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风机节能改造方案

更新时间:2008-07-17 13:54:40  浏览次数:
风机的用电现状

        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、水泵、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,只有靠调节风门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。

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。

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。

变频节能系统特点

1 、采用 CHF100 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 0.00-600.00Hz 可调;

2 、控制精度高,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,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 、 CHF100 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 、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。

总结

       在风机、水泵、压缩机等应用领域,引入变频调速控制技术,能达到很好的节能效果,同时,也降低了电机启动时对电网的冲击,提高了设备的功率因数,延长了机械系统的使用寿命,提升了系统的可靠性,另外,因为变频器强大的保护功能,对设备起到了很好的保护作用,有效降低了设备的维护成本。近几年,随着变频调速技术的不断推广与应用,从实践结果来看,得到了良好经济效应与社会效应,并且,也得到用户的广泛认同。

 
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