发布日期：2023/2/7

在玻璃行业，由于电费的成本已成为原材料成本，人工成本之后的第三大开支；在用电紧张的今天，节省电费已成为企业经营者考虑的一件大事；而玻璃厂的钢化炉是玻璃厂的重要设备之一，也是主要的耗电设备之一。钢化冷却风机的容量是按照钢化炉最大的设计产量来选型的，且留有一定的余量。在使用中，冷却风机长期固定在最大的转速下运行。由于季节、昼夜和生产工况的变化，冷却风机的实际风量需求在绝大部分时间内远比设计负载低；在转速固定的情况下，当冷却风机的风量过剩时，只能通过控制风门的进风量，这样就造成风机功耗的严重浪费，故对立窑风机进行变频节能改造具有一定的现实意义。本文就玻璃钢化炉两台功率为315kW的离心风机为例，介绍普传PI9000系列变频器在钢化炉风机调速的节能应用。

 

 

二 钢化炉工作原理

 

玻璃钢化机组主要由放片段、对流加热段、平钢化段、和取片段四大部分，以及高压离心风机、供风管道、集风箱、气路、电气控制柜、操作台等组成。强制对流平钢化机组采用独有的喷射增流技术，通过吸入炉内热空气与经过预热的压缩空气在喷管内混合，使喷管向玻璃表面喷出的气流温度大幅提高，炉内热空气对流循环强制增强，炉温均匀性及稳定性的提高，使玻璃在炉内的加热效果更好。

 

三 玻璃钢化过程与工艺

 

玻璃钢化炉的玻璃钢化工艺主要由两部分组成，即加热和淬冷

（1）先将普通玻璃在往复式加热室中均匀受热到玻璃软化点，使玻璃软化后进行极速淬冷来完成玻璃钢化。

（2）淬冷使用的吹风来自两台功率为315kW的离心风机。

（3）根据玻璃薄厚不同，离心风机转速按控制系统上位机设定的参数，产生流量大小不同的强大气流，均匀地对玻璃的正反面进行吹风淬冷。

（4）经过钢化淬冷后的玻璃，在其表面形成压应力，当玻璃承受外力时，首先抵消表层应力，从而提高了承载能力，改善了玻璃抗拉强度。

四 设备性能及技术参数

1、玻璃产品规格

平钢化玻璃：

玻璃最大尺寸： 4800mm × 2400mm（5mm） 2200mm*2400mm (4mm)

玻璃最小尺寸： 300mm × 200 mm

玻璃厚度范围： 3 ～19mm

2、产品性能：符合GB15763.2‐2005有关要求

3、生产能力：（参考）

玻璃 厚度 （mm）

4 5 6 8 10 12 15 19

产能 （炉/小时）

22 18 15 12 9 7 5 4

4、适应玻璃品种

（1）透明浮法玻璃

（2）本体着色浮法玻璃

（3）单面丝网印刷玻璃

（4）超白压花玻璃

（5）LOW‐E镀膜玻璃。

 

五 风机变频调速节能原理

 

1 风机的负载特性及基本

量关系

风机为平方转矩负载、也叫变转矩类负载，根据流体力学的基本定律，其转速、风量（流量）、风压（压力）及功率（轴功率）关系为：Q∝n；H∝n2；P∝n3其中：Q－风量；H－风压；P－功率； n－转速

2. 风机变频调速节能原理分析由以上风机的转速、风量、风压及功率关系可见：

（1）在风量需求小于风机的额定风量时，即电机工作在额定转速以下，降低风机转速，可以方便地调节风机的鼓风量。

（2）随着风机转速的降低，电机的轴功率相应减小，其消耗的电功率明显下降。

（3）因此，对于风机负载，采用变频调速技术取代百叶阀门调节风量，有显著的节能效果。

钢化炉风机节能预估：

（1）当转速减少到额定转速的85%时（对应风量减少到额定风量的85%），其电机的轴功率将减少到额定功率的61% [（85%）3]；

（2）钢化炉风机维持在待机状态，风机转速减少到额定转速的10%时，此时电机的轴功率仅为额定功的0.001%。由此可见，风机采用变频调速，节能效果非常明显。

 

