提升钢化炉变频风机电气稳定性的相关分析及研究

王海东　王文堂

摘 要： 本文重点阐述光伏玻璃生产中钢化炉变频风机运行时产生的温升、噪声、油点及扬尘集发问题的产生机理及分析对策，以及提升变频风机系统电气稳定性及钢化玻璃生产稳定性的举措。

关键词： 变频风机；温升；油点及扬尘；分析对策

光伏玻璃钢化设备主要由上片段、钢化加热炉、急冷段、冷却段、下片段、风路系统和自动控制系统组成。在钢化玻璃生产工艺流程中，风路系统风量及相关参数控制至关重要，直接决定钢化玻璃成品的品位和性能。

钢化炉风机主要功能是实现钢化后玻璃的冷却降温，以保证钢化玻璃对颗粒度的严格要求。以安彩高科光伏玻璃厂钢化车间为例，钢化炉风路系统主要由5台变频风机、集风箱、及联接风管构成。风压调节由西门子S7-300 PLC和工控机通讯控制，通过在工控机上输入风压值来控制变频器输出频率，再由安装在风管上的风压监测装置反馈模拟量信号到风压仪表上实现PID控制，从而达到对风机转速的精确控制。在生产实践中，变频风机运行时产生的温升、噪声、油点及扬尘集发问题直接影响电气设备及钢化玻璃生产的稳定性，本文对这些问题的产生机理和相关控制作主要的分析和对策。

1、风机房温升问题的产生机理及分析对策

钢化车间风机房有5台变频风机，1#、2#变频风机（315KW）共用联接风管，用于对急冷前段和急冷后段玻璃的降温冷却；3#变频风机（200KW）为独立风管，与4#、5#变频风机（55KW）共用联接风管，共同对冷却段玻璃降温冷却。联接风管上分别设置风阀调节电机来调节开度，变频风机分别由5台对应等级大容量Danfoss FC300变频器控制。

1.1、温升问题的产生机理

风机房温度值对变频器及电机的电气稳定性影响较大，引起风机房温升的主要因素有：变频器热值，电机运行热能，钢化炉体热辐射，房内设备布局密集空气对流效果差等原因。

1.2、温升问题的分析及对策

变频器散热问题分析对策：丹佛斯FC300变频器有三种散热方式：强制对流散热：风扇将冷风吹送到铝质散热片上以带走热量，此时可以在不接触电子元件的情况下方便地清洗冷却通道；冷却板散热：可以通过背面的铝壳进行外部冷却；风道散热：来自控制室或外面的冷风可在不接触电子元件的情况下冷却散热片。钢化风机房5台风机配套的丹佛斯FC300变频器容量等级为55KW-315KW，采用强制对流冷却，变频器容量较大，钢化玻璃生产中需根据季节气温变化随时对变频器输出频率精确調整。变频器输出频率设置在30-52HZ之间，夏季高温期变频器散热问题突出，常因以下过热报警而停机：如“散热片温度异常”报警，“功率卡温度异常”报警，“控制卡温度异常”报警，“IGBT模块散热异常”报警。

针对上述过热报警停机事故，在生产实践中发现，由于风机房环境恶劣，单纯采用压缩空气对变频器散热通道及控制板进行清灰效果不佳，有时还会损坏风扇，甚至使变频器控制板积灰短路，从而导致故障扩大。通过对比发现，断电停机15分钟后待变频器充分放电，然后打开机壳，把涡轮风扇装置整体卸下对各扇叶作彻底清洁处理，目的是保证对扇叶叶片彻底清灰，同时保持各扇叶转动时的动平衡，清洁效果良好。有条件时，可在变频柜下地沟内通入冷却风管，变频柜前后方通道内布置轴流风机，加强空气对流，实践证明效果显著。

