風機變頻改造節(jié)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(diào)速控制的節(jié)能原理,并根據(jù)變頻改造前后對比證明通過變頻改造后的變頻調(diào)速技術(shù),性能更穩(wěn)定可靠,更具顯著經(jīng)濟效益關鍵詞:風機變頻;變頻調(diào)速;節(jié)能中圖分類號:TN830.2文獻標識碼:A文章編號:引言風機是水泥廠運行的主要設備,耗電量占廠用電的30%左右,其運行調(diào)節(jié)方式通常是通過調(diào)節(jié)擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)風量,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(diào)速技術(shù)改造風機系統(tǒng),不僅可以節(jié)約能源,而且使系統(tǒng)運行更加合理可靠。1.節(jié)能分析變頻調(diào)速是近代電氣工程中發(fā)展最快的一種電機調(diào)速方式,其轉(zhuǎn)速方程式為:n=60f(1-s)/p,只要改變f,就可實現(xiàn)n的變化而達到無級調(diào)速的目的。其中:f-電源頻率;p-電機極對數(shù);s-電機轉(zhuǎn)差率;n電機轉(zhuǎn)速。從流體力學原理得知,風量與轉(zhuǎn)速成正比,風壓與轉(zhuǎn)速平方成正比,軸功率與轉(zhuǎn)速立方成正比。根據(jù)貴方提供擋風在75%-80%,不需用風量25%-20%被放調(diào),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(jù)軸功率與轉(zhuǎn)速三次方成正比例即P/P=(43/50)3=63.61%,即節(jié)電率為(1-63.61%)=36.39%。風機率效因素及外界管路損耗影響外,保守估計節(jié)電率不低于20‰%。此外還沒有考慮軟啟動和對電機及機械系統(tǒng)保護發(fā)生的修理而節(jié)約的費用。根據(jù)貴方工況情況一年可節(jié)電如132KW電機的變頻改造電額為132KW*24(小時/天)*30(天/月)*12(月/年)*0.87(功率因數(shù))米(節(jié)電率)*0.7電費(元/度)附表風機/泵類負載應用變頻器的節(jié)電率流量Q*(%)100|9080706050轉(zhuǎn)速n*(%)1009080706050頻率值mz)504540353025軸功率P*(%)1007351342213節(jié)電率N()02749678872.風機調(diào)速的節(jié)能原理根據(jù)流體力學原理,風量正比于風機轉(zhuǎn)速,而軸功率正比于風機轉(zhuǎn)速的三次方。具體舉例說明如下2.1當風機的轉(zhuǎn)速下降到原來的80%時,風量也來的Q00,而此時軸功率下降到原來的(80%)3=51.2%。這樣在風量Q中國煤化工下降CNMHG2喘)的情況下,軸功率則下降到滿負荷的51.2%(實際下降48.8%),即理論節(jié)能48.8%2.2而實際上由于改造水封閉設施等因素,絕大多數(shù)鍋爐的實際用風量會下降到80%以下3.調(diào)速方式的選取般水泥廠用的較多的電機調(diào)速方式有電磁滑差離合器調(diào)速、液力耦合器調(diào)速和液力離合器調(diào)速。這幾種調(diào)速方式的優(yōu)點是投資少,節(jié)能效果較好,缺點是存在轉(zhuǎn)差損失,效率較低,運行可靠性低,維修量大。近些年來電力電子技術(shù)、計算機控制技術(shù)和自動控制技術(shù)飛速發(fā)展,交流變頻調(diào)速技術(shù)已進入大功率、高性能的發(fā)展階段,這項技術(shù)具有優(yōu)異的調(diào)速和啟、制動性能,且調(diào)節(jié)精度高,控制靈活,節(jié)能效果顯著4.變頻調(diào)速節(jié)能原理異步電機的轉(zhuǎn)速n與電源頻率f、轉(zhuǎn)差率S、電機極對數(shù)P的關系由下式?jīng)Q定,可用以下表示60可以看出,轉(zhuǎn)速n與電源頻率f成正比,即改變f就可改變n。