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廠房車間頂部排煙通風設備_中源變頻器在鍋爐風機節能改造中的作


中源變頻器在鍋爐風機節能改造中的作用
     一、前言

   目前在我國各行各業的各類機械與電氣設備中與風機水泵配套的電機約占全國電機裝機量的60%,耗用電能約占全國發電總量的三分之一。特別值得一提的是,大多數風機、水泵在使用過程中都存在大馬拉小車的現象,負壓風機廠家直供,加之因生產、工藝等方面的變化,需要經常調節氣體和液體的流量、壓力、溫度等;目前,很多單位仍然采用落后的調節檔風板或閥門開啟度的方式來調節氣體或液體的流量、壓力、溫度等。這實際上是通過人為增加阻力的方式,并以浪費電能和金錢為代價來滿足工藝和工況對氣體、液體流量調節的要求。這種落后的調節方式,不僅浪費了寶貴的能源,而且調節精度差,很難滿足現代化產業生產及服務等方面的要求,負面效應十分嚴重。
  變頻調速器'>變頻調速器的出現為交流調速方式帶來了一場革命。隨著近十幾年變頻技術的不斷完善、發展。變頻調速性能日趨完美,已被廣泛應用于不同領域的交流調速。為企業帶來了可觀的經濟效益,推動了產業生產的自動化進程。 
    變頻調速用于交流異步電機調速,其性能遠遠超過以往任何交、直流調速方式。而且結構簡單,調速范圍寬、調速精度高、安裝調試使用方便、保護功能完善、運行穩定可靠、節能效果明顯,已經成為交流電機調速的最新潮流。

 

二、變頻節能原理:
  1. 風機運行曲線 
  

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  采用變頻器'>變頻器對風機進行控制,屬于減少空氣動力的節電方法,它和一般常用的調節風門控制風量的方法比較, 具有明顯的節電效果。
由圖可以說明其節電原理:
  圖中,曲線(1)為風機在恒定轉速n1下的風壓一風量(H?Q)特性,曲線(2) 為管網風阻特性(風門全開)。曲線(4) 為變頻運行特性(風門全開)
  假設風機工作在A點效率最高,此時風壓為H2,風量為Q1,軸功率N1與Q1、H2的乘積成正比,在圖中可用面積AH2OQ1表示。假如生產工藝要求,風量需要從Q1減至Q2,這時用調節風門的方法相當于增加管網阻力,使管網阻力特性變到曲線(3),系統由原來的工況點A變到新的工況點B運行。從圖中看出,風壓反而增加,換氣負壓風機,軸功率與面積BH1OQ2成正比。顯然,軸功率下降不大。假如采用變頻器'>變頻器調速控制方式,風機轉速由n1降到 n2,根據風機參數的比例定律,畫出在轉速n2風量(Q?H)特性,如曲線(4)所示?梢娫跐M足同樣風量Q2的情況下,風壓H3大幅度降低,功率N3隨著明顯減少,用面積CH3OQ2表示。節省的功率△N=(H1-H3)×Q2,用面積BH1H3C表示。顯然,節能的經濟效果是十分明顯的。
  
  2.風機在不同頻率下的節能率

  風機是傳送氣體的機械設備,水泵是傳送液體的機械設備,二者都是將電動機的軸功率轉變為流體的機械能的一種機械,二者的工作原理基本相同。
  從流體力學原理得知,風機風量及水泵水流量與電機轉速功率相關:風機水泵的風量(流量)與風機水泵(電機)的轉速成正比,風機的風壓、水泵的揚程與風機水泵(電機)的轉速的平方成正比,風機水泵的軸功率即是風量與風壓、流量與揚程的乘積,故風機水泵的軸功率與風機水泵(電機)的轉速的二次方成正比(即風機水泵的軸功率與供電頻率的二次方成正比):

頻率f(Hz)

轉速N%

流量Q%

揚程H%

軸功率P%

節電率

50

100%

100%

100%

100%

0.00%

45

90%

90%

81%

72.9%

27.10%

40

80%

80%

64%

51.2%

48.80%

35

70%

70%

49%

34.3%

65.70%

30

60%

60%

36%

21.6%

78.40%

25

50%

50%

25%

12.5%

87.5%

  根據上述原理可知改變風機水泵的轉速就可改變風機水泵的功率。
例如:將供電頻率由50Hz降為45Hz,則P45/P50=453/503=0.729,即P45=0.729P50
將供電頻率由50 Hz降為40Hz,則P40/P50=403/503=0.512,即P40=0.512P50

