变频器在陶瓷窑炉风机的应用

一、引言

陶瓷窑炉一般是指烧制陶瓷制品的烧成设备。其辊道窑急冷风机、抽湿风机都是采用离心式风机。传统的炉内温度控制方法是通过调节风门或者风道挡板的开度来调节热风进风量，从而获得需要的温度，生产出符合质量要求的产品。但是该控制方式会导致较大的电能浪费，而且工人的熟练程度也影响着产品的质量。由于风机的机械特性为平方转矩特性，即风量与转速成正比，功率与转速的立方成正比，将系统风机采用变频控制，通过温度传感器检测，PID控制调节风机转速进而调节风量，将会具有非常显著的节能效果，同时可有效提高产品质量与工作效率。

二、工艺介绍和要求

陶瓷窑炉使用燃料燃烧或电能转换产生的热量，将物料进行冶炼、焙烧、烧结、熔化、加热。不同的原材料及制品其烧成曲线也不相同，为了保证产品质量，对风机系统的控制要求如下：

窑炉内的温度控制精度要高，以提高成品率；

系统自动化控制程序要高，以提高生产效率；

系统调速范围宽，响应速度快，以提供可满足不同原材料及制品的烧成曲线。

图1

三、系统方案

根据窑炉风机系统控制的要求，采用四方E380通用型变频器来实现系统的全自动温度控制。即由温度传感器采集窑炉的当前温度，并通过模拟量通道反馈给变频器，然后与设定的温度值做比较，再由变频器的PID控制器改变输出频率以调节风机的转速，进而控制系统风量，以保证系统的温度控制精度及响应性。其系统原理图如下图2所示：

图2

主要设定参数：

四、改造后运行效果

湖南郴州HX砖厂对四台30kw的窑炉风机做变频改造后，经过一段时间的运行，记录数据证明改造效果显著：

改成温度控制后，控制精度高，风量调节范围宽，系统响应速度快，自动化控制程度高，有效提高了产品质量及生产效率，降低了产品不良率：

节能效果显著，综合效益高，节电率达到40%；

实现了风机系统的平滑软启动，避免了机械和电气冲击，延长了设备的使用寿命；

具有完善的各种保护功能，可靠性高，故障率低，减轻维护人员的工作量。

改造前电耗情况（24小时）：

输入电压：380V；

运行电流：63A；

功率：30KW×4台

一天24小时额定运行，日耗电量约为2880度。

改造后排烟风机电机（24小时）：

24小时电流约为33~37A，日耗电量约为1700度，

变频改造后风机日耗电量平均节省约为1180度。

每年（按工作10个月计算）

可节省电费1180101元/度=11800元(按工业用电平均电费0.5元计算)

五、结束语

四方E380通用型变频器的陶瓷窑炉风机控制系统具有较高的温度控制精度，系统响应速度快，风量调节范围宽，有效提高了设备的产品质量及生产效率，节能效果显著，降低了系统的维护工作量。目前已成功的应用于多个陶瓷窑炉风机的控制系统中。