引言

    通常在工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品加工制造業(yè)中風機設備主要用于鍋爐燃燒系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、通風系統(tǒng)等場合，根據(jù)生產(chǎn)需要對爐膛壓力、風速、風量、溫度等指標進行控制和調(diào)節(jié)以適應工藝要求和運行工況。而較常用的控制手段則是調(diào)節(jié)風門、擋板開度的大小來調(diào)整受控對象。這樣，不論生產(chǎn)的需求大小，風機都要全速運轉，而運行工況的變化則使得能量以風門、擋板的節(jié)流損失消耗掉了。在生產(chǎn)過程中，不僅控制精度受到限制，而且還造成大量的能源浪費和設備損耗。從而導致生產(chǎn)成本增加，設備使用壽命縮短，設備維護、維修費用高居不下。

    1、變頻技術在浮法玻璃退火窯風機中的應用可行性分析

    浮法玻璃經(jīng)退火后，進行切割時要求溫度≦70℃。這一溫度決定于退火溫度制度及控制水平。實際生產(chǎn)中，由于風機功率在設計選型時考慮非常大的余量，以及季節(jié)和晝夜環(huán)境溫度導致風溫的變化。有時只需要很少的用風量就可以滿足工藝要求。而一般玻璃生產(chǎn)廠家，退火窯風機所使用的都是定額輸出功率的電機，需要減少風量時，一般采用調(diào)節(jié)閥門和擋板開度來控制風量大小。在調(diào)節(jié)過程中，由于風機的風量大小無法調(diào)節(jié)，常常出現(xiàn)關小控制板上的風閥時，板下的冷卻風量加大。關小這一組風閥，另一組的風量加大的不合理現(xiàn)象的。這樣就造成同一退火區(qū)內(nèi)相鄰風閥之間相互干擾，影響了退火溫度制度的穩(wěn)定。風機功率是定額輸出，電耗沒有減少。風機的運行阻力增加，反而加劇了閥體等冷卻系統(tǒng)的損壞。出于節(jié)能的迫切需要和對產(chǎn)品質量不斷提高的要求，加之采用變頻調(diào)速器（簡稱變頻器）易操作、免維護、控制精度高，并可以實現(xiàn)高功能化等特點，因而采用變頻器驅動的方法開始逐步取代風門、擋板、閥門的控制方案。就可以達到明顯的節(jié)約電能，降低消耗的目的。

    2、退火窯各區(qū)功用、風冷控制方式和結構

    2.1退火窯各區(qū)功用和風冷控制方式

    A，B，C區(qū)均為引風式輻射冷卻，目的是使玻璃板按照設定好的溫度曲線降至室溫，減少或清理玻璃制品中的殘余內(nèi)應力和光學不均勻性，以及穩(wěn)定玻璃內(nèi)部的結構。RET區(qū)，F(xiàn)區(qū)均為鼓風式對流冷卻，以使玻璃能以比其在后退火區(qū)稍大或相同的冷卻速度進行對流冷卻。每區(qū)配備兩臺引風機，正常生產(chǎn)時一用一備。

    2.2A、B、C區(qū)和RET和F區(qū)結構

    A、B、C區(qū)結構大致相同，區(qū)內(nèi)上下部分別裝有輻射冷卻器和電加熱裝置，冷卻器在橫向分為幾組，每組有若干根小風管組成，冷卻風量分組控制。室溫冷風通過由電器閥門定位設備控制的支風閥（由微機自動控制）進入退火窯內(nèi)的排管式冷卻器，與玻璃板進行輻射換熱降溫。各支風較后匯集進入總風管，再由該區(qū)引風機抽出排空。RET和F區(qū)的結構基本相同，上部的冷卻風噴嘴橫向分區(qū)，下部不分區(qū)。該區(qū)鼓風機通過總風管將冷卻風從兩個邊部送入各分支風管，由各支管翻板閥分別控制各處的吹風量。

    3、變頻技術在退火窯風機中的應用方法

    3.1變頻調(diào)速基本原理

    在變頻調(diào)速中使用較多的變頻調(diào)速器是電壓型變頻調(diào)速器，由整流器、濾波系統(tǒng)和逆變器三部分組成。
在其工作時首先將三相交流電經(jīng)橋式整流為直流電，脈動的直流電壓經(jīng)平滑濾波后在微處理器的調(diào)控下，用逆變器將直流電再逆變?yōu)殡妷汉皖l率可調(diào)的三相交流電源，輸出到需要調(diào)速的電動機上。由電工原理可知電機的轉速與電源頻率成正比，通過變頻器可任意改變電源輸出頻率從而任意調(diào)節(jié)電機轉速，實現(xiàn)平滑的無級調(diào)速。
    3.2變頻技術在退火工藝區(qū)的應用

    在浮法玻璃退火過程中，由于爐膛溫度和風溫的變化，即使是同一區(qū)間在不同工況下需要的冷卻風量也相差很大。當該區(qū)總用風量較小時，該區(qū)的多數(shù)風閥就會處于關閉狀態(tài)，此時總風管內(nèi)的風壓（A，B，C區(qū)為負壓，RET，F(xiàn)區(qū)為正壓）就會加大。在A、B、C和RET、F區(qū)使用變頻技術，首先，在各區(qū)冷卻風總風管上設取壓點，安裝差壓變送器。由差壓變送器測出總風管內(nèi)風壓，并將風壓信號送至控制室DCS微機自控系統(tǒng)中，風管差壓變送器的實測信號與設定的風壓信號進行比較，經(jīng)PID運算后將控制信號輸出到變頻調(diào)節(jié)器，通過改變電源輸出頻率調(diào)節(jié)電機轉速改變冷卻風量，達到控制風壓的目的。其次，由于玻璃退火中冷卻風用量與風溫有很大關系，所以風壓設定時的取值應根據(jù)季節(jié)和晝夜的變化而不同。第三，因為A、B、C和RET、F區(qū)的在冷卻功能上有所區(qū)別，A、B、C區(qū)降溫曲線較平緩，用風量較少，所以風壓取值應偏小。RET、F區(qū)為使玻璃能以比其在后退火區(qū)稍大或相同的冷卻速度進行冷卻，風壓應取值應非常大值。風壓設定值的具體確定還應根據(jù)各廠實際情況和風溫的變化進行實踐摸索。以既能滿足退火工況的要求又達到節(jié)能的目的為宜。

    3.3對產(chǎn)品質量的提高

    在退火冷卻系統(tǒng)中合理的利用變頻技術，通過調(diào)整風機的轉速來調(diào)節(jié)退火冷卻用風量的大小。避免了過量的冷卻風對退火的溫度制度的影響，退火的溫度曲線更趨理想。產(chǎn)品的殘余應力清理更加徹的，較大的提高了浮法玻璃的退火質量，減少玻璃的退火缺點和切損。

    4、節(jié)能方面

    變頻節(jié)能由流體力學可知，P（功率）=Q（流量）╳H（壓力），流量Q與轉速N的一次方成正比，壓力H與轉速N的平方成正比，功率P與轉速N的立方成正比，如果風機的效率一定，當要求調(diào)節(jié)風量下降時，轉速N可成比例的下降，而此時軸輸出功率P成立方關系下降。即風機電機的耗電功率與轉速近似成立方比的關系。例如：一臺風機電機功率為22KW，當轉速下降到原轉速的4/5時，其耗電量為11.264KW，省電48.8％當轉速下降到原轉速的1/2時，其耗電量為2.75KW，省電87.5％。另外，由于冷卻系統(tǒng)中風壓的降低風機運行阻力將減小，這樣就延長了設備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設備的維護費用。