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解決方案

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廣州市寶米勒電氣技術有限公司

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寶米勒變頻器在水泥廠變頻節(jié)電改造方案

bmller 2021-04-02

風機的用電現(xiàn)狀 

能源是國家重要的物質(zhì),能源的供需矛盾已成為制約我國社會主義經(jīng)濟建設的主要因素之一。在能源問題上國務院提出“節(jié)約與開發(fā)并重”的方針,就是依靠技術進步,把節(jié)約能源以解決能源問題作為我國重要的技術經(jīng)濟政策。

據(jù)不完全統(tǒng)計,全國風機、水泵、壓縮機就有1500萬臺電動機,用電量占全國總發(fā)電量的40~50%,這些電動機大多在低的電能利用率下運行,只要將這些電動機電能利用率提高10~15%,全年可節(jié)電300億KW以上。

變頻器用于水泥生產(chǎn)過程,具有明顯的節(jié)能效果,是目前最先進的節(jié)能調(diào)整設備。變頻調(diào)速電氣傳動由于其在性能上的優(yōu)異表現(xiàn),性價比的不斷提高,也正快速取代傳統(tǒng)的調(diào)速方式,成為水泥行業(yè)調(diào)速控制的主流。

一、 概述

    風機水泵類負載多是根據(jù)滿負荷工作需求用量來選型,然而實際應用中大部分時間并非處于滿負荷工作狀態(tài).由于交流電機調(diào)速很困難,常用擋風板、回流閥或開/停機時間,來調(diào)節(jié)風量或流量.同時大電機在工頻狀態(tài)下頻繁開/停比較困難,電力沖擊較大,勢必造成電能損耗和開/停機時的電流沖擊。采用變頻器直接控制風機、泵類負載是一種最科學的控制方法,當電機在額定轉(zhuǎn)速的80%運行時,理論上其消耗的功率為額定功率的(80%)3次方,即51.2%,去除機械損耗電機銅、鐵損等影響,節(jié)能效率也接近40%;由于變頻器可實現(xiàn)大的電動機的軟停、軟起,避免了啟動時的電壓沖擊,減少電動機故障率,延長使用壽命,同時也降低了對電網(wǎng)的容量要求和無功損耗。

二、交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的特點:

    1、效率高,節(jié)約能源。在相同的情況下,交流變頻驅(qū)動比一般直流傳動方式能提高效率5%左右,比電機組供電的直流傳動方式提高效率15%左右,比其它交流調(diào)速方式提高效率20%以上,節(jié)能效果顯著。變頻調(diào)速用于風機水泵的控制,甚至可節(jié)約電能50%以上。

    2、變頻器具有和直流調(diào)速系統(tǒng)相同的調(diào)速平滑、方便、過載力矩和起動力矩大等優(yōu)點。目前較先進的變頻器的調(diào)速范圍可達1:100,過載能力可達150%、60S。

    3、工/變頻轉(zhuǎn)換電路,保障系統(tǒng)的安全可靠

4、提高了運行可靠性,減少了維修工作量,降低了運行成本。

下表是變頻器控制電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量與閥門控制調(diào)節(jié)流量的電機功耗對比 

100%

108

106

107

100

流量

節(jié)能器控制

軸功率KW%

輸入閥門控制

軸功率KW%

輸出閥門控制軸功率KW%

理想軸功率KW%

50%

15

60

84

12.5

60%

25

64

89.5

21.6

70%

38

68

95

34.3

80%

55

72.5

99.5

51.2

90%

79

84

103.5

73

100%

108

106

107

100


從以上表可以看出變頻調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速取代風門擋板及閥門控制,節(jié)電效果可達20-60%。而且電機噪聲小。

三、節(jié)能原理

1、羅茨風機節(jié)能 

    羅茨風機的風壓是不受風機轉(zhuǎn)速限制的,不論轉(zhuǎn)速變化如何其風壓可以保持不變。而風量則與風機轉(zhuǎn)速成正比的,  即Q=KN 

    Q:表示風量 N:表示風機轉(zhuǎn)速 K:為系數(shù)

