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研究引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)論文
【關(guān)鍵詞】技術(shù),節(jié)能,研究,變頻,風(fēng)機(jī),接觸,調(diào)節(jié),功率,轉(zhuǎn)速,電機(jī),
高壓交流變頻調(diào)速技術(shù)是一種主要用于交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù),其技術(shù)和性能勝過其它任何一種調(diào)速方式(如降壓調(diào)速、變極調(diào)速等。315KW引風(fēng)機(jī)日常運(yùn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)為入口擋板調(diào)節(jié)方式,入口擋板開度最大不到70%左右,該方式不能及時(shí)調(diào)節(jié),運(yùn)行效率低,節(jié)流損失大,電機(jī)啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生5～7倍的沖擊電流,對電機(jī)造成損害。為此,采用變頻調(diào)節(jié)方式對風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行改造,將1#引風(fēng)機(jī)改為變頻驅(qū)動(dòng),風(fēng)量由手動(dòng)給定4～20mA信號(hào)調(diào)節(jié),以減少溢流和節(jié)流損失,提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
一、引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)
(1)節(jié)能原理。當(dāng)采用變頻調(diào)速時(shí),可以按需要升降電機(jī)轉(zhuǎn)速,改變風(fēng)機(jī)的性能曲線,使風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)滿足工藝要求,根據(jù)風(fēng)機(jī)的相似定律,變速前后風(fēng)量、風(fēng)壓、功率與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為:Q1/Q2=N1/N2;H1/H2=(N1/N2)2;P1/P2=(N1/N2)3
式中:Q1、H1、P1—風(fēng)機(jī)在N1轉(zhuǎn)速時(shí)的風(fēng)量、風(fēng)壓、功率;Q2、H2、P2—風(fēng)機(jī)在N2轉(zhuǎn)速時(shí)相似工況下的風(fēng)量、風(fēng)壓、功率。
假如轉(zhuǎn)速降低一半,即:N2/N1=1/2,則P2/P1=1/8,可見降低轉(zhuǎn)速能大大降低軸功率達(dá)到節(jié)能的目的。當(dāng)轉(zhuǎn)速由N1降為N2時(shí),風(fēng)機(jī)的額定工作參數(shù)Q、H、P都降低了。也就是說當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí),額定工作參數(shù)相應(yīng)降低,但效率不會(huì)降低,有時(shí)甚至?xí)岣�。因此在滿足操作要求的前提下,風(fēng)機(jī)仍能在同樣甚至更高的效率下工作。降低了轉(zhuǎn)速,風(fēng)量就不再用關(guān)小風(fēng)門來控制,風(fēng)門始終處于全開狀態(tài),避免了由于關(guān)小風(fēng)門引起的風(fēng)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(dāng)采用變頻調(diào)速時(shí),50Hz滿載時(shí)功率因數(shù)為接近1,工作電流比電機(jī)額定電流值要低,這是由于變頻裝置的內(nèi)濾波電容產(chǎn)生的改善功率因數(shù)的作用,可以為電網(wǎng)節(jié)約容量20%左右。
(2)擋板控制。擋板調(diào)節(jié)就是利用改變管道閥門的開度,來調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的流量。擋板調(diào)節(jié)時(shí),風(fēng)機(jī)的功率基本不變,風(fēng)機(jī)的性能曲線不變,而管道阻力特性曲線發(fā)生變化,風(fēng)機(jī)的性能曲線與新的管道阻力特性曲線的交點(diǎn)處就是新的工作點(diǎn)。(見圖1)
(3)變頻控制。變頻調(diào)節(jié)就是利用改變性能曲線方法來改變工作點(diǎn),變速調(diào)節(jié)中沒有附加阻力,是比較理想的一種調(diào)節(jié)方法。通過變頻器改變電源的工作頻率,從而實(shí)現(xiàn)對交流電機(jī)的無級(jí)調(diào)速。風(fēng)機(jī)采用變速調(diào)節(jié)時(shí),其效率幾乎不變,流量隨轉(zhuǎn)速按一次方規(guī)律變化,而軸功率按三次方規(guī)律變化。同時(shí)采用變頻調(diào)節(jié),可以降低泵和風(fēng)機(jī)的噪聲,減輕磨損,延長使用壽命。(見圖2)。
