燃气鼓风机变频调速系统的设计分析
在燃气生产、使用过程中，采用变频器对鼓风机、水泵及油泵等进行速度控制，不仅能够实现自动调节风量与流量，还能够节约能源，提高经济效益，因而在得到了广泛普及和应用。文章以一个实例探讨了燃气鼓风机变频调速系统的设计以及使用效果。
变频调速的不仅实现了电机宽范围无级调速和系统的压力、流量等重要工艺的闭环自动调节，同时由于电机转速可调，还能够大幅度降低风机出现飞动现象，使得风机的振动减少，生产噪声也相对减小。另外，因为使用变频调速技术，能够使风机机后压力可以实现稳定自动调节，从而提高了管网的安全运行可靠性，所以在现代生产中得到了大范围的应用和普及。
1 实例概况
某市居民用户以及公建用户燃气用量占到供应燃气总量的约85%，同时该市燃气用量极不均衡，通常集中在午间和晚间两个高峰。燃气公司在燃气供用量上也存在不均衡的问题，一直习惯于频繁开停风机的方法，极大的增加了劳动强度，与此同时风机出口燃气压力的波动较大，极易出现操作失误，从而导致了风机出口压力低于下限，给安全生产带来重大隐患。为了有效降低风机出口燃气压力波动和工作人员劳动强度，该市引入了变频调速技术。共采用了3台1-3号大小的大风机，使用160kw的电动机，选择了2台4-5号的小风机，选择了75kW电机。每日有8小时左右燃气用量极小，而在用气高峰时间3小时内燃气用量可以达到全天用量的40%左右。
2 燃气鼓风机变频调速系统的设计
系统设计时，仅把3号大风机改造成变频调速，同时还对1号和2号风机的有关设备进行了改造并与之联锁操作。
（1）如果为中等用气量，采用3号机单机变频运行的方式，同时风机出口压力应当始终维持在35kPa。如果用户用气量在某一个范围内开始出现波动时，应当保证3号机单机变频运行可以保持风机出口压力始终维持在35kPa，此时的压力波动极小，低于0.2kPa。
（2）如果燃气用量极小时，可以让3号机单机变频运行，同时应当采取这种设置方式：如果频率不超过25Hz，同时实际压力不超过35kPa且在2.5分钟以内时，那么应当将PCL自动将设定总输气压力上升到58kPa，等到实际压力已经上升达到58kPa时，风机就会自动停车，与此同时可以把设定压力自动减小到35kPa。如果实际压力不高于35kPa且时间持续30秒时，应当启动3号风机变频运行。经过这样的反复启动和停车，鼓风机会在2小时左右启动一次，确保管网燃气压力和小量用气。
（3）如果用气量较小时的情况下，出口压力波动维持在（35±2）kPa。此时频率不超过25Hz且时间长于2.5分钟，但是并未达到实际压力不超过35kPa时间长于2.5分钟的要求，所以PCL就不能够把设定总输气压力上升达到58kPa。同时，这种情况下频率波动范围通常较大且较为频繁，而且风机的转速频繁地借助临界进行转速，利用变频调速能够稳定风机出口压力波动能够一直处在（35±2）kPa。实际生产中，为了尽可能降低这种操作发生的频率，需要经常停变频风机，并且开小风机运转。
（4）如果变频风机和其他大风机共同配合运行，并且风机出口压力始终维持在（45±1）kPa。实际生产中，3号风机变频满负荷，也即是50Hz运行，但是总输气压力依然不超过设定压力，也即是35Hz时，在持续满负荷运行达到1.5分钟之后，PLC就可以启动1或者2号风机，然后采取工频运行的方式来补充，同时还会把设定压力提升至45kPa。如果遇到气量减少，同时实际输气压力已经超过设定值但是变频风机稳定在0Hz运行时间已经长达10秒后，那么PLC就会切除1号风机或者2号风机，并且把设定压力减少到35kPa。
（5）还应考虑到报警信号。实际生产中可以设置总输气压力高低限报警以及储气罐高限报警、变频故障报警等多种报警形式。
3 应用效果分析
（1）压送单位燃气量耗电量分析。使用该系统前1-11月份，该市压送1000m3燃气耗电量达到了27.825KW·h，使用后这一数值降低到了24.761KW·h。
（2）鼓风机运行压力的变化分析。该市0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07MPa升压下所对应的1000m3燃气所消耗的电能分别为7.4、13.0、16.3、20.7、25.8、32.5KW·h，从中可以计算出每升压0.01Mpa，该市每1000m3燃气所消耗的电能就可以提高5.1KW·h。同时从午、晚高峰的用气情况来看，此时两台大风机运转，使用变频后风机出口压力能够始终维持在约0.045MPa。而变频前采取的是一台大风机运转，同时通过几台小风机的频繁开停来稳定其供需平衡，这种情况下风机出口压力波动始终保持在0.03-0.055Mpa这一范围内，平均可以达到0.045Mpa左右。因而我们可以发现变频前后风机耗电接近。使用变频调速后风机出口压力维持在约0.035Mpa，每日达到8小时左右，而这段时间内达到2万m3，占到每日供气量的40%左右，但是使用变频前风机出口压力的波动一般维持在在0.030-0.058Mpa这一范围内，平均约为0.045MPa。我们假设风机出口压力每减少0.01Mpa时，就能够供应1m3，相应的燃气能够降低电耗0.0051KW·h，那么每日就能够节电102KW·h，可以占到风机日耗电总量的8.5%。
4 结语
综上所述，随着科学技术的迅速发展和生产力的不断提高，变频调速技术已经能够成为燃气鼓风机流量调节的主要手段，采用变频调速技术所带来的生产的便利性、高效性以及节能特性是其他调节手段所无法不可比拟的。