 

六 用户对变频节能改造后功能的要求

 

a） 要求变频器的跟随性能好，质量稳定可靠，故障率低。

b） 启动时间不能超过 120S，启动过程不能报过流故障；启动后需要给PLC 系统反馈信号表示风机已经正常启动；加热过程中，风机需能运行在5Hz 待机；

c） 为了不给另外一台风机增加压力，浪费电能，两台风机跑动的风压要几乎持平。在钢化不同厚度的玻璃时需要设定不同风压值；一台风机切换到两台风机或者两台风机切换到一台风机需要平滑过渡。

 

七 变频调速节能改造方案设计

 

a) 根据现场情况和用户的要求，我们设计安装一台品质优良、性能稳定可靠的平方转矩（风机水泵型）普传PI9300 400F3变频器，是一款基于DSP的高性能矢量控制变频器，具备V/F控制、无感矢量控制、带PG 矢量控制多种控制方式，可以适应恒转矩和恒功率的各类负载，优异的低频转矩特性和高动态特性，可以应对运行过程中的负载扰动及快速加减速的要求。

b) 根据客户系统设定加速时间为 70S，可以满载启动不报过流故障；利用变频器继电器输出功能给PLC 反馈变频器已正常启动的信号；设定最低频率5Hz,在加热过程中变频器处于待机状态，凸显普传变频器的低频高转矩特性。

c) 为保证两台风机跑动的风压可以持平，分别设定两台变频器的最大频率为53Hz 和51.4Hz.当加工不同厚度的玻璃时，在操作台设置不同厚度的数值时，由PLC 给出的4~20mA 信号也跟着改变，此系统由PLC 和变频器协同完成；当加工8mm 玻璃时只需要一台风机，此时另外一台风机处于反转状态，遂需要增加直流制动功能来解决此问题。

 

 

八 变频器参数设置

 

F0.11=1 端子控制

F1.00=1 端子DI1用于正转

F0.03=2 AI1作为模拟量输入端子

F1.12=2 模拟量信号为4~20MA（需要更改J3跳线）

F0.23=5 最小频率设置

19=53 最大频率

F0.21=53 上限频率

F0.01=53 设定频率

F0.13=70 加速时间

F2.02=2 故障继电器输出功能

F2.05=1 变频器运行中输出功能

F3.00=2 预励磁启动

F3.05=70 DC预励磁电流

F3.06=3 DC预励磁时间

F3.07=1 自由停车

九 变频器接线图

 

 

 

十 改造注意事项

 

1 改造前，当从一台风机切换到两台风机工作的过程（一台风机工作，另外一台风机处于反转状态），采用星三角启动时，直接将电机从反转逆转成正转，瞬间产生大电流导致电机发热严重，不仅损耗电机而且造成不必要的电能浪费；改用变频启动方式后，需要注意使用预励磁启动功能，先制动再启动，否则启动会报过流故障。

2 两台风机同时运行时，若是一台变频器报故障，则对应的风闸会由进风口变成出风口，等于给另外一台变频器增加了负载，会导致报故障；避免此问题的方法是把变频器的故障常闭触点串联到风闸的电磁阀上，如果变频器报故障，则立刻关闭风闸。

 

十一 总结

 

对风机进行变频节能改造后，风机的用电量大幅度下降，节能效果非常显著，同时风机转速下降，降低了机械磨损，减少了风机的故障率和提高了风机的使用寿命，依据不同产品规格、精细可以通过变频器来改变风机电机的频率从而调整到钢化不同玻璃所需的数值，从而保障产品质量，为客户带来可观的经济效益。