    從公式可知,風量調(diào)節(jié),完全由變頻器改變電機頻率達到無級變速,起到調(diào)節(jié)風量的效果。根據(jù)現(xiàn)場應用工藝風機的頻率通常在35HZ左右,有個別時刻50HZ滿風量運行,由于立窯工藝基本是一致的,因此在不同的立窯風量調(diào)節(jié)量是基本相同的,凡立窯應用變頻技術都可以獲40%左右的節(jié)能效果。

    羅茨鼓風機是恒轉(zhuǎn)矩負載,其節(jié)電率與轉(zhuǎn)速成正比即N%=△N%,雖然不比一般風機、水泵節(jié)電率更高,但因它的功率較大,而且只要爐墻不壞,是連續(xù)24小時工作的,并且開動時間亦很長。因此節(jié)電潛力大,節(jié)電費用高。

    羅茨鼓風機進行技術改造后,改變了過去以調(diào)節(jié)出口(進口)閥門開度大小的方式來調(diào)節(jié)風壓或風量的生產(chǎn)方式,勞動強度減輕,調(diào)節(jié)的及時性好,提高了產(chǎn)品的合格率,單耗明顯下降。

    2、離心式風機節(jié)能 

    對于離心式風機的變頻調(diào)速改造同樣有巨大的節(jié)能潛力。其節(jié)能效果在30~50%。 

離心式風機設備的流量與轉(zhuǎn)速成正比Q∝N,壓力與轉(zhuǎn)速平方成正比H∝N2,功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比P∝N3(Q:表示流量;  N:表示轉(zhuǎn)速 ;H:表示壓力; P:表示功率 ) 

風機、水泵類負載應用節(jié)電器后的節(jié)電率一覽表:


流量Q%

100

90

80

70

60

50

40

轉(zhuǎn)速n(%)

100

90

80

70

60

50

40

軸功率P(%)

100

73

51

34

22

13

6.5

節(jié)電率N(%)

0

27

49

66

78

87

93.5


由上圖可知,改變轉(zhuǎn)速其流量線性變化的功耗則是立方關系變化,因此在調(diào)節(jié)風量或流量時如降低20%的風量或流量,功耗則會下降50%。但是必須注意,轉(zhuǎn)速與壓力是平方關系,當轉(zhuǎn)速下降20%壓力則會下降64%,因此必須要注意工藝要求壓力范圍不能像羅茨風機那樣,不用考慮轉(zhuǎn)速與風壓的關系。

3、空壓機的節(jié)能

空壓機:現(xiàn)有5臺110KW空壓機,并且均為星三角啟動??諌簷C輸出壓力要求白天不小于0.42MPa,晚間不小于0.50Mpa。6月21日下午現(xiàn)場實際壓力0.49MPa,有約26.5%的節(jié)能空間。空壓機額定排氣壓力為:0.8--0.85Mpa,且空壓機只能通過排氣調(diào)節(jié)壓力,而使空壓機壓力波動較大,不僅能量浪費,還不利于用氣設備穩(wěn)定工作。

2.1.2、空壓機的具體改造方案

根據(jù)對空壓機的工況調(diào)查,我們采用一臺數(shù)控節(jié)電系統(tǒng)控制其中兩臺空壓機(110KW),即一拖二的控制方式,不投入變頻運行的空壓機仍可同時用原系統(tǒng)啟動運行。此方式還可使兩空壓機輪換運行,可使設備磨損均勻,并可避免其中一臺長時間不用而銹蝕。

保守估算其節(jié)電率應在15%~20%之間。

四、改造方案

1、風機:根據(jù)技術要求,采用變頻調(diào)速技術,把擋風門開到最大根據(jù)生產(chǎn)需要工人可隨時可以在現(xiàn)場或在電氣控制室控制,只需在現(xiàn)場或控制室調(diào)變頻器頻率即可調(diào)節(jié)風量。系統(tǒng)可隨時隨意改變引風、鼓風量,以適應的變化,保持風機的正常經(jīng)濟運行,達到穩(wěn)定控制、方便操作節(jié)約能源的目的。

2、空壓機:采用變頻調(diào)速技術,使空壓機壓力達到恒定值。

3、選粉機、熟料破碎機、斗式提升機(普通電機):使用變頻器加裝直流電抗器后,可防止突然失速等故障,易于現(xiàn)場維護,提高電機功率因數(shù),使整個系統(tǒng)的運行更加安全。

