變頻控制在收塵風機中的應用

李建康

摘要：變頻控制技術誕生與發展給傳統電機工作模式帶來了更多可能，基于變頻控制的節能技術已被應用于人們生活方方面面。收塵風機是當前工廠以及車間生產作為常見的設備之一，且需求量巨大，因此對其進行有效的調速控制對于效能的管控等具有重要意義。此次探討闡述了變頻控制技術在收塵風機中的應用原理，并就其使用方法等進行分析探討。

關鍵詞：變頻控制；收塵風機；原理

對于現有收塵系統而言，正常工況下其風量以及負荷等參數指標有效值往往處于恒定狀態。而對于一些特殊工藝產品，其作業效率相對較低，實際工作中也需要其時開時停，此時收塵風機的工作模式往往需要隨著實際生產工藝的變化而改變。據分析，此類風機其能量有效利用率僅有35%-70%之間，其余的能量往往應用于空轉方面，對于電能資源的浪費情況較為嚴重且應用效率不高。因此有效控制風機的啟停轉動，規避對電能等資源的浪費情況，滿足實際生產應用需要是當下企業生產迫切需求。

1.常見調速方式對比

對于收塵風機而言，在實際工作中其主要通過對風門擋板開啟角度以及電機轉速的控制進而實現對風量大小的調節。據相關學者對比分析，國外曾經針對液力耦合器調速以及串級調速兩種變速形式進行對比分析，實際風機功率消耗情況如下圖所示：

由上圖不難看出，實際當風機負荷在60%-85%區間內時，基于風門調節對功率的消耗相較于串級調速要高出約1200-2000多個千瓦，而基于液力耦合器調速相較于串級調速要高出約700-850kw左右。實際對于一些時間較長的工廠或者生產車間而言，其往往采用風門擋板調節形式。而由上圖可以看出，基于變速裝置來取代傳統的風門擋板進行風速以及風量的調節無疑是一種較為理想的選擇。此外由于串級調速不適用于籠型電機，液力耦合器調速方式其效率相對較低，且對于風機房的空間有一定要求，而交流變頻調速方式與其他調速形式相比，其對調速的范圍更為寬泛、實現更為穩定、機械特性更好，且對于能源利用率更為高效，是當前風機軟啟動最為理想的調速控制方式。

2.變頻調速應用分析

2.1原理分析

對于電動機而言，其同步轉速和電源的頻率呈正相關關系，而實際由于多方面的影響，電機轉速往往稍低于同步轉速，因此提高電源供電頻率對于提高轉速具有一定效果，而降低頻率則可以一定程度上降低電機轉速，通過連續的對頻率的改變即可有效實現對電機的無級調速控制。

2.2變頻調速方法探討

恒功率、恒轉矩以及維持過載能力不變是常見的三種調速形式，對于風機而言其屬于恒轉矩負載，因此采用恒轉矩調速較為合適。就定義而言，恒轉矩主要指在實施變頻前后電機電磁轉矩維持不變，即

要想保持轉矩m為常數，勢必確保Hm以及 的不變，而當頻率發生改變時，電源電壓Ui也應當隨之發生一定改變，進而維持Hm的恒定不變，最終實現m的不變。

2.3基于變頻控制調速分析

依據變頻調速相關理論，對于變頻調速而言其范圍大，穩定性相對較好，變頻過程中機械特性硬度維持不變。此外，應當注意當頻率高于電機實際額定頻率時，適合采用恒功率方式進行調速；而當調速頻率低于電機額定頻率時，則相對較為適合采用恒轉矩進行調速，當對風機一類設備進行變頻調速時，往往采用調速頻率低于額定頻率的恒轉矩調速方式。

3.收塵風機調節與操作技術分析

針對操作方面，操作過程盡可能做到簡單快捷，現場操作箱設置啟停按鈕以及急停開關、電流表計，其整個操作過程主要有核心邏輯控制單元以及變頻控制單元依據設計要求以及電氣設備安全可靠運行由控制程序完成。對于操作人員而言，其只需要現場進行按鈕的操作以及開關的控制即可完成工作內容，這樣的形式可以有效規避對于操作人員個人技術水平的要求以及由于操作不合理而造成的不必要的后果，同時也大大減少了潛在事故風險。

針對電機控制方面，主要依據以下流程。首先設定風機的加速，設備穩定運行，隨后減速控制程序以及相關參數，基于變頻控制單元的指數設置單元，設計模擬程序進行開環以及閉環的控制。其次對于電機啟動方面，務必確保在設備啟動階段可以以足夠大的啟動轉矩進行設備的啟動，隨后依據風機轉動時所形成的轉動慣量情況來設置變頻器的初始轉動頻率，實際該頻率設置不宜過小，否則極有可能造成電機的最大電磁轉矩下降，繼而造成風機難以有效啟動。

4.變頻調速效益分析

據不完全統計變頻調速控制在收塵風機中的應用，可以大大改善原有風機的啟動性能，可以有效完成風機的軟啟動效果，從而避免風機全壓啟動情況下電機由于長時間受到大電流沖擊而造成電機加速老化，延長了整個設備的使用壽命，同時可以有效降低初始力矩對設備造成的沖擊，大大降低風機機械故障等情況發生。此外，變頻控制技術在節能降耗方面的應用尤為突出，基于變頻調速后的電機其能耗情況得到大大改善，甚至比原電機空載情況下所消耗的功率更低，據相關統計變頻調速控制設備的投入運行1年即可完成對所有投資的回收。

結束語

變頻調速是當前最為有效也是最為理想的風機控制調速形式，同時也是未來多個電機控制領域的發展方向?；谧冾l調速控制方式可以實現全自動閉環的調控，依據現場生產工藝的改變而及時有效進行風機風量的控制，從而滿足不同負荷情況下對于風機控制要求。此外，針對中小型收塵風機而言，變頻調速技術的應用可以大大提高收塵設備的收塵效率，有效提高電機的功率因數，就社會效益以及經濟效益方面具有明顯優勢。此外，需要注意變頻調速設備相關負責人應當經過完善的培訓，且達到一定技術水準方可對設備進行操作以及維修。針對電機以及變頻器等設備的日常運維應當在停電后將變頻器輸出端子短路放電，從而確保相關人員的個人安全。

參考文獻

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