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1、一、引言在玻璃行业，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
2、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
3、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：4800mm2400mm（5mm）2200mm*2400mm（4mm）玻璃最小尺寸：300mm200mm玻璃厚度范围：319mm2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）45681
4、0121519产能（炉/小时）2218151297544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） 1.C）WE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数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：Qoci1;HoCn2；PoCn3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
5、。（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%）3J；（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%o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
6、后需要给P1.C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PI9300400F3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
7、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P1.C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P1.C给出的420mA信号也跟着改变，此系统由P1.C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FOJl=I端子控
8、制FkOO=I端子Dll用于正转FO.O3=2AI1作为模拟量输入端子F1.12=2模拟量信号为420MA（需要更改J3跳线）FO.23=5最小频率设置FO.19=53最大频率F0.21=53上限频率F0.01=53设定频率FO.13=70加速时间F2.02=2故障继电器输出功能F2.05=l变频器运行中输出功能F3.00=2预励磁启动F3.05=70DC预励磁电流F3.06=3DC预励磁时间F3.07=l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
9、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。总结端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
10、，从而保障产品质量，为客户带来可观的经济效益。附参考资料：解析玻璃钢化过程中的节能方法随着我国经济的不断快速发展以及人民生活水平日渐提高，人民对玻璃制品的需求量和产品质量提出了更高的要求。20世纪60年代末玻璃钢化技术在全世界范围内得到了迅速而又全面的推广和普及，钢化玻璃开始使用在汽车、建筑、航空以及电子等领域。如今，钢化玻璃的应用已经扩展到家具制造行业、家电制造行业、仪表行业、日用制品行业及太阳能、风力发电等新能源行业，未来玻璃制品的需求量和需求面还会更大。然而玻璃深加工企业也是高耗能和高排放企业。近年来，国内对于玻璃制品需求量增长迅速，致使玻璃行业消耗大量能源，加剧了能源供应的压力。我国又
11、是一个能源十分紧缺的国家，科学技术还不是很发达，能源利用率相对较低，大部分的能源都以废热的形式排到了大气中，不仅能源浪费十分严重，而且还给环境造成污染。为实现国家“十二五”节能规划，节能降耗便成为玻璃行业迫在眉睫的问题。1钢化玻璃生产工艺流程图1钢化玻璃生产流程图1为钢化玻璃生产工艺流程图。从图1中可以看出，在钢化玻璃加工过程中，主要的工艺流程是玻璃的选片、切割、磨边、清洗干燥、钢化、检验及包装,其中钢化过程为最耗能的环节。在这个环节中，玻璃需要被加热到630,此时炉内温度一般达到680700,当玻璃被加热到要求的温度后，迅速将玻璃急速均匀地冷却至室温，使玻璃表面产生压应力及内层产生张应力，达
