風(fēng)機變頻改造節能技術(shù)

風(fēng)機變頻改造節能技術(shù)林金源華潤水泥(永定)有限公司364120摘要:論述了變頻調速控制的節能原理,并根據變頻改造前后對比證明通過(guò)變頻改造后的變頻調速技術(shù),性能更穩定可靠,更具顯著(zhù)經(jīng)濟效益關(guān)鍵詞:風(fēng)機變頻;變頻調速;節能中圖分類(lèi)號:TN830.2文獻標識碼:A文章編號:引言風(fēng)機是水泥廠(chǎng)運行的主要設備,耗電量占廠(chǎng)用電的30%左右,其運行調節方式通常是通過(guò)調節擋板、閥門(mén)開(kāi)度來(lái)調節風(fēng)量,由于在擋板上產(chǎn)生了附加的壓力損失,浪費了大量能源。采用變頻調速技術(shù)改造風(fēng)機系統,不僅可以節約能源,而且使系統運行更加合理可靠。1.節能分析變頻調速是近代電氣工程中發(fā)展最快的一種電機調速方式,其轉速方程式為:n=60f(1-s)/p,只要改變f,就可實(shí)現n的變化而達到無(wú)級調速的目的。其中:f-電源頻率;p-電機極對數;s-電機轉差率;n電機轉速。從流體力學(xué)原理得知,風(fēng)量與轉速成正比,風(fēng)壓與轉速平方成正比,軸功率與轉速立方成正比。根據貴方提供擋風(fēng)在75%-80%,不需用風(fēng)量25%-20%被放調,按最保守情況估計使用變頻器后電機最高運行頻率為43HZ,根據軸功率與轉速三次方成正比例即P/P=(43/50)3=63.61%,即節電率為(1-63.61%)=36.39%。風(fēng)機率效因素及外界管路損耗影響外,保守估計節電率不低于20‰%。此外還沒(méi)有考慮軟啟動(dòng)和對電機及機械系統保護發(fā)生的修理而節約的費用。根據貴方工況情況一年可節電如132KW電機的變頻改造電額為132KW*24(小時(shí)/天)*30(天/月)*12(月/年)*0.87(功率因數)米(節電率)*0.7電費(元/度)附表風(fēng)機/泵類(lèi)負載應用變頻器的節電率流量Q*(%)100|9080706050轉速n*(%)1009080706050頻率值mz)504540353025軸功率P*(%)1007351342213節電率N()02749678872.風(fēng)機調速的節能原理根據流體力學(xué)原理,風(fēng)量正比于風(fēng)機轉速,而軸功率正比于風(fēng)機轉速的三次方。具體舉例說(shuō)明如下2.1當風(fēng)機的轉速下降到原來(lái)的80%時(shí),風(fēng)量也來(lái)的Q00,而此時(shí)軸功率下降到原來(lái)的(80%)3=51.2%。這樣在風(fēng)量Q中國煤化工下降CNMHG2喘)的情況下,軸功率則下降到滿(mǎn)負荷的51.2%(實(shí)際下降48.8%),即理論節能48.8%2.2而實(shí)際上由于改造水封閉設施等因素,絕大多數鍋爐的實(shí)際用風(fēng)量會(huì )下降到80%以下3.調速方式的選取般水泥廠(chǎng)用的較多的電機調速方式有電磁滑差離合器調速、液力耦合器調速和液力離合器調速。這幾種調速方式的優(yōu)點(diǎn)是投資少,節能效果較好,缺點(diǎn)是存在轉差損失,效率較低,運行可靠性低,維修量大。近些年來(lái)電力電子技術(shù)、計算機控制技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)飛速發(fā)展,交流變頻調速技術(shù)已進(jìn)入大功率、高性能的發(fā)展階段,這項技術(shù)具有優(yōu)異的調速和啟、制動(dòng)性能,且調節精度高,控制靈活,節能效果顯著(zhù)4.變頻調速節能原理異步電機的轉速n與電源頻率f、轉差率S、電機極對數P的關(guān)系由下式?jīng)Q定,可用以下表示60可以看出,轉速n與電源頻率f成正比,即改變f就可改變n?；谶@一原理,制成變頻器作為變頻電源來(lái)調節電動(dòng)機的轉速。變頻調速不存在勵磁滑差損耗和擋板、閥門(mén)節流功率損耗,不存在轉差損耗,因此節能效果良好。