三、鍋爐風機'>鍋爐風機的變頻節能改造:

鍋爐的變頻節能改造通常是指對鍋爐風機'>鍋爐風機、水泵等附機的變頻節能改造。
       鍋爐風機、水泵在設計時是按最大工況來考慮的,在實際使用中有很多時間風機都需要根據實際工況進行調節,傳統的做法是用開關風門、閥門的方式進行調節,這種調節方式增大了供風、供水系統的節流損失,在啟動時還會有啟動沖擊電流,且對系統本身的調節也是階段性的,調節速度緩慢,減少損失的能力很有限,也使整個系統工作在波動狀態;而通過在鍋爐風機、水泵上加裝變頻調速器'>變頻調速器(裝置)則可一勞永逸的解決好這些題目,可使系統工作狀態平緩穩定,并可通過變頻節能收回投資。鍋爐的變頻改造方案一例如下:
目前鍋爐風機的裝機概況:2×75KW,1×55KW。

 

 

      所有風機水泵均采用一對一(即一臺變頻器配一臺電機)的配置方式,保存原工頻系統且與變頻系統互為備用,一般情況下的調節方式均為開環調節。

四、投資與節能:
  變頻節能系統(裝置)在各類調速系統中使用時其節能效果對于單臺設備可做到20-55%,在風機水泵這類設備的一般應用的節能效果均勻也可做到20-50%,在未受到其它因素的影響的情況下一般可取均勻值,這些節能效果均勻值是由實際應用中得到,權威性數據可由市場上公然出售的資料(書)查到;通過這些數據再進行一些簡單的投資回收率的計算可知:變頻節能系統(裝置)的投資回收期一般為6-15個月(這是經驗值也是權威數據)。


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收錄時間:2011年02月16日 19:54:03 來源:未知 作者:

