提升鋼化爐變頻風機電氣穩定性的相關分析及研究

王海東　王文堂

摘 要： 本文重點闡述光伏玻璃生產中鋼化爐變頻風機運行時產生的溫升、噪聲、油點及揚塵集發問題的產生機理及分析對策，以及提升變頻風機系統電氣穩定性及鋼化玻璃生產穩定性的舉措。

關鍵詞： 變頻風機；溫升；油點及揚塵；分析對策

光伏玻璃鋼化設備主要由上片段、鋼化加熱爐、急冷段、冷卻段、下片段、風路系統和自動控制系統組成。在鋼化玻璃生產工藝流程中，風路系統風量及相關參數控制至關重要，直接決定鋼化玻璃成品的品位和性能。

鋼化爐風機主要功能是實現鋼化后玻璃的冷卻降溫，以保證鋼化玻璃對顆粒度的嚴格要求。以安彩高科光伏玻璃廠鋼化車間為例，鋼化爐風路系統主要由5臺變頻風機、集風箱、及聯接風管構成。風壓調節由西門子S7-300 PLC和工控機通訊控制，通過在工控機上輸入風壓值來控制變頻器輸出頻率，再由安裝在風管上的風壓監測裝置反饋模擬量信號到風壓儀表上實現PID控制，從而達到對風機轉速的精確控制。在生產實踐中，變頻風機運行時產生的溫升、噪聲、油點及揚塵集發問題直接影響電氣設備及鋼化玻璃生產的穩定性，本文對這些問題的產生機理和相關控制作主要的分析和對策。

1、風機房溫升問題的產生機理及分析對策

鋼化車間風機房有5臺變頻風機，1#、2#變頻風機（315KW）共用聯接風管，用于對急冷前段和急冷后段玻璃的降溫冷卻；3#變頻風機（200KW）為獨立風管，與4#、5#變頻風機（55KW）共用聯接風管，共同對冷卻段玻璃降溫冷卻。聯接風管上分別設置風閥調節電機來調節開度，變頻風機分別由5臺對應等級大容量Danfoss FC300變頻器控制。

1.1、溫升問題的產生機理

風機房溫度值對變頻器及電機的電氣穩定性影響較大，引起風機房溫升的主要因素有：變頻器熱值，電機運行熱能，鋼化爐體熱輻射，房內設備布局密集空氣對流效果差等原因。

1.2、溫升問題的分析及對策

變頻器散熱問題分析對策：丹佛斯FC300變頻器有三種散熱方式：強制對流散熱：風扇將冷風吹送到鋁質散熱片上以帶走熱量，此時可以在不接觸電子元件的情況下方便地清洗冷卻通道；冷卻板散熱：可以通過背面的鋁殼進行外部冷卻；風道散熱：來自控制室或外面的冷風可在不接觸電子元件的情況下冷卻散熱片。鋼化風機房5臺風機配套的丹佛斯FC300變頻器容量等級為55KW-315KW，采用強制對流冷卻，變頻器容量較大，鋼化玻璃生產中需根據季節氣溫變化隨時對變頻器輸出頻率精確調整。變頻器輸出頻率設置在30-52HZ之間，夏季高溫期變頻器散熱問題突出，常因以下過熱報警而停機：如“散熱片溫度異常”報警，“功率卡溫度異常”報警，“控制卡溫度異常”報警，“IGBT模塊散熱異常”報警。

針對上述過熱報警停機事故，在生產實踐中發現，由于風機房環境惡劣，單純采用壓縮空氣對變頻器散熱通道及控制板進行清灰效果不佳，有時還會損壞風扇，甚至使變頻器控制板積灰短路，從而導致故障擴大。通過對比發現，斷電停機15分鐘后待變頻器充分放電，然后打開機殼，把渦輪風扇裝置整體卸下對各扇葉作徹底清潔處理，目的是保證對扇葉葉片徹底清灰，同時保持各扇葉轉動時的動平衡，清潔效果良好。有條件時，可在變頻柜下地溝內通入冷卻風管，變頻柜前后方通道內布置軸流風機，加強空氣對流，實踐證明效果顯著。

