摘要：本文從窯爐助燃風流量控制中變頻器與調節蝶閥的選用方案比較入手，通過應用實例，介紹變頻器一些基本性能，節能、易操作特點及選用注意事項，為擴大變頻器在瓶罐玻璃工廠應用提供參考。 關鍵詞：變頻器應用推廣 一前言 交流變頻調速技術是一項具有八十年代中期國際水平的技術。采用交流電動機變頻調速器（以下簡稱變頻器）控制工業過程中的風機、水泵，則是這項技術的具體應用。這項技術在一些行業已得到推廣和應用，普遍使用效果較好。我們于九二年及其以后的設計中采用這項技術，解決熔窯助燃風流量的控制問題。經過實際使用，效果比較理想。以下是我們在應用過程中的一些體會。 二變頻器應用中的利與弊 以重油為燃料的玻璃熔窯熱工控制中，助燃風流量閉環控制系統，是構成爐溫、油、風串級比值調節（或雙交叉調節）系統的一個重要組成部分。助燃風流量控制就執行裝置來說，目前有兩種控制方式供選擇：一種是采用蝶閥進行截流式控制；另一種是采用變頻器，進行變頻調速的控制。這兩種方式均有應用的實例。在我們設計過的瓶罐玻璃工廠中，有幾條引進生產線，自控系統隨熔窯引進，其中助燃風流量控制執行裝置采用的是調節風門（ReguratedFlap），其結構和動作原理同國內蝶閥，已使用多年。我們自行設計的熔窯控制系統則采用變頻器作為助燃風流量控制的執行裝置。為什么我們自己設計的助燃風流量控制系統采用變頻器呢？這是我們根據玻璃工廠工藝情況和變頻器的特點經過分析后得出結果。下面是我們采用變頻器的一些看法。 １有利因素： （１）采用變頻器控制風機、水泵是一項成熟的技術，在別的行業已有應用成功的實例。 （２）節能。據資料介紹，變頻器節能效果理論計算高可達50%，平均達41%。由于調節蝶閥是靠壓差來調節的，因此約有壓差的三分之一的能量作為壓力損失消耗，而變頻器自身功耗僅占總功率3%左右。采用變頻器的控制方案，助燃風風機揚程可以往低選型。 （３）不占用直管段。眾所周知，瓶罐玻璃廠熔窯助燃風管路系統特點是 口徑大、主管道的直管段較短，主管道要同時滿足檢測儀表和執行裝置的直管 段比較困難。根據我們設計的助燃風管路情況看，送風主管路的管道長短不一。例如長的可達7米，管道內徑450mm，約合16D；短的只有1米，管道內徑700mm，約合1.4D；一般以2～4米為多，在相應管徑下約合4～6D。根據常用的氣體流量測量裝置對直管段要求情況看，以均速管的要求較低，據產品說明書介紹，最有利的管路結構情況下（同一平面內有一個900彎頭或三通），上游側（以下稱前）需7D，下游側（以下稱后）需3D，有的樣本給出最低直管段要求為前2D，后2D。從多數的助燃風送風側管路情況看，均速管需前7D，后3D，否則將達不到均速管所給出1%的測量精度指標。 而渦街流量計，至少需前10D，后5D，才能保證1%的測量精度。對于僅有4～8D直管段情況下，若再安裝自身厚度約0.3米的蝶閥的話，相當于插入了一個阻力元件，則連4～8D直管段也沒有了，均速管流量計的直管段不能滿足要求，則直接影響測量精度，甚至將無法保證測量結果準確性。 在近年來的設計中，采用了在吸風口側裝設吸風管道，將檢測元件安裝在吸風管道上的做法，直管段比較容易滿足。但受到工藝條件的限制，并非每個廠都能做到。采用變頻器方案，由于沒有管路阻力元件，相對于采用蝶閥的方案來說有利一些。 （４）變頻器安裝方便，易于操作。由于調節蝶閥是嵌裝在助燃風管道的上，一般安裝在距地面2米～7米的空間，安裝和檢修不方便，管徑助燃風風量，最大流量18000m3/h，配用電機功率7.5KW。流量通過均速管流量計檢測，測量的差壓值經差壓變送器轉換4～20mA信號，由配電器轉換成1～5V信號送微機系統，由微機系統輸出4～20mA信號進入變頻器，通過變頻器去改變助燃風機電機轉速，從而達到改變風量目的。 變頻器采用日本富士（FUJI）公司產品，型號為FRN7.5G9S-4JE，規格為：裝置容量14KVA，配接電機7.5KW，輸出頻率0～400Hz，最大輸出電流18A，輸入電壓為三相380V，50Hz。這種機型主控板采用雙32位CPU，PWM技術，輸出功率元件采用IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）模塊。變頻器操作面板采用一塊鍵板（KEYPAD），鍵板通過一個插接口與變頻器相連，輔以螺釘緊固。