隨著電力行業改革的不斷深化,電力企業逐步由生產型向經營型轉變,由高耗能企業向節約型企業發展。為提高企業效益,降低發電成本將是經營型企業長期堅持的目標,為此,節能降耗工作便成為發電企業生產經營管理的重要內容;痣姀S如何實現低耗高效是一個被長期關注和不斷發展的行業問題。在全球能源危機的大背景下,節能降耗技術也得到了日新月異的發展和普及。利用一些比較成熟穩定的新技術,對設備進行技術改造,一次性投入,實現長期節能降耗,這是一本萬利,是利企利國的事情。 天津大唐國際盤山發電有限責任公司2×600MW火電機組是我國華北地區建設投產最早的600MW亞臨界火電機組,是京津唐電網的主力機組,曾被國家計委列為1996年利用國家外匯儲備購買國產發電設備發展民族工業的試點項目。工程于1998年10月開工,其中3#機組于2001年12月18日正式投產,4#號機組于2002年6月5日正式投產。其對鍋爐一次風機和汽機凝結水泵進行變頻改造是實現節能降耗的具體例證。 1 一次風機系統簡介 該公司每臺機組配有兩臺沈陽鼓風機廠生產的雙吸入前彎離心式一次風機。風機采用電機定速運轉、入口電動動葉調整風機出力。一臺一次風機容量為50%BMCR(鍋爐最大連續負荷)。其具體參數如下。 風機形式雙吸入離心泵 風機型號G9-2×36No.17F 風壓15542Pa 風量160.5m3/s 電機型號YKK710-4 額定電壓6kV 額定電流260A 功率2400kW 轉速1494r/min 絕緣等級F 鍋爐一次風機主要是給鍋爐制粉系統提供輸粉 的風源,屬于鍋爐三大風機之一,也是火力發電廠主 要的高耗能設備。對于正壓直吹式制粉系統,一次風 機正常運行時主要起攜帶和干燥煤粉的作用,并提 供煤粉著火初期所需空氣。盤山發電公司鍋爐一次 風機系統的布置如圖1所示。 2 一次風機變頻改造介紹 由流體力學可知 P=qh(1) 式中:P為功率; q為流量; h為壓力。 而q∝n;h∝n2;P∝n3(n為轉速)。如果水泵的效率一定,當要求調節流量下降時,轉速n可成比例的下降,而此時軸輸出功率P成立方關系下降。即水泵電機的耗電功率與轉速近似成立方比的關系。例如:一臺水泵電機功率為55kW,當轉速下降到原轉速的4/5時,其耗電量為28.16kW,省電48.8%,當轉速下降到原轉速的1/2時,其耗電量為6.875kW,省電87.5%。變頻器是利用電力半導體器件將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置,它先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源,再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。頻率可控即電機轉速可控,從而達到節能的目的。 G9-2×36No.17F型一次風機的額定電流為260A,當發電機在額定負荷600MW下運行時,一次風機最大電流為186.5A,只有額定電流的71.7%,低負荷運行時最低電流到133A左右,是額定電流的51.2%左右,因此,一次風機具有很大的節能空間。經多方論證,公司決定將一次風母管壓力控制由節流控制改為轉速控制,以降低能耗,提高機組的整體經濟效益。 2.1改造方案 盤山發電公司分別在2003年和2004年利用機組小修的機會為兩臺機組的4臺一次風機電機進行了變頻改造。采用的是羅克韋爾公司的ABPowerflex7000系列的雙PWM(PulseWidthModulation,脈沖寬度調制)、無輸入隔離變壓器的電流型變頻調速裝置,屬于“一拖一”手動旁路方式,變頻器接入原電氣回路如圖2所示。 整個改造方案包括三部分: 1)變頻器的安裝和接入在風機旁就地搭建了專門的變頻小間,其中安裝的主要設備包括變頻器主柜體、雙路控制電源切換箱、變頻器UPS(交流不停電)電源柜和變頻小間柜式空調機,而變頻器的所有就地操作以及運行參數和報警參數的檢查設置都在變頻小間內完成。 2)電氣開關部分的改造6kV高壓開關加裝了變頻器保護回路和“工頻/變頻工作方式”切換把手,配合一次風機變頻運行和工頻兩種工作方式的切換,另外從380V低壓交流廠用母線段和220V直流母線段完成了對變頻器控制電源和操作電源的供電改造。 3)熱工邏輯和DCS操作畫面的改造一次風機變頻器改造后主要的工作方式選擇和變頻器啟動允許程控邏輯方案如下。 在DCS原有一次風機系統畫面上增加一次風機工作方式提醒(如圖1中所示)。在一次風機系統畫面上不再增加變頻器啟動按鈕,在不同工作方式下仍然用同一個按鈕啟動一次風機。在工頻方式下,畫面提示一次風機在工頻方式,在原操作按鈕上按下啟動,則合6kV開關,并在風機運行中調整風機入口動葉開度以維持母管風壓在設定值。