風機散熱問題分析對策：安彩風機采用西門子貝得系列變頻調速三相異步電動機，具有結構新穎、造型美觀、噪音低、振動小、絕緣等級高等特點。可以在30Hz～50Hz范圍內拖動恒轉矩負載運行，并可以在5～50Hz范圍內拖動平方轉矩負載，因此BM系列電動機廣泛應用于風機、泵、造紙以及紡織等多種應用領域。在生產實踐中，風機運行受風機房氣溫影響較大，特別是1，2#風機為315KW容量的大型三相異步電動機，在夏季最高52HZ的運行工況下，機殼溫度在70-90度之間，如果風壓設置不當，使1，2#風機轉速不均衡，出現風量在一側風管中回灌，將會使電機電流劇烈波動，同時，在滿負荷運行時，電機齒輪箱機械過負荷等均可造成電機溫度劇增。

針對上述電機過熱故障問題，首先應選用高標準散熱風扇，對機體四周進行可靠的降溫冷卻，散熱風扇應設置獨立電源，并利用散熱風扇電源輔助觸點，引出故障跳閘報警信號，確保風機風扇工作穩定可控；同時應選用標準型號的潤滑油，加強對齒輪箱油位監測，防止齒輪過度磨損；再次應加強風機房空氣對冷，在風機房頂部兩側設置軸流風機，防止熱空氣匯集循環；在地面開啟冷卻風機，引入外界冷空氣輔助降溫。在生產中發現，工藝參數的合理設置也至關重要，應盡量保證共用風管的1、2#風機，4、5#風機風壓平衡，同步啟停，防止風量回灌問題，風機房一般設置在鋼化加熱爐機體旁，還應采取常閉隔熱門措施抵抗鋼化加熱爐的熱輻射滲透，通過多種舉措保證電機溫升在可控范圍。

2、風機房噪聲問題的產生機理及分析對策

2.1噪聲問題的產生機理

大型風機運行中噪聲污染嚴重，引起風機噪聲的因素主要有：電機噪聲級，葉片振動，空氣動力性噪聲，基礎振動，齒輪箱運行噪聲，風管風流噪聲。

2.2噪聲問題的分析及對策

降低風機房噪聲的方式，主要是通過隔聲、消聲和吸聲等手段控制噪聲的傳播，主要采取以下5種方法：

（1）風機房進風墻面采用百葉窗，并要求使用消聲百葉；

（2）風機底座應安裝減震裝置，并通過地腳螺栓牢固固定；

（3）風機出風聯接風管采用軟連接，進出風口加裝消聲器；

（4）風機機體外安裝隔聲罩，有條件時，可將風機置于獨立的隔聲間（加強電機散熱和便于檢修）內進行吸聲、隔聲處理；

（5）風機聯接的齒輪箱內油液適當，加強潤滑降噪。

3、風機房油點和揚塵集發問題的產生機理及分析對策

3.1油點和揚塵問題的產生機理

在生產實踐中，風路管道中帶來揚塵和油點污染會對運行到出爐段、且正在降溫中的鋼化玻璃產品位產生直接影響，甚至直接導致鋼化不良品或廢品。油點來源主要來自齒輪箱與扇葉進風箱密封老化；揚塵來源主要來自由風機房室內環境和進風口空氣污染。

3.2油點和揚塵問題的分析及對策

降低風機房油點和揚塵污染的措施，主要通過加強系統定期清潔、密封和點檢等手段控制，在生產實踐中主要采取以下幾種方法：

（1）對風機房百葉窗墻面和風機進風口過濾網定期清潔：利用鋼化爐停機檢修，定期對百葉窗進行水沖洗，有條件時可在墻外設置獨立敞口房間，房間敞口處采用水淋裝置隔絕揚塵，對進風口過濾網可采用水沖洗晾干或壓縮空氣吹掃。

（2）對齒輪箱密封按時點檢，定期更換密封環，適量加油保持合理油位；對百葉窗底部采用玻璃密封，防止地表揚塵進入；對風機房地溝電纜加蓋防護，防止地溝灰塵逸出。

（3）加強地面和風機表面清潔：地面應安排專人定期水洗和清掃；風機表面可采用吸塵器定期吸塵。

4、結語

通過以上多種舉措，可使變頻風機運行時產生的溫升、噪聲、油點及揚塵集發問題等得到有效控制，對提升變頻風機的電氣穩定性及鋼化玻璃生產的穩定性有顯著效果。

參考文獻

[1]帥建忠.ATV61變頻器在鋼化爐風機中的應用[J].變頻器世界，2012（02）：32.

[2]常志軍，李連銀.鋼化爐風機房揚塵集發問題與對策 [J].硅谷，2014（11）：89.

作者簡介：王海東（1984-），男，漢族，河南安陽人，本科，電氣工程師，機電技術。