12、到玻璃钢化的效果。2玻璃钢化设备中的节能技术1玻璃钢化炉内辐射强制对流传热较普通的辐射加热玻璃钢化炉而言，应用辐射强制对流技术的玻璃钢化炉具有明显的优势，尤其是处理1.ow-e玻璃和有开槽、孔洞等特殊规格的玻璃，辐射强制对流钢化炉不仅加热均匀且用时较短。目前已有玻璃技术公司将纳米涂层技术和热循环压缩空气对流技术应用于玻璃钢化炉中。纳米涂层技术是将玻璃钢化炉中的电热丝喷涂高发射率且抗氧化的RSl稀土纳米涂层,这样可以使电热丝产生的能量更多地转换成红外线对玻璃进行辐射传热。热循环压缩空气对流技术能使玻璃钢化炉内的空气具有一定的压力，在炉内更容易形成上下气体对流，大幅提高了炉内对流传热比，与此同时，
13、还将压缩的空气在进炉前得到钢化炉排出的热气预热，使能量得到了循环使用。相比普通辐射钢化炉，应用以上两种技术的钢化炉能节约34%的能量，且炉内温度比一般钢化炉低30。2玻璃钢化炉的多工位加热技术玻璃钢化炉的多工位加热技术不但具有显著的节能效果，而且在很大程度上降低了玻璃钢化炉的炸炉现象。玻璃钢化炉的工位是指沿炉体长度方向有规格相同的玻璃在各自的区域内往复摆动，在各自的区域内完成预设的运行时间，玻璃加热到相应的温度要求，再移动到下一个工位。芬兰拉格司通公司首先投入使用了双室玻璃钢化炉，即2工位加热炉，双室玻璃钢化炉生产出来的玻璃质量明显更好，生产速率更快，在能耗方面也有明显降低。我国对多工位加热技
14、术做了更深入的研究。例如，福建省机械科学研究院在玻璃钢化炉中对玻璃加热的时间和能耗方面的研究取得了很大进展，成功地完成了8工位加热区和“单弯”弯曲区设计，与国内较快的4工位钢化炉相比，生产速度提高一倍，消耗的能源降低了45%以上，产品合格率提高到98%,增加了3%。目前，钢化炉设计水平不同，制造工艺也存在较大差异，但是玻璃进出炉的时间相差不多。在加热过程中，玻璃越厚加热的时间就越长，加热时由于玻璃内部升温比较慢，玻璃的表面和内部形成温差，当玻璃的表面和内部温差超过80时，就可能炸炉。对于多工位玻璃钢化炉来说，工位越多温差就越小。对于8工位的玻璃钢化炉来说，它不用因为炉内温度与玻璃温差过大而需要
15、先对钢化炉降温，然后再加热升温，从而节约了电能。因此，玻璃钢化炉的多工位加热技术对于玻璃加工企业的节能减排具有重要的作用。3空心陶瓷辑技术空心陶瓷辑在玻璃钢化炉中的应用比实心陶瓷辑更加节约能源，它不但降低了陶瓷辑内部吸收和放出的热量，而且减少了对玻璃钢化炉内温度场的干扰。例如，江苏中硅工程材料有限公司对玻璃钢化炉中空心和实心石英陶瓷辐道做了详细的实验对比分析。在实验中，空心石英陶瓷根和实心石英陶瓷短外径、长度和使用的材料都相同，最大的不同在于空心石英陶瓷根道有一个内径，内径的大小要求空心石英陶瓷辑满足耐压强度、抗折强度以及膨胀系数等要求。一系列的实验数据表明，空心和实心的石英陶瓷根在最大承重方
16、面差别不大，但是在吸收热量方面,空心石英陶瓷辐道比实心陶瓷辐道节约28%的能量。在运送玻璃过程中，空心石英陶瓷辑通过热传递给玻璃下表面的热量大幅减少，电能得到更加直接有效的利用，降低了能源的消耗，钢化炉中的玻璃上下表面加热更加均匀，玻璃钢化炉中温度控制更加容易，提高了产品质量。4变频技术在玻璃钢化过程中，变频技术用在风机鼓风和陶瓷根道传动中，节能效果显著。在玻璃钢化过程中玻璃越厚，加热的时间越长，整个玻璃钢化的周期也就越长。玻璃急冷时，玻璃越厚，对风量和风压的要求就越高。由于厚玻璃加热时间长，因此，两块玻璃冷却之间的间隔时间就越长，传统风机在间隔时间继续消耗电能就会作无用功。鼓风机在玻璃钢化过
17、程中又是一件重要的大功率设备，鼓风机的控制对玻璃钢化的质量有着重要影响。使用变频技术的鼓风机，能够快速建立满足玻璃钢化时冷却区风量和风压的要求。针对不同厚度的玻璃时，变频技术可进行急冷时自动风压调节，在节约电能方面有显著的效果，有利于合理分配急冷和冷却等待的时间，大大减少风机作无用功，有效降低单位能耗。此外，变频技术还能够调整玻璃的平整度，减少高风压下玻璃互相碰撞的机会。SK变频器在平弯钢化玻璃设备上使用和ATV61变频器在玻璃钢化的鼓风机中的使用都在实际生产过程中起到了显著废热节能效果，与传统钢化炉相比节约30%的电能。变频技术在玻璃钢化设备中的应用在某种程度上提升了设备的自动化控制程度、产品的精度和质量等，同时设备磨损减小，使用寿命延长，对于机械以及其他行业也都有一定的节能降耗作用。
