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研究引風機變頻調速節能技術論文
【關鍵詞】技術,節能,研究,變頻,風機,接觸,調節,功率,轉速,電機,
高壓交流變頻調速技術是一種主要用于交流電動機的變頻調速技術,其技術和性能勝過其它任何一種調速方式(如降壓調速、變極調速等。315KW引風機日常運行風量調節為入口擋板調節方式,入口擋板開度最大不到70%左右,該方式不能及時調節,運行效率低,節流損失大,電機啟動時會產生5～7倍的沖擊電流,對電機造成損害。為此,采用變頻調節方式對風機系統進行改造,將1#引風機改為變頻驅動,風量由手動給定4～20mA信號調節,以減少溢流和節流損失,提高系統運行的經濟性。
一、引風機變頻調速節能技術
(1)節能原理。當采用變頻調速時,可以按需要升降電機轉速,改變風機的性能曲線,使風機的額定參數滿足工藝要求,根據風機的相似定律,變速前后風量、風壓、功率與轉速之間的關系為:Q1/Q2=N1/N2;H1/H2=(N1/N2)2;P1/P2=(N1/N2)3
式中:Q1、H1、P1—風機在N1轉速時的風量、風壓、功率;Q2、H2、P2—風機在N2轉速時相似工況下的風量、風壓、功率。
假如轉速降低一半,即:N2/N1=1/2,則P2/P1=1/8,可見降低轉速能大大降低軸功率達到節能的目的。當轉速由N1降為N2時,風機的額定工作參數Q、H、P都降低了。也就是說當轉速降低時,額定工作參數相應降低,但效率不會降低,有時甚至會提高。因此在滿足操作要求的前提下,風機仍能在同樣甚至更高的效率下工作。降低了轉速,風量就不再用關小風門來控制,風門始終處于全開狀態,避免了由于關小風門引起的風力損失增加,也就避免了總效率的下降,確保了能源的充分利用。當采用變頻調速時,50Hz滿載時功率因數為接近1,工作電流比電機額定電流值要低,這是由于變頻裝置的內濾波電容產生的改善功率因數的作用,可以為電網節約容量20%左右。
(2)擋板控制。擋板調節就是利用改變管道閥門的開度,來調節風機的流量。擋板調節時,風機的功率基本不變,風機的性能曲線不變,而管道阻力特性曲線發生變化,風機的性能曲線與新的管道阻力特性曲線的交點處就是新的工作點。(見圖1)
(3)變頻控制。變頻調節就是利用改變性能曲線方法來改變工作點,變速調節中沒有附加阻力,是比較理想的一種調節方法。通過變頻器改變電源的工作頻率,從而實現對交流電機的無級調速。風機采用變速調節時,其效率幾乎不變,流量隨轉速按一次方規律變化,而軸功率按三次方規律變化。同時采用變頻調節,可以降低泵和風機的噪聲,減輕磨損,延長使用壽命。(見圖2)。
二、節能分析計算
(1)變頻調速系統回路。見圖3。6KV電源經變頻裝置輸入接觸器KM1到高壓變頻調速裝置,變頻裝置輸出經出線接觸器KM5送至電動機1;或6KV電源經變頻裝置輸入接觸器KM2到高壓變頻調速裝置,變頻裝置輸出經出線接觸器KM6送至電動機2;6KV電源還可以經旁路接觸器KM3和KM4直接起動電動機1和電動機2。
(2)互鎖。接觸器KM1和KM2互相閉鎖,即KM1和KM2不能同時閉合;接觸器KM5和接觸器KM6互相閉鎖,即KM5和KM6不能同時閉合;接觸器KM5和接觸器KM3互相閉鎖,即KM5和KM3不能同時閉合;接觸器KM6和接觸器KM4互相閉鎖,即KM6和KM4不能同時閉合;接觸器KM1和接觸器KM6互相閉鎖,即KM1和KM6不能同時閉合;接觸器KM2和接觸器KM5互相閉鎖,即KM2和KM5不能同時閉合;
(3)節能效果分析計算。由于在運行過程中,爐側需根據機組負荷變化的要求調整風機完成過程控制量的調節,且風機運行性能指標一致,可以對引風機運行數據分別合并處理,并且采用流量百分比和擋板開度之間關系的變化趨勢曲線對引風機的變頻功耗進行計算。Pd:電動機功率;U:電動機輸入電壓6kV;I:電動機輸入電流28 A;COSφ:功率因數0.85。計算公式:Pd=1.732×U×I×COSφ;
�、賳闻_工頻功耗計算。Pd=1.732×6×28×0.85=247.33(kW)(包含管道縮口及擋板節流損失)。
�、趩闻_變頻功耗計算。根據流體力學原理,風機風量與電機轉速及電機功率存在一定的關系:Q1/Q2=n1/n2;H1/H2=(n1/n2)2;P1/P2=(n1/n2)3。其中:Q1實際流量,Q2額定流量,Q為風量;H為風壓;P為電機軸功率;n為電機轉速;將現場運行數據代入P1/P2=( Q1/Q2)3,得(85000/188730)3=P1/315,p1=28.67KW;變頻器網側功耗Pb=P1/ηb=28.67/0.92=31.16KW;單臺計算節電率:(ΔP/ Pd)*100%=(247.33-31.16/247.33)=87%;單臺實現節電率:變頻運行時電動機平均電流Ig為12A。1-(Ib/Is)*100%=1-(12/28)=57%;變頻改造后的效益:年節約電量=引風機臺數*單臺變頻節電率*單臺工頻功率*年運行小時=57%*247.33*5400=761281.74(KWh)。按工廠0.5717元/kWh計算,每年可節約電費761281.74*0.5717=435224.7元。
三、結束語
高壓變頻裝置在二甲醇引風機上的應用,可實現電機軟啟動,延長電機使用壽命,引風機擋板全開,減少風道振動與磨損。2009年對一甲醇轉化250KW引風機安裝高壓變頻調速系統后,目前設備運轉狀況良好,年可節約電能34萬元,節能效果明顯。
參考文獻:
[1] 吳忠智 黃立培.調速用變頻器及配套設備選用指南[M].機械工業出版社,2001.
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