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三品变频器在隧道窑风机上的广泛应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2011-10-03   浏览次数:27819
能源是国家重要的物质,能源的供需矛盾已成为制约我国社会主义经济建设的主要因素之一。在能源问题上国务院提出“节约与开发并重”的方针,就是依靠技术进步,把节约能源以解决能源问题作为我国重要的技术经济政策。
能源是国家重要的物质,能源的供需矛盾已成为制约我国社会主义经济建设的主要因素之一。在能源问题上国务院提出“节约与开发并重”的方针,就是依靠技术进步,把节约能源以解决能源问题作为我国重要的技术经济政策。
据不完全统计,全国风机、水、压缩机就有1500万台电动机,用电量占全国总发电量的40~50%,这些电动机大多在低的电能利用率下运行,只要将这些电动机电能利用率提高10~15%,全年可节电300亿KW以上。
根据火电设计规程SDJ-79规定,燃煤锅炉的送、引风机的风量裕度分别为5%和5%~10%,风压裕度分别为10%和10%~15%。设计过程中很难计算管网的阻力、并考虑到长期运行过程中发生的各种问题,通常总是把系统的最大风量和风压裕度作为选型的依据,但风机的型号和系列是有限的,往往选取不到合适的风机型号时就往上靠,裕度大于20~30%比较常见。因此这些风机运行时,只有靠调节风或风道挡板的开度来满足生产工艺对风量的要求。风机机械特性为平方转矩特性,风机运行时,靠调节风门或者风道档板的开度来调节风机风量的方法,称为节流调节。在节流调节过程中,风机固有特性不变,仅仅靠关小风门或挡板的开度,人为地增加管路的阻力,由此增大管路系统的损失,不利于风机的节能运行。
采用调速控制装置,通过改变风机的转速,从而改变风机风量以适应生产工艺的需要,这种调节方式称为风机的调速控制。风机以调速控制方式运行能耗最省,综合效益最高。交流电机的调速方式有多种、变频调速是高效的最佳调速方案,它可以实现风机的无级调速,并可方便地组成闭环控制系统、实现恒压或恒流量的控制。
一、风机节电原理
如图示为风机风压H-风量Q曲线特性图:


n1-代表风机在额定转速运行时的特性;
n2-代表风机降速运行在n2转速时的特性;
R1-代表风机管路阻力最小时的阻力特性;
R2-代表风机管路阻力增大到某一数组时的阻力特性。
风机在管路特性曲线R1工作时,工况点为A,其流量压力分别为Q1、H1,此时风机所需的功率正比于H1与Q1的乘积,即正比于AH1OQ1的面积。由于工艺要求需减小风量到Q2,实际上通过增加管网管阻,使风机的工作点移到R2上的B点,风压增大到H2,这时风机所需的功率正比H2Q2的面积,即正比于BH2OQ2的面积。显然风机所需的功率增大了。这种调节方式控制虽然简单、但功率消耗大,不利于节能,是以高运行成本换取简单控制方式。
若采用变频调速,风机转速由n1下降到n2,这时工作点由A点移到C点,流量仍是Q2,压力由H1降到H3,这时变频调速后风机所需的功率正比于H3与Q2的乘积,即正比于CH3OQ2的面积,由图可见功率的减少是明显的。
例如;220kw罗茨风机
VOLTS/AMPS

SAGS&SWELLS波形

测试结果综合分析
通过电源质量分析软件对测试数据的分析,罗茨风机额定功率220KW,额定电流400A,运行电流200-400A之间,额定功率因数0.86,实际功率因数只有0.76;功率因数过低造成电能的浪费。
风机是传送气体的机械设备,从流体力学原理得知,风机风量与电机转速功率相关:风机的风量(流量)与风机(电机)的转速成正比,风机的风压与风机(电机)的转速的平方成正比,风机的轴功率等于风量与风压的乘积,故风机的轴功率与风机(电机)的转速的二次方成正比(即风机的轴功率与供电频率的二次方成正比):
在供风系统中,对于风机,其风压(H)、风量(Q)、转速(n)和轴功率(P)之间存在如下关系:
Q=K1×n
H=K2×n2
P=K3×H×Q=K1×K2×K3×n3=K×n3
结论:改变风机的转速就可改变风机的功率
根据电学原理交流电机转速如下:
n=60f(1-s)/p
式中:n-电机转速, f-电源频率, p-电机的极对数, s-转差率。
由公式可见,电机调速有多种,如调压调速,变极调速,串级调速和变频调速等。其中变频调速方式的调速范围宽,电机效率高、适用面广,节能效果好。
结论:改变风机的运行频率就可改变风机的转速。
电机转速与节能率的关系表


根据上述原理可知改变风机的转速就可改变风机的功率。
例如:将供电频率由50Hz降为45Hz,则P45/P50=453/503=0.729,即P45=0.729P50 理论上节电率达 29.1%。
将供电频率由50 Hz降为40Hz,则P40/P50=403/503=0.512,即P40=0.512P50 ,理论上节电率达 48.2%

变频改造方案
根据风机配置特作如下变频改造方案:
1)风机上装设变频系统(如图一);
2)设置远程控制和就地控制两种方式;
3)保留原工频系统及其联动方式,且和变频器系统互为备用。


二、变频节能系统特点
1、采用三品变频器,调速范围宽,变频器调速范围能适应各种调速设备的要求,频率范围0.00-400.00Hz可调;
2、控制精度高,三品变频器的数字设定分辨率为±0.01%,模拟设定分辨率为±0.1%;
3、动态特性好,三品变频器采用自关断器件IGBT速度快,且采用SPWM控制模式,负载电压和频率受控变频器的CPU,故调节速度快,系统的动态性能好;
4、控制功能强,能满足各种不同的控制系统,通过端子可与各种频率设定信号连接,如:0~10V,4~20mA。可通过端子控制正反转等多种操作;
5、通过合理调整转矩提升,转矩限定功能,电流限幅功能参数,可满足大起动转矩,运行中负载突化也不会引起跳闸等事故;
6、三品变频器可与上位计算机或者可编程控制器(PLC)通信,实现远程设定或修改变频器参数,监控变频器的运行状态等信息,从而组成工业以太网,实现集中控制;
7、保护功能齐全,变频器有25种保护功能,对过压、欠压、过流、过载、过热均能通过计算机高速计算并给予保护,且能对发生故障的原因给予纪录;
8、三品变频器内部有电机防噪装置,在线调节载波频率,实时改变电机的运行噪声。

三、投资回收分析
根据电源质量分析软件的分析,安装变频器後的节电率应该在20%左右,正确的、经过认可的节电率,需待用电的准确计量和生产产量等各项数据统计完毕才能认定。
回收计算:
1、投入C
2、单位时间(月)可节约成本:D=P×24h×30天×S×E
注:E—电费=.元/度 S=节电率
P=设备功率
3、投资回收时间T=月
T=C/D
T=C/(P×24h×30×S×E)

 
 
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