风机散热问题分析对策：安彩风机采用西门子贝得系列变频调速三相异步电动机，具有结构新颖、造型美观、噪音低、振动小、绝缘等级高等特点。可以在30Hz～50Hz范围内拖动恒转矩负载运行，并可以在5～50Hz范围内拖动平方转矩负载，因此BM系列电动机广泛应用于风机、泵、造纸以及纺织等多种应用领域。在生产实践中，风机运行受风机房气温影响较大，特别是1，2#风机为315KW容量的大型三相异步电动机，在夏季最高52HZ的运行工况下，机壳温度在70-90度之间，如果风压设置不当，使1，2#风机转速不均衡，出现风量在一侧风管中回灌，将会使电机电流剧烈波动，同时，在满负荷运行时，电机齿轮箱机械过负荷等均可造成电机温度剧增。

针对上述电机过热故障问题，首先应选用高标准散热风扇，对机体四周进行可靠的降温冷却，散热风扇应设置独立电源，并利用散热风扇电源辅助触点，引出故障跳闸报警信号，确保风机风扇工作稳定可控；同时应选用标准型号的润滑油，加强对齿轮箱油位监测，防止齿轮过度磨损；再次应加强风机房空气对冷，在风机房顶部两侧设置轴流风机，防止热空气汇集循环；在地面开启冷却风机，引入外界冷空气辅助降温。在生产中发现，工艺参数的合理设置也至关重要，应尽量保证共用风管的1、2#风机，4、5#风机风压平衡，同步启停，防止风量回灌问题，风机房一般设置在钢化加热炉机体旁，还应采取常闭隔热门措施抵抗钢化加热炉的热辐射渗透，通过多种举措保证电机温升在可控范围。

2、风机房噪声问题的产生机理及分析对策

2.1噪声问题的产生机理

大型风机运行中噪声污染严重，引起风机噪声的因素主要有：电机噪声级，叶片振动，空气动力性噪声，基础振动，齿轮箱运行噪声，风管风流噪声。

2.2噪声问题的分析及对策

降低风机房噪声的方式，主要是通过隔声、消声和吸声等手段控制噪声的传播，主要采取以下5种方法：

（1）风机房进风墙面采用百叶窗，并要求使用消声百叶；

（2）风机底座应安装减震装置，并通过地脚螺栓牢固固定；

（3）风机出风联接风管采用软连接，进出风口加装消声器；

（4）风机机体外安装隔声罩，有条件时，可将风机置于独立的隔声间（加强电机散热和便于检修）内进行吸声、隔声处理；

（5）风机联接的齿轮箱内油液适当，加强润滑降噪。

3、风机房油点和扬尘集发问题的产生机理及分析对策

3.1油点和扬尘问题的产生机理

在生产实践中，风路管道中带来扬尘和油点污染会对运行到出炉段、且正在降温中的钢化玻璃产品位产生直接影响，甚至直接导致钢化不良品或废品。油点来源主要来自齿轮箱与扇叶进风箱密封老化；扬尘来源主要来自由风机房室内环境和进风口空气污染。

3.2油点和扬尘问题的分析及对策

降低风机房油点和扬尘污染的措施，主要通过加强系统定期清洁、密封和点检等手段控制，在生产实践中主要采取以下几种方法：

（1）对风机房百叶窗墙面和风机进风口过滤网定期清洁：利用钢化炉停机检修，定期对百叶窗进行水冲洗，有条件时可在墙外设置独立敞口房间，房间敞口处采用水淋装置隔绝扬尘，对进风口过滤网可采用水冲洗晾干或压缩空气吹扫。

（2）对齿轮箱密封按时点检，定期更换密封环，适量加油保持合理油位；对百叶窗底部采用玻璃密封，防止地表扬尘进入；对风机房地沟电缆加盖防护，防止地沟灰尘逸出。

（3）加强地面和风机表面清洁：地面应安排专人定期水洗和清扫；风机表面可采用吸尘器定期吸尘。

4、结语

通过以上多种举措，可使变频风机运行时产生的温升、噪声、油点及扬尘集发问题等得到有效控制，对提升变频风机的电气稳定性及钢化玻璃生产的稳定性有显著效果。

参考文献

[1]帅建忠.ATV61变频器在钢化炉风机中的应用[J].变频器世界，2012（02）：32.

[2]常志军，李连银.钢化炉风机房扬尘集发问题与对策 [J].硅谷，2014（11）：89.

作者简介：王海东（1984-），男，汉族，河南安阳人，本科，电气工程师，机电技术。