摘要：本文从离心鼓风机的工作特性入手，介绍了离心鼓风机调节风量的两种方法，通过两种方法的比较，得出了采用变频调速的优点。最后介绍了变频调速在离心鼓风机上的应用。
关键词：离心鼓风机,工作特性,变频调速
1.概述：
在铝冶炼生产过程中，氧化铝输送系统是一个重要环节。某公司净化车间氧化铝输送采用风动溜槽输送，而为风动溜槽提供高压风的离心鼓风机大部分采用直接启动方式，离心鼓风机的风量只能靠调节风机入口阀门来实现，效率低，造成能源的浪费，因此对离心鼓风机进行变频调速很有必要。
2.离心鼓风机的工作特性
2.1离心鼓风机的机械特性：
离心鼓风机是一种压缩和输送气体的机械，其排风量较大，它的机械特性具有二次方律负载的特点，如图1所示。从机械特性图中可以看出：离心鼓风机的空载转矩小，因此在低速运行时，节能效果比较明显。
2.2离心鼓风机的主要参数和特性：
2.2.1主要参数：
2.2.1.1风压：是管路中，单位面积上风的压力，用PF表示。
2.2.1.2风量：即空气的流量，指单位时间内排出气体的量，用QF表示。
2.2.2风压特性：
在转速不变的情况下，风压PF和风量QF之间的关系曲线，称为风压特性曲线，如图2(a)和(b)中的曲线①所示。
从离心鼓风机的风压特性曲线可以看出：离心鼓风机在风量很小时，风压也较小，随着风量的增大，风压也逐渐增大，增大到一定程度后，风量再增大，风压又开始减小。故风压特性呈中间高、两边低的形状。
2.2.3风阻特性：
在离心鼓风机入口阀门不动的情况下，表示风量和风压关系的曲线称为风阻特性。如图2(a)和(b)中的曲线②所示。
2.2.4通风系统的工作点：
风压特性和风阻特性的交点，即为通风系统的工作点。如图2中的A1点所示。
3.离心鼓风机风量的调节方法与比较
3.1离心鼓风机风量的调节方法：
离心鼓风机风量的调节方法有两种：
3.1.1调节风门的开度：
调节风门的开度，这时风机的转速不变，故风压特性也不变，风阻特性则随风门的改变而改变，如图2(a)和(b)中的曲线③和④所示。
由于风机消耗的功率与风压和风量的乘积成正比，在通过关小风门来减小风量时，消耗的电功率虽然也有所减少，但减少的不多，如图2(c)的曲线①所示。
3.1.2调节转速
调节风机电机的转速时，风门开度不变，故风阻特性不变，风压特性则随转速的改变而改变，如图2(b)中的曲线⑤和⑥所示。
由于风机属于二次方律负载，消耗的电功率与转速的三次方成比例，如图2(c)的曲线②所示。
3.2两种调节方法的比较：
由图2(c)可知：在所需风量相同的情况下，调节转速的方法所消耗的功率要比调节风门所消耗的功率小的多，节能效果也十分显著，因此，对离心鼓风机的风量调节采用变频调速很有必要。
4.离心鼓风机的变频调速系统
4.1变频调速工作原理：
离心鼓风机的驱动一般采用交流异步电动机，交流异步电动机的转速公式为：
n=60f(1-s)/p1
式中 n—转速，单位为r/min;
f—定子电压的供电频率，单位为Hz;
p1—电动机的磁极对数;
s—电动机转差率，s=(n1-n)/n1。
式中 n1—电动机的同步转速，单位为r/min 。
根据上式可知，若p1和s均为常数，改变定子电压的供电频率f，即可改变转速。变频调速就是用一台变频电源带动异步电动机，通过改变频率实现调速，其调速性能好，效率高且调速范围宽。
4.2变频调速系统的选用原则：
国内的供电电源的频率一般为50Hz(国外有60Hz)，变频器频率变化范围在0.58～400Hz之间。
变频调速可用一般的异步电动机加变频器实现，也可用变频电机加变频器实现。
一般异步电动机加变频器向下调转速时，长期使用一般控制在20Hz以上。因为一般电动机的散热主要依靠电动机后面的风扇进行，当转速高时，其散热情况好。但当电动机转速很低时(如频率在20Hz以下)，风扇的性能降低，散热情况变得恶劣，影响电动机的使用。
变频电动机加变频器调节时，由于变频电机设计时考虑了散热问题，故可以在5Hz以上长期运行。但变频电动机的价格比较贵。
因此对于物料输送系统中的离心鼓风机的风量调节采用一般异步电动机加变频器的方式即可。
4.3变频调速系统在离心鼓风机上的应用：
4.3.1控制电路：
如图3所示，图中，按钮开关SB1和SB2用于控制接触器KM，从而控制变频器的通电与断电。
SF和ST用于控制继电器KA，从而控制变频器的运行和停止。
KM和KA之间具有连锁关系：一方面，KM未接通之前，KA不能通电;另一方面，KA未断开时，KM也不能断电。
SB3为升速按钮;SB4为降速按钮;SB5为复位按钮。HL1是变频器通电指示;HL2是变频器运行指示;HL3和HA是变频器发生故障时的声光报警。Hz是频率指示。
4.3.2主要器件的选择：
(1)变频器选择。根据要求，可选用康沃CVF-P1-4T0055，额定容量为 73.7KVA，额定电流112A。
(2)空气开关：IQN=(1.3-1.4)×112=145.6-156.8A
选IQN=200A
(3)接触器。IKN=112A 选IKN=150A
4.3.3变频器的主要功能预置
(1)U/f曲线类型选择。选择递减转矩曲线2，如图4(a)所示。同时，经实验，低频时的转矩补偿量预置为“3”，如图4(b)所示。
(2)升速和降速时间的预置。风机的转动惯量大，但启动和停止的次数少，故升速和降速时间可尽量加长，使启动电流限制在额定电流以内。根据实验，选升速时间tr=30s，降速时间td=60s。
(3)上限频率。因为风机一旦转速超过额定转速，阻转矩将增大很多，容易使电动机和变频器处于过载状态。因此，上限频率fH不应超过额定频率fN，即fH≤fN
(4)下限频率。从特性或工况来说，风机对下限频率fL没有要求。但转速太低时，风量太小，并无实际意义。根据实验，预置为fL≥20Hz
(5)输入断子X1的功能选择。预置为“10”，是频率递增功能。
(6)输入断子X2的功能选择。预置为“11”，是频率递减功能。
5.结束语
随着变频调速技术的进一步成熟，离心鼓风机采用变频调速后，离心鼓风机的调速性能有了很大的提高，同时可节约大量的能源。因此在风机上推行变频调速很有必要。
参考文献：
1. 张燕宾主编. 电动机变频调速图解. 北京：中国电力出版社，2003
2. 黄承忠等.铝电解生产.中南工业大学出版.2007
