变频控制器的基本组成Fig.2BasiccomPOSTTTIONsoffrequencytransformer4集中工艺风力供给系统变频恒压控制原理当集中工艺风力供给系统运行时，主风机在工作中需要保证卷接机组正常生产，不仅要为机组提供稳定的风压P1，还要克服管路阻力损失PS，前者对于给定的机组是一个基本要求，是个常数，若以图形表示，是一条截距等于P1的直线，后者是一条与流量成平方关系的二次抛物线管道阻力曲线，风机提供一定的风压与风量，满足系统内所有卷接设备的正常生产。此时风机的输入功率可以由下式确定：N=KQgQP3600G1式中：N为风机功率，W；K为电动机的安全系数；Q为输送流体的密度，kg/m3；g为重力加速度，m/s2；Q为风机风量，m3/h；P为风机全压，Pa；G为风机效率。
系统在工作时，风机提供的压头P可表示为：P=P1+PS2式中：P为风机的风压，Pa；P1为卷接机组需要的负压，Pa；PS为管路阻力，Pa.管路阻力损失PS与管路中流量Q的关系可以用管路特性曲线表示：PS=SQ23式中：S为管路阻力系数，仅与管路特性有关，s2/m5；因此，系统的Q-P和风机的特性曲线交点A叫做风机运行工况点。如所示。
管路特性曲线与风机运行工况点Fig.3Characteristiccurveofpipelineandoperatingconditionspotoffan系统开始运行，PLC利用变频器软启动风机，卷接机组投入生产，风机运行工况点为A点。由于检修或者品牌切换需要关闭一套或多套卷接机组时，该机组支路上电动调节阀门自动关闭，此时系统阻力将增大，管路性能曲线将变为P1B，风机工况点变为B点，风机提供的风压将增大，虽然总风量将有所减少，但是其他正常生产的机组风量将显著增加，负压也将随着增加。另一方面，某套卷接机组由于故障临时停机，此时吸丝带上不存烟丝，鼓轮上不吸烟支与嘴棒，该支路阻力将明显减少，导致系统阻力减少，风量将有所增加，此时风机重新找到一个运行工况点，虽然总风量有所增加，但是其他正常生产的机组风量将显著减少，负压也将随着降低，基于此，在主风管上设置压力传感器，将实测的管网压力值通过PROFI-BUSDP网络反馈给变频器，与预先通过触摸屏设定的压力值进行比较，通过变频器内部PID运算，调节变频器输出频率，自动调节风机转速，控制主管风压为预先设定值，根据式3，则其他仍然在生产的卷接机组的风量基本不变，从而达到稳定卷接机组风压之目的。
变频调节的工况分析如，改变风机转数，可以改变风机的特性曲线，从而使工况点移动，风量与风压随之改变，根据相似理论可以得到：P1P=n1n2=Q1Q24P1Q21=PQ2=c5式中：Q、P、n风机在额定工况下的流量、风压、转速，m3/h、Pa、r/min；Q1、P1、n1风机在实际工况下的流量、风压、转速，m3/h、Pa、r/min.
式3为过坐标原点的抛物线方程，在此抛物线上的各点具有相似工况，故称之为相似工况抛物线方程。常遇到的情况是，已知转速为n的Q-P曲线，系统负荷变动后所需的工作点CQC，PC并不在该曲线nQ-P上，为了使风机能在新的工作点工作，必须降低风机转速n，求出它所需要的转速n，当把CQC，PC代入相似工况抛物线方程式5时，即可求出常值C.然后按式3画出相似工况抛物线，和原有的Q-P曲线交于D点，并查出D点的参数QD，PD。D与C两点的工况相似。因此可对这两点应用比例公式4算出n值。当系统负荷变动不大的情况下，采用变频调节，输出的风量与风压可以满足其他卷接机组的正常工作。
变频调速运行工况分析Fig.4Performanceanalysisoffrequencyconversion5应用实例与效果在某烟厂除尘系统技术改造中，生产车间有11套PASSIM70机组，13套PROTOS70机组。设计建立6个卷接机组集中工艺风力供给系统。系统采用1套西门子S7-300PLC控制，由工控机PPC5112PPHOENIX显示现场控制画面，可进行各系统相关工艺参数设置和启停控制，并通过PROFIBUS-DP网与各除尘系统的施耐德ATV38异步电动机变频器的DP和各现场DP-I/O控制箱进行数据交换，配置工业以太网模板CP343-1可将现场工况及检测参数送入工业以太网上，并可接收通过工业以太网下发的远程启、停控制指令。系统设置6个远程DP-I/O控制箱，由I/O控制箱采集卷接机组开停机无源触点信号，以供系统风机启停和卷烟机与接装机支管上电动阀的调节。主风管上设置一个高精度数字压力传感器，测量范围为-200kPa，采用恒压负反馈控制模式，根据压力传感器检测到的系统风压变化，通过PI调节方式，变频器自动调节风机转速，控制风压波动小于4%，达到恒压控制目的，满足卷接工艺风力要求。
为了更有效地节能降耗，在每台卷烟机与接嘴机支管上设置电动调节阀，根据卷接设备运行状况正常生产、临时与计划停机自动控制阀门和风机频率。在极限状态下，当系统中只有一套卷接机组生产时，其他机组支管阀门关闭，系统风量只需满足该套机组即可，但是风压必须维持不变。
通过变频调速，风量减少的同时风压也大幅下降，因此单纯地依靠变频调速将无法满足要求，此时补风阀门打开补偿一定风量，使风压提升到卷接工艺的要求。
变频控制系统原理图Fig.5Principleoffrequencyconversioncontrolsystem卷烟厂除尘间灰尘大，而且烟尘具有一定的腐蚀性，夏季室内温度高，在南方还存在湿度大的问题。为了改善应用环境，变频器安装在控制柜内部，同时加装空调冷却系统，取得了很好的应用效果。
该系统于2005年7月正式投入运行以来，运行状况稳定良好，应用结果表明采用变频调节具有以下优点：1节能降耗。通过调整频率来改变风机的转速，使风机处于最佳运行状态，且自动进行负荷调节，大大降低系统电耗，节约能量约30%.
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