变频技术在泵与风机运行调节

变频技术在泵与风机运行调节中的节能分析大唐甘谷发电厂王前东尊敬的各位领导、专家、同行：大家好！首先感谢给我学习交流的机会，有不足之处请批评指正。摘要根据泵与风机在不同工况下运行的性能与特点，分析了变流量运行时，泵与风机流量、扬程（压头）、功率与转速间的关系。阐述了变频调速节能原理及经济效益。提出了变流量运行时，泵与风机应采用变频技术，并举例分析电厂凝结水泵采用变频调节耗能情况及其经济性前言•泵与风机耗能在火电厂厂用电中占很大的比重，由于这些设备都是根据生产过程中可能出现的最大负荷条件来选择的，随着电网容量和机组容量增大，机组出力经常在60的%-100%之间运行，机组采用变压运行。泵与风机实际运行中负荷往往比设计值要小的多，流量通常只能通过调节挡板或阀门来控制，其结果是造成很大的能量损耗、噪音、管道振动。•采用变频器将电动机直接进行调速运行，使泵与风机的电耗明显下降，噪音、管道振动明显减小。随着变频器技术逐渐成熟，性价比不断提高，可靠性不断增加，积木式结构、模块化的设计使变频器的容量几乎不受限制。在提倡节约型社会的今天，采用变频技术符合时代发展潮流。泵与风机的变频节能原理•一般来说，泵与风机负载转矩与速度的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。因此，用变频器改变其转速，可以获得显著的节能效果。而采用常用的出口挡板控制，当开度减小时，阻力增加，不适宜大范围调节流量，在低速区域轴功率减少不多，从节能的角度来看是不适宜的。采用入口挡板及动叶调节控制，虽然比出口挡板控制流量调节范围广，减小开度时轴功率大体与流量成比例下降，但节能效果仍然不及变频调速。节流调节特性曲线动叶调节性能曲线变频调节特性曲线变频调节前后特性曲线节省的轴功率，即为图3中的矩形C2H2H2′C2′的面积。Q、H、P与n关系•由泵与风机的相似律可知，当改变电机转速以改变风机转速时，其效率基本不变；但流量Q、扬程（压头）H、功率P与转速n却存在如下关系：•Q2/Q1=n2/n1•H2/H1=(n2/n1)2=(Q2/Q1)2•P2/P1==(n2/n1)3=(Q2/Q1)3理论上变频节能效果项目改变值Q2/Q1100908580706050n2/n1100908580706050P2/P110072.961.451.234.321.612.5节电率027.138.648.865.778.487.5风机的频率与功率变化对应关系•冷风机为例，电机功率132KW，变频范围15-55Hz风机频率(hz)3537404345475055风机功率(kw)3440.1950.7863.0872.382.3799.17132实测功率与频率对应关系0204060801001200102030405060P可见采用变频调节节能效果显著变频节能分析•P=QHρ/102η•式中:P——泵与风机使用工况点的轴功率，kW；•Q——使用工况点的流量，m3／h•H——使用工况点的扬程(压头)，m•ρ——输出介质的密度，kg/m3；•102——由kg•m/s变换成kW•η——使用工况点的泵与风机总效率％，η＝ηpηc•ηp——•ηc——传动机构的效率，％，直接传动时为100％、皮带传动时为90%～95％、齿轮传动时为90%～97％。•如图3所示，C2工况点的轴功率为：P2=Q2H2ρ/102η•C2'工况点的轴功率：P2'=Q2H2'ρ/102η•两者之差为：ΔP=P2-P2'=Q2ρ(H2-H2')/102η•系统节能潜力为：W=ΔP•t式中：t—实际应用•以凝结水泵为例说明变频装置的经济效果。凝结泵是汽轮机热力系统中的主要辅机设备之一，它的作用是把凝汽器中的凝结水打入低压加热器加热后送入除氧器内。由于凝结泵采用定速运行，流量只能由控制再循环调节阀开度，节流损失大、出口压力高、管损严重、系统效率低，且经常发生泄漏，造成能源浪费。而且由于控制阀门为气动机械调整结构，线性度不好、调节品质差、自动投入率低；频繁的开关调节，容易出现各种故障，使现场维护量增加，造成各种资源的浪费。•下面是某厂2×300MW机组，每台配备2台100%容量的凝结水泵,将其中的一台通过技术改造，使用了高压变频器，获得了很好的经济效益。•凝泵型号是NLT350-400*6，额定流量761t/h，扬程为314米；配电动机型号是YLKK500-4，功率为1000kw，电压6kv，额定电流117A；高压变频器为HARSVERT-A06/130系列，效率为98%。凝泵技改前后电流值•下面是部分运行数据，在不同负荷情况下，对本机改造前后的电流做一个纵向比较，可以发现改造后电流减小许多机组负荷（MW）180200220240260280300凝泵电流（改造前）7881.885.490.693.99598.2凝泵电流（改造后）22.8293648527082降低电流A55.252.849.442.641.92516.2凝结水泵耗电量统计•在本厂同类机组进行同类比较，在相同条件下，在30天时间内，不同调节方式下凝结水泵耗电量的统计机组凝泵耗电量（kW·h）节约电量（kW·h）＃3机（工频）615000＃4机（变频）352000263000变频节能应用效果•以机组年运行300天计算，空调耗电每天为0.735×5×2×0.8×24=141.12（kW·h），•使用变频器可节约厂用电为263000×10-141.12×300=2587664(kW·h)，•按照0.25元/kW·h计算,折合约人民币64.69万元。•通过对以上的数据分析，同时结合现场的实际运行情况，凝结水泵经过变频改造后节能也十分明显，不到一年半就可以收回成本。结束语•变频器经过连续运行后，运行工况十分稳定，采用变频运行的凝结水泵完全能满足现场的技术要求。由于电动机的变频软起动可提供高的起动转矩并可做到平滑无冲击，所以采用变频器实现软起动的效果也是非常突击的，减小电动机的热冲击。同时，采用调速驱动，还可以有效地减轻水泵叶轮的磨损，延长设备使用寿命，降低运行噪声。这对于提高水泵的运行效率，降低水泵的电耗及降低厂用电率具有举足轻重的意义。更重要的是可以节约大量的能源，给电厂乃至整个社会带来可观的经济效益参考文献•[1]杨诗成，王喜魁泵与风机（第二版）中国电力出版社，2004•[2]牛卫东单元机组运行中国电力出版社，2006•[3]姚锡禄变频器控制技术与应用福建科学技术出版社，2005谢谢！2008.12