二、節(jié)能分析計(jì)算
(1)變頻調(diào)速系統(tǒng)回路。見圖3。6KV電源經(jīng)變頻裝置輸入接觸器KM1到高壓變頻調(diào)速裝置,變頻裝置輸出經(jīng)出線接觸器KM5送至電動(dòng)機(jī)1;或6KV電源經(jīng)變頻裝置輸入接觸器KM2到高壓變頻調(diào)速裝置,變頻裝置輸出經(jīng)出線接觸器KM6送至電動(dòng)機(jī)2;6KV電源還可以經(jīng)旁路接觸器KM3和KM4直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)1和電動(dòng)機(jī)2。
(2)互鎖。接觸器KM1和KM2互相閉鎖,即KM1和KM2不能同時(shí)閉合;接觸器KM5和接觸器KM6互相閉鎖,即KM5和KM6不能同時(shí)閉合;接觸器KM5和接觸器KM3互相閉鎖,即KM5和KM3不能同時(shí)閉合;接觸器KM6和接觸器KM4互相閉鎖,即KM6和KM4不能同時(shí)閉合;接觸器KM1和接觸器KM6互相閉鎖,即KM1和KM6不能同時(shí)閉合;接觸器KM2和接觸器KM5互相閉鎖,即KM2和KM5不能同時(shí)閉合;
(3)節(jié)能效果分析計(jì)算。由于在運(yùn)行過程中,爐側(cè)需根據(jù)機(jī)組負(fù)荷變化的要求調(diào)整風(fēng)機(jī)完成過程控制量的調(diào)節(jié),且風(fēng)機(jī)運(yùn)行性能指標(biāo)一致,可以對引風(fēng)機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)分別合并處理,并且采用流量百分比和擋板開度之間關(guān)系的變化趨勢曲線對引風(fēng)機(jī)的變頻功耗進(jìn)行計(jì)算。Pd:電動(dòng)機(jī)功率;U:電動(dòng)機(jī)輸入電壓6kV;I:電動(dòng)機(jī)輸入電流28 A;COSφ:功率因數(shù)0.85。計(jì)算公式:Pd=1.732×U×I×COSφ;
�、賳闻_(tái)工頻功耗計(jì)算。Pd=1.732×6×28×0.85=247.33(kW)(包含管道縮口及擋板節(jié)流損失)。
�、趩闻_(tái)變頻功耗計(jì)算。根據(jù)流體力學(xué)原理,風(fēng)機(jī)風(fēng)量與電機(jī)轉(zhuǎn)速及電機(jī)功率存在一定的關(guān)系:Q1/Q2=n1/n2;H1/H2=(n1/n2)2;P1/P2=(n1/n2)3。其中:Q1實(shí)際流量,Q2額定流量,Q為風(fēng)量;H為風(fēng)壓;P為電機(jī)軸功率;n為電機(jī)轉(zhuǎn)速;將現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)代入P1/P2=( Q1/Q2)3,得(85000/188730)3=P1/315,p1=28.67KW;變頻器網(wǎng)側(cè)功耗Pb=P1/ηb=28.67/0.92=31.16KW;單臺(tái)計(jì)算節(jié)電率:(ΔP/ Pd)*100%=(247.33-31.16/247.33)=87%;單臺(tái)實(shí)現(xiàn)節(jié)電率:變頻運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)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(jié)約電量=引風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)*單臺(tái)變頻節(jié)電率*單臺(tái)工頻功率*年運(yùn)行小時(shí)=57%*247.33*5400=761281.74(KWh)。按工廠0.5717元/kWh計(jì)算,每年可節(jié)約電費(fèi)761281.74*0.5717=435224.7元。
三、結(jié)束語
高壓變頻裝置在二甲醇引風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用,可實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟啟動(dòng),延長電機(jī)使用壽命,引風(fēng)機(jī)擋板全開,減少風(fēng)道振動(dòng)與磨損。2009年對一甲醇轉(zhuǎn)化250KW引風(fēng)機(jī)安裝高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)后,目前設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況良好,年可節(jié)約電能34萬元,節(jié)能效果明顯。
參考文獻(xiàn):
[1] 吳忠智 黃立培.調(diào)速用變頻器及配套設(shè)備選用指南[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2001.
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