變頻調速的調速范圍大,電機可在O%~100%頻率轉速下運行,可以實(shí)現無(wú)級調速。采用變頻調速對引風(fēng)機改造無(wú)需更換電動(dòng)機。這項技術(shù)可使控制方式更加靈活,便于集中調控,提高了自動(dòng)化水平。5.改造前設備工況由于設備是通過(guò)調節擋風(fēng)板和閥門(mén)的開(kāi)啟角度的杋械調節方法來(lái)滿(mǎn)足不同的用風(fēng)量,這種操作方式的缺點(diǎn)是5.1電機及風(fēng)機的轉速高,負荷強度重,電能浪費嚴重5.2調節精度差,控制不精確;5.3電氣控制直接起動(dòng),啟動(dòng)時(shí)電流對電網(wǎng)沖擊大,需要的電源(電網(wǎng))容量大,功率因素較低5.4起動(dòng)時(shí)機械沖擊大,設備使用壽命低5.5電氣保護特性差,當負載出現杋械故障時(shí)不能瞬間動(dòng)作保護設備等。采用變頻器可實(shí)現大的電動(dòng)機的軟停、軟起,避免了啟動(dòng)時(shí)的電壓沖擊,減少電動(dòng)機故障率,延長(cháng)使用壽命,同時(shí)也降低了對電網(wǎng)的容量要求和無(wú)功損耗。6.變頻改造方案變頻柜具有工/變頻切換功能,系統各臺電機均由相應變頻器驅動(dòng),在變頻器岀現故障時(shí)可自動(dòng)切換到工頻啟動(dòng),以保證生產(chǎn)的連續性。能遠程控制起動(dòng)、停止。7.節能效果分析按一臺收塵風(fēng)機計算引風(fēng)機功率:132KW改造前每天耗電量:132X24=3168KW每年耗電量:3168X300950400KWH(按每年運行中國煤化工CNMHG改造后每天耗電量:132X24X51.2%=1622.016KWH每年耗電量:162.016X300X51.2=486604.8KⅦH(按每年運行150天計算)改造前后每年節省電能:950400—486604.8=463795.2KWH按每KⅦ電0.7元計算每年節電:463795.2X0.7=324656.64元實(shí)際使用中,再考慮到現場(chǎng)的其它諸多因素,一臺132千瓦收塵風(fēng)機可節省電費30萬(wàn)元左右,設備投資約100000元左右。這樣半年左右便可收回設備投資同時(shí)由于風(fēng)量調節比較合理,提高了風(fēng)機收塵效率。最重要的由于降低了風(fēng)機轉速,因而大幅度的降低了噪音,對環(huán)保方面也有很大改善。對于羅茨風(fēng)機,雖然節能比率低一些(10%以上),由于羅茨風(fēng)機運行時(shí)間較長(cháng)節能效果也同樣非?？捎^(guān)。8.采用變頻器控制將有以下諸多優(yōu)點(diǎn)8.1采用變頻器控制電機的轉速,取消擋板調節,降低了設備的故障率,節電效果顯著(zhù);8.2采用變頻器控制電機,實(shí)現了電機的軟啟動(dòng),延長(cháng)了設備的使用壽命,避免了對電網(wǎng)的沖擊8.3電機在低于額定轉速的狀態(tài)下運行,減少了噪聲對環(huán)境的影響;8.4具有過(guò)載、過(guò)壓、過(guò)流、欠壓、電源缺相等自動(dòng)保護功能;8.5變頻具有工/變頻自動(dòng)切換功能,能夠保證生產(chǎn)的連續性。9.結束語(yǔ)實(shí)踐證明,變頻改造具有顯著(zhù)的節電效果,是一種理想的調速控制方式。既提高了設備效率,又滿(mǎn)足了生產(chǎn)工藝要求,并且還大大減少了設備維護、維修費用,另外當采用變頻調速時(shí),由于變頻裝置內的直流電抗器能很好的改善功率因數,也可以為電網(wǎng)節約容量。直接和間接經(jīng)濟效益十分明顯。參考文獻:[l]黃元培,張學(xué).變頻器應用技術(shù)及電動(dòng)機調速.人民郵電出版社,1998[2]齊義祿.節能降耗技術(shù)手冊.中國電力出版社,1998[3]王賀芩,鄒文華等.風(fēng)機變頻改造節能技術(shù)在水泥廠(chǎng)的應用.中國電力,2002(2)中國煤化工CNMHG