仍旧以额定速度运行，这时能量消耗较大。如果用变频器对风机设备进行调速控制，不需要再用挡板进行节流调节，将挡板开到最大，管路阻尼最小，能耗也大为减少。节能量可用GB12497《三相异步电动机经济运行》强制性国家标准实施监督指南中的计算公式，即：若流量调节范围（0.5-1）Qn，则节电率为：阀门开度为70%时Q/Qn=0.89，
4.3改造收益
（1）直接经济效益：
烧结引风机一年按11个月运行，电费按0.55元/度，变频器损耗按5%计算，功率因数为0.95。
年节能收益为：1460*20.4%*24*30*11*（1-0.05）*0.95=212.89万kWh；节约金额达117.09万元，经济效益相当显著。
（2）间接经济效益
采用高压变频器后，启动频率低、转速低，电流小且平稳，实现软启动。避免了用工频启动时的大电流大转矩对电机、电缆、开关及机械设备的不利冲击，不仅延长了电机等设备的使用寿命，也减轻了轴承的磨损，提高了设备的可靠性。改變风机的转速，减少了烟尘对风机叶轮的磨损度，延长了风机叶轮的使用寿命，改善工作环境。
工频运行时，利用调节挡风板来调节风量，使得风通过风道时产生强大的噪音，声源严重影响了周边的环境，采用变频器调速后减少了这种噪音，同时减少设备维护费用，避免因停机导致的停产及连带经济损失。
结语
以上内容从理论上阐述了变频器功能特点、作用、节电原理，及节电效果的估算，根据引风机设备的运行状况来分析，采取变频器后其节能效果及效益回报周期可观，为相关企业需改造的设备，提供了理论依据。
1.引言
引风机是烧结机生产系统主要设备之一，并且引风机电耗占整个烧结系统的70%以上。随着物料的配比不同，物料混合后的密度、粒度不同及烧结物料的厚度不同，引风机的风量需经常性的改变，其风压、风量的变化对烧结生产的影响很大。
朝阳北鑫矿业有限公司其引风机风量调节，采用电动执行器方式调节风机入口风门，仅仅是改变通道的流通阻力，风门的正常运行在35%---70%之间，在工频状态下低效率运行，大部分的功耗消耗在风道挡板上，损失大，电耗高，生产成本不易降低。引风机采用的是正压除尘方式，引风机工频运行时，风道内的含尘颗粒较大，由于风速快，对引风机的叶轮磨损也非常严重。
随着市场经济的不断加剧，节能降耗成为企业提高产品市场占有率、竞争力的有效手段之一。采用变频器调节方式对引风机供电系统进行改造，可以降低节流损失，提高生产效率，降低设备维修量，提高产品质量，少启动过程中的动态转矩，启动平稳，减小对传动机械的冲击，延长设备使用寿命，提高系统运行的技术性和经济性。
2.设备简述
2.1 风机的技术数据
风机型号：SJ5500-1.033/0.883型双吸离心风机
流量：330000m3/h
出口全压：15000Pa
风机转数：1480r/min
2.2 电机技术数据
电机型号：YRKK
额定电压：10000V
额定电流：144.5A
额定功率：2000kW
额定转数：1490r/min
2.3变频器技术数据
额定容量：2500kVA
额定输入电压：10000V
额定电流：154A
输出频率范围：0-50HZ
输入功率因数大于0.96
过载能力：120%
3.系统的组成和功能特点
原供电系统采用水电阻柜启动方式启动，启动电流大，机械冲击大，运行不经济。将原供电系统改造成高压变频器供电方式，一拖一供电，整套变频器设备分别由变压器柜、功率柜、控制柜及手动旁路柜组成，原水电阻柜可做备用。
3.1改造系统具有如下功能特点：
正常使用时，引风机入口阀门全开，采用高压变频器启动及调速，高压变频器安装于室内，变频器柜上部采用轴流风机强制排风。变频器采用功率模块单元串联叠波技术，采用空间矢量正弦波PWM调制技术，电压利用率高。控制部分采用两种控制方式，一种方式为变频器面板控制，一种方式为现场控制。现场安装控制箱一台，从控制箱上能监控到电动机的运行参数及调节变频器输出频率来调节风量。一旦变频器出现故障时，由旁路柜切换至水电阻柜进行启动，不影响生产。