鍵板上有LED顯示、液晶顯示及八個軟鍵，LED顯示輸出電壓、電流、頻率、電機轉速、轉矩等運行參數，液晶顯示程序步及設定參數。鍵板亦可以通過變頻器上的RS-232C接口，利用選件－電纜將鍵板遠拉至10米處進行遠方操作。變頻器上除0～10V或4～20mA輸入、外部電位器設定輸入、頻率輸出（0～60Hz，脈沖或模擬方式）、報警輸出等連接端子外，還有外部制動等連接端子用于其他用途，由于助燃風控制系統上較少采用，故不一一羅列，具體可參考有關說明書。 變頻器的安裝位置設在風機旁的混凝土立柱上，操作和觀察很方便。 為了保證變頻器的正常運行，將其置于帶門鎖、兩側有散熱孔的保護箱內。 三變頻器產品的目前情況 目前變頻器的生產廠家較多，據我們所知，在我國市場的產品有：日本安川（YASKAWA）、富士（FUJI）、日立（HITACHI）、三菱（MITSUBISHI）、三肯（SANKEN）、松下（NATIONAL），美國ABB，丹麥丹佛斯，德國西門子（SIEMENS），韓國金星（GLOGSTAR，有譯為高士達），臺灣臺達、普傳、北京比萊恩（北京電機總廠引進日本三菱電機公司技術生產）、西安西普（采用臺灣普傳PI90系列技術）、北京北茂、深圳華為等公司產品。 市場上的產品從操作面板上的設定方式看可分為兩類：一類是電位器設定（模擬）方式，早期的產品采用這種方式，另一類是軟鍵設定（數字）方式，為目前的主流產品所采用。 面板上采用電位器設定頻率的變頻器，其外部設定輸入信號有0～10V.DC或4～20mA.DC信號，也可以通過外部電位器進行設定。 輸出頻率采用模擬儀表指示或LED數字顯示。主控板采用8位或位16CPU，PWM技術。功率輸出元件采用GTR模塊。 面板上采用軟鍵設定頻率的變頻器，其外部設定輸入信號亦有0～10V.DC或4～20mA。 DC信號，亦可以通過外部電位器進行設定。輸出頻率采用LED數字顯示，顯示功能比較豐富，除了顯示頻率外，電壓、電流、轉速等主要參數可手動切換顯示。主控板采用16位或32位CPU，采用全數字矢量PWM技術。功率元件采用IGBT模塊。更進一步的元件采用IPM（IntelligentPowerModuleadoptingIGBT，采用IGBT的智能功率模塊），這是一種內置保護電路的功率輸出模塊。 數字設定變頻器是近年來新產品。這種產品除了繼承以往產品功能外，新增了不少功能，尤其是采用了磁通矢量控制實現低速高轉矩（高達150%）以及采用IGBT功率輸出模塊，在一定程度上解決了低頻低轉矩以及低頻產生電磁噪音的問題，通用性更好，性能價格比高。 以下是目前較先進的變頻器產品具有的一些基本特點。 （１）采用32位CPU。例如日本日立J300系列、富士FRNG9S系列（采用雙32位CPU），日本三肯公司IF系列產品等。 （２）通信接口功能。 （３）多種設定方式： 數字式頻率給定， 模擬量給定（4～20mA）， 電位器給定（0～1K）， 固定頻率給定， 遙控數據傳輸。 （４）豐富的數字顯示。 （５）豐富的內部功能。 （６）適應各種場合。 （７）采用IGBT模塊。 （８）各種保護功能，例如過電流、過電壓、欠電壓、過載、接地短路、變頻器過熱、瞬時停電等基本保護功能均具備。 （９）匹配電機容量范圍廣：三相380V，50Hz，0.2～220KW。 （１０）輸出頻率準確度：0.2～0.5級。 目前市場上還有一種產品，自帶PID功能，只需將檢測信號接入，在變頻器上進行PID參數設定，則可控制電機，例如美國ABB公司生產的變頻器。這種產品適合于分散的單參數調節的場合，同時可省去一個PID調節器。 四結束語 對助燃風實行開環控制或閉環控制的應用實踐證明，采用變頻器作為執行裝置完全可以滿足控制質量要求。選用變頻器作為熔窯助燃風控制系統的一個執行環節，具有調節性能好，系統的穩定性高，體積小、易安裝、易維護等特點，對窯爐熱工制度比較有利，值得推廣。 實際選用在滿足基本功能情況下，應優先考慮產品質量可靠，價格合理。新一代變頻器保護功能及低頻運行性能較好，質量相對來說較優，價格也還合理，對于使用臺數不多、可靠性要求較高的助燃風控制系統來說，值得選型時優先考慮。由于變頻器具有節能、控制特性好、易操作的特點以及隨著產品不斷改進，價格逐步降低，應用范圍在逐步擴大。瓶罐玻璃行業的窯爐加料系統、供油系統、窯爐冷卻系統等場合風機、水泵、電磁線圈都適于采用變頻器控制。