在變頻方式下,畫面提示一次風機在變頻方式,仍在原按鈕上按下啟動,一次風機變頻工作方式下的6kV開關與變頻器啟動順序是,當操作員按下啟動按鈕,首先合一次風機6kV開關,等待30s(變頻器電抗器充電時間),檢測變頻器準備好信號存在,啟動變頻器。這時運行風機的入口動葉保持全開,通過調整電機轉速改變風機出力以維持母管壓力在設定值。 2.2變頻方式下一次風機的控制方式 1)保留原來的一次風機擋板調節站,另外編輯一套變頻調節站。一次風機在變頻方式運行時,入口調整擋板應全開,通過變頻器改變電機轉速以調節風機出口母管壓力。 2)一次風機在工頻方式運行時,變頻調節站強制手動;在變頻方式運行時,擋板調節站強制手動。 3)變頻方式啟動時,強制擋板全開且變頻器輸出為最低轉速。變頻器在就地位運行時,控制站跟蹤轉速反饋值,以實現無擾切換。 4)變頻自動調節切手動條件如下(任一滿足): (1)一次風機出口母管壓力信號故障; (2)一次風機在工頻方式運行; (3)當調速指令與速度反饋偏差大于150r/min。 2.3一次風機變頻運行存在的問題 一次風機經過變頻運行后,也發現存在一些問題,導致風機的運行安全受到威脅,節能效果受到影響。 2.3.1運行溫度高 變頻器運轉時本身發熱量大,設計的散熱裝置不能滿足需要,在給變頻小間加裝大功率柜式空調后有所改善,但運行溫度高的隱患仍然存在,且加裝大功率空調增加了耗電量。目前,本廠凝結水泵變頻器的冷系統運行效果良好,因此,已經對一次風機變頻系統配置了相同的強迫水冷風循環冷卻系統(系統布置如圖3所示),將會利用機組檢修的機會將冷卻系統和變頻器相聯結,相信可以完全解決運行溫度高的問題。 2.3.2風機變頻方式下RB(負荷快速返回)保護功能實現困難 一次風機RB保護不能正常實現既有設計問題也有擋板質量問題。主要表現為一臺一次風機跳閘后,由于跳閘風機的出、入口擋板關閉緩慢,導致一次風“回風”即部分一次風通過跳閘風機回到大氣中,一次風母管壓力快速下降不能保證運行制粉系統的正常輸送粉導致大量煤粉的積存,同時另一臺運行的一次風機有過電流跳閘的危險。2003年3#機發生過因為變頻運行的1#一次風機跳閘導致機組停機的事故。分析原因主要是一次風機出、入口擋板關閉時間太長,使大量一次風長時間通過跳閘風機回風,造成一次風壓力過低,運行的制粉系統和輸粉管道里大量煤粉積存,當一次風壓突然恢復后引起積存的大量煤粉瞬時進入爐膛爆燃,汽包水位急劇升高,導致汽包水位在幾十s內由最低水位-200mm迅速上升到+300mm,使高Ⅲ值保護動作跳閘停機。 可以說,一次風機RB保護不能實現和變頻改造關系不大,即使工頻方式下也存在同樣問題?上驳氖枪練v時3年,經過對一次風機RB不成功的原因分析,吸取事故教訓,通過對出入口擋板的改造和多次試驗調試,最終成功實現了工頻方式下一次風機RB保護功能。為下一步變頻方式下實現RB保護,確保一次風機長期變頻節能運行消除了安全隱患。 2.3.3風機工/變頻切換需停電手動操作 一次風機工頻和變頻工作方式切換,需要停運風機,然后高壓開關停電,手動改變變頻器出入口刀閘和旁路刀閘的狀態,然后重新送電,啟動風機。目前正在調研有關在線無擾切換的自動旁路系統的可行性,為進一步給變頻器加裝自動旁路系統做準備。 3一次風機變頻改造后的效果 從運行情況看,通過變頻改造以及運行優化使得機組在額定負荷時,一次風機功耗僅為1000kW左右,而改造前功耗為1700kW以上,節電率達40%以上,一次風機變頻改造后耗電率為0.47%,較改造前下降了0.17個百分點,月用電量平均減少65萬kW?h,年節電600余萬kW?h。運行三年即可收回巨額設備成本。 4 建議及結語 綜合盤山發電公司對一次風機系統進行變頻改造的實際情況,提出以下建議: 1)加強變頻裝置及其輔助系統的維護工作,確保不發生因變頻系統故障而發生的異常和安全事故; 2)做好風機變頻運行的工況下,發生事故的各種事故預案和事故演習,熟練掌握變頻方式下各種事故的處理方法,減少事故擴大的可能; 3)在實際運行中,繼續探索變頻調節系統各種參數的合理性和準確性,利用實際運行進一步調整各參數到最合適范圍,提高節能效果和安全系數; 4)擇機開展一次風機變頻工況下RB保護動作情況的實際試驗,確保一次風機變頻運行時RB保護動作可靠; 5)聯系廠家,一起探索風機工頻/變頻工作方式的在線自動無擾切換裝置的研究,爭取早日實現兩種工作方式的在線無擾切換。 盤山發電公司對一次風機的變頻改造取得了初步成功,節能效果明顯。發電生產設備中轉機設備占有絕對數量,對轉機設備進行變頻改造的節能效果十分明顯,節能經驗和數據說明技術因素對能耗的變化起著主導和決定性作用。利用新型技術對設備進行改造,根據實際應用情況做進一步完善和革新,確保節能和安全達到完全統一,把節能效果發揮到最大,相信可以為我國節能降耗工作做出更大的貢獻。