（1）单元旁路功能
当某个功率模块发生故障时自动旁路运行，变频装置不停机，但需降额使用，即在每个功率单元输出端之间并联旁路电路，当功率单元故障时，封锁对应功率单元IGBT的触发信号，然后让旁路SCR导通，保证电机电流通过，仍形成通路。为保证三相输出电压对称，在旁路故障功率单元的同时，另外两相对应的两个功率单元也同时旁路。
（2）保护功能
变频装置有过电压、欠电压、过电流、缺相、变频器过载、变频器过热、电机过载、单元过压欠压保护、缺相保护等保护功能。
4.经济效益分析
4.1理论根据
右图为变频器调节风机转数节能的工作原理：
与风门控制风量相比，采用调速控制风量有着明显的节能效果。通过此图风机特性曲线可以说明其节能效果。图中，曲线（1）为风机在恒定转速n1下的风压一风量（H―Q）特性，曲线（2）为管网阻力特性曲线（风门全开）。假设风机工作在A点效率最高，此时风压为H2，风量为Q1，轴功率N1与Q1、H2的乘积成正比，在图中可用面积AH2OQ1表示。如果生产工艺要求，风量需要从Q1减至Q2，这时用调节风门的方法相当于增加管网阻力，使管网阻力特性变到曲线（3），系统由原来的工况点A变到新的工况点B运行。从图中看出，风压反而增加，轴功率与面积BH1OQ2成正比。显然，轴功率下降不大。如果采用变频器调速控制方式，风机转速由n1降到n2，根据风机参数的比例定律，画出在转速n2风量（Q―H）特性曲线，如曲线（4）所示。可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，轴功率N3随着显著减少，用面积CH3OQ2表示。节省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面积BH1H3C表示。显然，节能效果十分明显。
对于同一台风机，由流体力学可知：风量与转数的一次方成正比；风压与转速的平方成正比；轴功率与转数的三次方成正比。当风量减少，风机转数下降时，轴功率降低很多。
即： ； ；
4.2节能估算
目前运行状况，烧结机烧结处理量在60t/h时，电机运行电流为104A，电机运行功率为1470kW，阀门开度为70%。从目前烧结风机运行状况来看，电机功率没有达到额定功率。
对风机挡板进行节流调节，增加了管路的阻尼，电机仍旧以额定速度运行，这时能量消耗较大。如果用变频器对风机设备进行调速控制，不需要再用挡板进行节流调节，将挡板开到最大，管路阻尼最小，能耗也大为减少。节能量可用GB12497《三相异步电动机经济运行》强制性国家标准实施监督指南中的计算公式，即：若流量调节范围（0.5-1）Qn，则节电率为：阀门开度为70%时Q/Qn=0.89，
4.3改造收益
（1）直接经济效益：
烧结引风机一年按11个月运行，电费按0.55元/度，变频器损耗按5%计算，功率因数为0.95。
年节能收益为：1460*20.4%*24*30*11*（1-0.05）*0.95=212.89万kWh；节约金额达117.09万元，经济效益相当显著。
（2）间接经济效益
采用高压变频器后，启动频率低、转速低，电流小且平稳，实现软启动。避免了用工频启动时的大电流大转矩对电机、电缆、开关及机械设备的不利冲击，不仅延长了电机等设备的使用寿命，也减轻了轴承的磨损，提高了设备的可靠性。改變风机的转速，减少了烟尘对风机叶轮的磨损度，延长了风机叶轮的使用寿命，改善工作环境。
工频运行时，利用调节挡风板来调节风量，使得风通过风道时产生强大的噪音，声源严重影响了周边的环境，采用变频器调速后减少了这种噪音，同时减少设备维护费用，避免因停机导致的停产及连带经济损失。
结语
以上内容从理论上阐述了变频器功能特点、作用、节电原理，及节电效果的估算，根据引风机设备的运行状况来分析，采取变频器后其节能效果及效益回报周期可观，为相关企业需改造的设备，提供了理论依据。