基于這一原理,制成變頻器作為變頻電源來調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。變頻調(diào)速不存在勵磁滑差損耗和擋板、閥門節(jié)流功率損耗,不存在轉(zhuǎn)差損耗,因此節(jié)能效果良好。變頻調(diào)速的調(diào)速范圍大,電機可在O%~100%頻率轉(zhuǎn)速下運行,可以實現(xiàn)無級調(diào)速。采用變頻調(diào)速對引風機改造無需更換電動機。這項技術(shù)可使控制方式更加靈活,便于集中調(diào)控,提高了自動化水平。5.改造前設備工況由于設備是通過調(diào)節(jié)擋風板和閥門的開啟角度的杋械調(diào)節(jié)方法來滿足不同的用風量,這種操作方式的缺點是5.1電機及風機的轉(zhuǎn)速高,負荷強度重,電能浪費嚴重5.2調(diào)節(jié)精度差,控制不精確;5.3電氣控制直接起動,啟動時電流對電網(wǎng)沖擊大,需要的電源(電網(wǎng))容量大,功率因素較低5.4起動時機械沖擊大,設備使用壽命低5.5電氣保護特性差,當負載出現(xiàn)杋械故障時不能瞬間動作保護設備等。采用變頻器可實現(xiàn)大的電動機的軟停、軟起,避免了啟動時的電壓沖擊,減少電動機故障率,延長使用壽命,同時也降低了對電網(wǎng)的容量要求和無功損耗。6.變頻改造方案變頻柜具有工/變頻切換功能,系統(tǒng)各臺電機均由相應變頻器驅(qū)動,在變頻器岀現(xiàn)故障時可自動切換到工頻啟動,以保證生產(chǎn)的連續(xù)性。能遠程控制起動、停止。7.節(jié)能效果分析按一臺收塵風機計算引風機功率: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(jié)省電能:950400—486604.8=463795.2KWH按每KⅦ電0.7元計算每年節(jié)電:463795.2X0.7=324656.64元實際使用中,再考慮到現(xiàn)場的其它諸多因素,一臺132千瓦收塵風機可節(jié)省電費30萬元左右,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由于風量調(diào)節(jié)比較合理,提高了風機收塵效率。最重要的由于降低了風機轉(zhuǎn)速,因而大幅度的降低了噪音,對環(huán)保方面也有很大改善。對于羅茨風機,雖然節(jié)能比率低一些(10%以上),由于羅茨風機運行時間較長節(jié)能效果也同樣非常可觀。8.采用變頻器控制將有以下諸多優(yōu)點8.1采用變頻器控制電機的轉(zhuǎn)速,取消擋板調(diào)節(jié),降低了設備的故障率,節(jié)電效果顯著;8.2采用變頻器控制電機,實現(xiàn)了電機的軟啟動,延長了設備的使用壽命,避免了對電網(wǎng)的沖擊8.3電機在低于額定轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下運行,減少了噪聲對環(huán)境的影響;8.4具有過載、過壓、過流、欠壓、電源缺相等自動保護功能;8.5變頻具有工/變頻自動切換功能,能夠保證生產(chǎn)的連續(xù)性。9.結(jié)束語實踐證明,變頻改造具有顯著的節(jié)電效果,是一種理想的調(diào)速控制方式。既提高了設備效率,又滿足了生產(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(diào)速時,由于變頻裝置內(nèi)的直流電抗器能很好的改善功率因數(shù),也可以為電網(wǎng)節(jié)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.變頻器應用技術(shù)及電動機調(diào)速.人民郵電出版社,1998[2]齊義祿.節(jié)能降耗技術(shù)手冊.中國電力出版社,1998[3]王賀芩,鄒文華等.風機變頻改造節(jié)能技術(shù)在水泥廠的應用.中國電力,2002(2)中國煤化工CNMHG