水泥廠風機節能改造方案
    
水泥廠風機節能改造方案
作者:科姆龍電氣(亞洲)有限公司
一、 水泥廠風機概述:

水泥行業由于電費的本錢已成為原材料本錢,人工本錢之后的第三大開支;在用電緊張的今天,節省電費已成為企業經營者考慮的一件大事,屋頂電動排氣設備;而水泥廠的風機是水泥廠的重要設備之一,也是主要的耗電設備之一。風機的容量是按照機械最大的設計產量來選型的,且留有一定的余量。在使用中,風機長期固定在最大的轉速下運行。由于季節、晝夜和生產工況的變化,實際風量需求在盡大部分時間內遠比設計負載低;在轉速固定的情況下,當風機的風量過剩時,只能通過旁透風管排放掉(或控制風門的進風量),這樣就造成立功耗的嚴重浪費,故對水泥廠的風機進行變頻節能改造具有一定的現實意義。

二、 變頻節能原理:

目前在我國各行各業的各類機械與電氣設備中與風機水泵配套的電機約占全國電機裝機量的60%,耗用電能約占全國發電總量的三分之一。特別值得一提的是,大多數風機、水泵在使用過程中都存在大馬拉小車的現象,加之因生產、工藝等方面的變化,需要經常調節氣體和液體的流量、壓力、溫度等;目前,很多單位仍然采用落后的調節檔風板或閥門開啟度的方式來調節氣體或液體的流量、壓力、溫度等。這實際上是通過人為增加阻力的方式,并以浪費電能和金錢為代價來滿足工藝和工況對氣體、液體流量調節的要求。這種落后的調節方式,不僅浪費了寶貴的能源,而且調節精度差,很難滿足現代化產業生產及服務等方面的要求,負面效應十分嚴重。

從流體力學原理得知,風機風量與電機轉速功率相關:風機風量(流量)與風機電機的轉速的一次方成正比,風機的風壓與風機電機的轉速的二次方成正比,風機的軸功率與風機電機的轉速的三次方成正比(即風機的軸功率與供電頻率的三次方成正比)根據上述原理可知改變風機的轉速就可改變風機的功率。

三、 KV2000無感矢量變頻器的優點

穩定系統設備運行,抗干擾能力強,軟啟動(無啟動沖擊電流),高效節能,投資回收快,保護功能完善,可遠程控制,操縱簡單,安裝方便,可實現工頻變頻雙回路控制,可自動切換,安全運行有保障,低噪音,環保效果明顯。

四、 投資與節能:

變頻節能系統(裝置)在各類調速系統中使用時其節能效果對于單臺設備可做到20-75%,在風機水泵這類設備的一般應用的節能效果均勻也可做到20~70%,在未受到其它因素的影響的情況下一般可取上限,這些節能效果均勻值是由實際應用中得到,按節電率20%計,315kw電機理論上講,年耗電量為315kw/小時×24小時×30天×12個月×80%(實際其耗電量由于風機的負荷變化略小于此數值,若按0.8計算),則年耗電量為217萬度左右,節電率20%計算,則年節電約為44萬度電左右,每度電按0.6元計,節省電費約為26萬/年。變頻節能系統(裝置)的投資回收期一般為6-12個月(這是經驗值也是權威數據)。(end)

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收錄時間:2011年01月28日 06:10:15 來源:科姆龍電氣(亞洲)有限公司 作者:

???? [摘要]:羅茨風機-變頻控制柜110KW、ACS800 變頻器 ,135KW鼓風機控制電路圖、控制柜盤面布置圖、90KW羅茨風機變頻(FCC)控制柜一、二次回路原理及端子接線圖. [關鍵詞]:羅茨風機,變頻,控制柜 羅茨風機-變頻控制柜110KW、ACS800變頻器,135KW鼓風機控制電路圖、控制柜盤面布置圖、90KW羅茨風機變頻(FCC)控制柜一、二次回路原理及端子接線圖. 相關閱讀:

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