五、節(jié)能效果計算

以M-57.07冷卻風機(Fg4)為例,其額定功率75kw,采用輸入風門控制,額定工作電流為140A;實際工作電流為88.7A折合為滿功率的64%,流量為60%。若采用節(jié)電器控制時,達到同樣的流量,對照前表格數(shù)據(jù)可查知所需功率僅為滿功率的25%。此時的節(jié)電率為:

相對于額定功率:64%-25% = 39%

相對于當前狀態(tài):(64%-25%)/64% = 61%

    若使用YT-SKJN動力節(jié)電系統(tǒng),如果風機24小時連續(xù)運行,節(jié)電率在額定功率的39%左右。以平均節(jié)電率計,設備有效運行為24小時/天、30/月。電費按1.8元/kwh計算,每月節(jié)約的電費:

 75kw×39%×24h×30×1.8元/kwh=3.8萬元

此僅為單臺75KW風機一個月的節(jié)能,貴公司裝有大量的類似設備,其節(jié)省下來的電費應是相當可觀的。

六、改造特點

1、旁路運行功能

如果節(jié)電系統(tǒng)需要檢修或在運行過程中發(fā)生故障,電機可切換到原控制系統(tǒng)運行,待檢修完畢后再切換回節(jié)電狀態(tài)。不會影響生產(chǎn)的正常運行。

2、   節(jié)能系統(tǒng)應安裝有計量設施,便于節(jié)能效果的檢驗。

3、其他特點

1) 節(jié)約能源,綠色環(huán)保,同時降低生產(chǎn)成本。

2) 降低環(huán)境噪音,改善工作環(huán)境。

3)有效延長電機、工作機壽命

一方面,節(jié)能狀態(tài)下,系統(tǒng)以滿足工藝要求的最低轉(zhuǎn)速運行,日歷時間的機械轉(zhuǎn)數(shù)有效減少,相應系統(tǒng)日歷壽命有效延長。同時,系統(tǒng)軟起停功能有效減小起停機械沖擊,亦是延長系統(tǒng)壽命的重要因素。

4)高效率——節(jié)電器拖動電機時,效率可達90%以上。

5)高功率因數(shù)——整個節(jié)電器拖動電機運行過程中,功率因數(shù)可達0.95左右。

6)電機軟啟動——啟動電流平滑,減小電機起動電流,杜絕了對電網(wǎng)的沖擊,延長電機壽命。

7)電子熱保護——專業(yè)的過流保護設計,有效的防止了任何情況下的電機過載,實時的保護電機。

8)維護簡單——任何故障情況下,都有明確的故障診斷及解決措施。

七、設備維護

1、及時提供與本合同設備有關的安裝、調(diào)試、運行、檢修等相應的技術指導、技術文件、技術配合等全程服務。

2、負責提供有關設備測試、各種試驗和運行后全部完整中文技術資料及圖紙。

3、保修期內(nèi)因制造商原因?qū)е碌脑O備損壞,應免費更換,驗收一年后,應繼續(xù)給予技術支持和設備維護。

4、保證及時向買方提供技術配合資料。

5、維護人力保障:我公司有專職售后工程師,負責產(chǎn)品的售后服務。并且我公司還可在客戶比較集中的地區(qū)設立辦事處,可進行針對性比較強的服務。

6、維護響應時間:收到維護通知,隨時答復,并及時趕到現(xiàn)場排除故障。

八、結(jié)束語

    利用變頻器調(diào)速是目前最佳的調(diào)速方式。傳統(tǒng)的調(diào)速、流量控制方式存在著效率低、質(zhì)量差、消耗大、故障率高等弱點。利用變頻器調(diào)速來改造落后的傳統(tǒng)調(diào)速方式,能明顯提高用電效率,同時有利于提高水泥生產(chǎn)過程的自動化水平,提高設備運轉(zhuǎn)率,降低工人勞動,從而有利于提高水泥企業(yè)競爭力。隨著變頻技術的不斷提高和水泥從業(yè)人員對其認識的不斷加深,變頻技術必將在水泥生產(chǎn)過程中有關更廣闊的應用前景。


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