我公司水汽车间三大风机加装中央变频节能改造浅析

鉴于我公司水汽车间三大风机加装中央变频节能改造浅析我公司水汽车间三大机暨引风机.鼓风机.二次风机加装中央变频已达到节能效果。在理论上改变风机转速全开风机挡板阀，使能耗尽量减少在挡板阀上或减少流体在送风进风管道上的摩擦力已达到节能效果。在很多行业已得到论证，其节能效果非常可观。在这里结合我公司三大机实际运行工况分析变频器的工作原理及节能原理。一、变频器工作原理变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。它是按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度或幅度，以调节输出量和波形的,从而实现电动机电压和频率的平滑变化。变频器的调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60f（1-s）/p（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数），通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。二、变频器节能原理1、变频节能：为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。电机不能在满负荷下运行，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费，在压力偏高时，可降低电机的运行速度，使其在恒压的同时节约电能。当电机转速从N1变到N2时，其电机轴功率（P）的变化关系如下：P2／P1=（N2/N1）3，由此可见降低电机转速可得到立方级的节能效果。2、通过变频自身的V/F功能节电：在保证电机输出力矩的情况下，可自动调节V/F曲线。减少电机的输出力矩，降低输入电流，达到节能状态。3、变频自带软启动节能：在电机全压启动时，由于电机的启动力矩需要，要从电网吸收7倍的电机额定电流，而大的启动电流即浪费电力，对电网的电压波动损害也很大，增加了线损和变损。采用软启动后，启动电流可从零到电机额定电流，减少了启动电流对电网的冲击，节约了电费，也减少了启动惯性对设备的大惯量的转速冲击，延长了设备的使用寿命。4、提高功率因数节能：电动机由定子绕组和转子绕组通过电磁作用而产生力矩。绕组由于其感抗作用。对电网而言，阻抗特性呈感性，电机在运行时吸收大量的无功功率，造成功率因数很低。采用变频节能调速器后，由于其性能已变为：AC－－DC－－AC，在整流滤波后，负载特性发生了变化。变频调速器对电网的阻抗特性呈阻性，功率因数很高，减少了无功损耗。三、实际应用1.以我公司三号炉运行工况来看，引风机630KW日平均电流43.7A额定电流76·4A平均载流量占额定电流的57.2%；鼓风机450KW日平均电流31·6A额定电流53·6A平均载流量占额定载流量的58.9%；二次风机280KW日平均载流量16·8A额定电流33·6A平均载流量占额定电流的50%。以上均为4极电机，变频节能分析以上电动机留有太多的富余量适当增加电动机的运行负荷，在富余量和电动机经济运行负荷间找最佳平衡点。一般电动机经济运行负荷在85%左右。降低电动机的视在功率增加运行负荷，在调节风机转速其节能效果会更可观。从另一种节能角度考虑，在降低风机转速的情况下还要保证炉膛内要有足够的风压才能将煤粒吹起已达到充分燃烧。这将又是一个平衡点，我公司三台锅炉用的都是4极高压电动机其额定转速低于1500r/min要想大范围的降低转速还要保证炉膛内的风压。个人建议将4级电动机改为2级电动机，已达到调节转速范围更宽的目的。这有助于在两个平衡点间找最佳平衡点有了更加广泛的选择。2.纠其变频器的V/F功能节能其原理是：“变频必变压”原理。在变频器改变风机的转速的同时也相应的改变了电动机的输出转矩和输出功率。其关系是转速和功率成立方根关系，和转矩成平方根关系，和电压成线性关系。节能关系如下图：H表示压力，Q表示流量，N：表示轴功率）例如：我公司三号炉鼓风机450KW满负荷运行时其转速降低到原转速的4/5时（450乘以4/5的三次方可得）输出功率降低到230·4KW省电48·8%，如转速降低到原转速1/2时（450乘以1/2的三次方可得）输出功率降低到56·25KW省电87·5%由此可见：风机在改变其转速的同时电动机输出功率将得到大幅度降低，节能效果将非常显著。3.变频器的自带软启功能相对于降速节能节能而言虽然效果没有那么显著，但是这对电网的冲击及电网容量的要求将有所减轻。从零赫兹到所需要的频率最大电流也不会超过电动机的额定电流这对整个风机及电网来讲，运行将更加平稳，提高了设备及电网的可靠性。延长设备的使用寿命降低维修成本。4.我公司为了提高供电电网的功率因数采用的是在一段，二段6KV母线上并联电容器。而变频器是在整个整流滤波过程后对电网的阻抗呈现阻性的技术来提高功率因数的。前者电容器虽然不是耗能原件但是在设计电网容量上要考虑到电容器容量的存在。后者虽然电压型变频器的整流滤波环节也有电容器的存在，但是相对于电网的容量而言是微不足道的。同样是提高功率因数，后者要比前者更具有优越性。综上所述：变频器应用在二次方负载的传动设备上具有非常好的节能效果就如我公司水汽车间三大风机。但在一些恒转矩负载上，就不能单单靠降低设备转速去节能啦！原因一：降低传动设备的转速在一些复杂工艺场合下无法满足工艺要求。原因二：某些设备在降低转速的工况下，势必会造成生产效率的下降。如磨煤机.压缩机等这些设备都属于恒转矩负载，降低转速后同等时间下对工艺介质的处理量下将。延长处理时间对节能降耗来讲不具有太大的优势。对于恒转矩负载的设备应用变频节能，一般采取升速后在用较大速比的减速机降速到所需转速的方法来实现的。这样能提高传动设备的轴输出转矩，然后在降低电动机的功率来节能降耗。这种方法在国内外的一些水泥生产线上已得到验证并广泛推广应用。以上是个人在公司节能改造上的小小愚建，希望对改造项目有所帮助。电气部：曹锋参考文献：1·风机泵类变频节能工作原理2·变频节能技术