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解決方案

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寶米勒變頻器在水泥廠(chǎng)變頻節電改造方案

bmller 2021-04-02

風(fēng)機的用電現狀 

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(huì )主義經(jīng)濟建設的主要因素之一。在能源問(wèn)題上國務(wù)院提出“節約與開(kāi)發(fā)并重”的方針,就是依靠技術(shù)進(jìn)步,把節約能源以解決能源問(wèn)題作為我國重要的技術(shù)經(jīng)濟政策。

據不完全統計,全國風(fēng)機、水泵、壓縮機就有1500萬(wàn)臺電動(dòng)機,用電量占全國總發(fā)電量的40~50%,這些電動(dòng)機大多在低的電能利用率下運行,只要將這些電動(dòng)機電能利用率提高10~15%,全年可節電300億KW以上。

變頻器用于水泥生產(chǎn)過(guò)程,具有明顯的節能效果,是目前最先進(jìn)的節能調整設備。變頻調速電氣傳動(dòng)由于其在性能上的優(yōu)異表現,性?xún)r(jià)比的不斷提高,也正快速取代傳統的調速方式,成為水泥行業(yè)調速控制的主流。

一、 概述

    風(fēng)機水泵類(lèi)負載多是根據滿(mǎn)負荷工作需求用量來(lái)選型,然而實(shí)際應用中大部分時(shí)間并非處于滿(mǎn)負荷工作狀態(tài).由于交流電機調速很困難,常用擋風(fēng)板、回流閥或開(kāi)/停機時(shí)間,來(lái)調節風(fēng)量或流量.同時(shí)大電機在工頻狀態(tài)下頻繁開(kāi)/停比較困難,電力沖擊較大,勢必造成電能損耗和開(kāi)/停機時(shí)的電流沖擊。采用變頻器直接控制風(fēng)機、泵類(lèi)負載是一種最科學(xué)的控制方法,當電機在額定轉速的80%運行時(shí),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,節能效率也接近40%;由于變頻器可實(shí)現大的電動(dòng)機的軟停、軟起,避免了啟動(dòng)時(shí)的電壓沖擊,減少電動(dòng)機故障率,延長(cháng)使用壽命,同時(shí)也降低了對電網(wǎng)的容量要求和無(wú)功損耗。

二、交流變頻調速系統的特點(diǎn):

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

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

    3、工/變頻轉換電路,保障系統的安全可靠

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速調節流量與閥門(mén)控制調節流量的電機功耗對比 

100%

108

106

107

100

流量

節能器控制

軸功率KW%

輸入閥門(mén)控制

軸功率KW%

輸出閥門(mén)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節電機轉速取代風(fēng)門(mén)擋板及閥門(mén)控制,節電效果可達20-60%。而且電機噪聲小。

三、節能原理

1、羅茨風(fēng)機節能 

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

    Q:表示風(fēng)量 N:表示風(fēng)機轉速 K:為系數

    從公式可知,風(fēng)量調節,完全由變頻器改變電機頻率達到無(wú)級變速,起到調節風(fēng)量的效果。根據現場(chǎng)應用工藝風(fēng)機的頻率通常在35HZ左右,有個(gè)別時(shí)刻50HZ滿(mǎn)風(fēng)量運行,由于立窯工藝基本是一致的,因此在不同的立窯風(fēng)量調節量是基本相同的,凡立窯應用變頻技術(shù)都可以獲40%左右的節能效果。

    羅茨鼓風(fēng)機是恒轉矩負載,其節電率與轉速成正比即N%=△N%,雖然不比一般風(fēng)機、水泵節電率更高,但因它的功率較大,而且只要爐墻不壞,是連續24小時(shí)工作的,并且開(kāi)動(dòng)時(shí)間亦很長(cháng)。因此節電潛力大,節電費用高。

    羅茨鼓風(fēng)機進(jìn)行技術(shù)改造后,改變了過(guò)去以調節出口(進(jìn)口)閥門(mén)開(kāi)度大小的方式來(lái)調節風(fēng)壓或風(fēng)量的生產(chǎn)方式,勞動(dòng)強度減輕,調節的及時(shí)性好,提高了產(chǎn)品的合格率,單耗明顯下降。

    2、離心式風(fēng)機節能 

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

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

風(fēng)機、水泵類(lèi)負載應用節電器后的節電率一覽表:


流量Q%

100

90

80

70

60

50

40

轉速n(%)

100

90

80

70

60

50

40

軸功率P(%)

100

73

51

34

22

13

6.5

節電率N(%)

0

27

49

66

78

87

93.5


由上圖可知,改變轉速其流量線(xiàn)性變化的功耗則是立方關(guān)系變化,因此在調節風(fēng)量或流量時(shí)如降低20%的風(fēng)量或流量,功耗則會(huì )下降50%。但是必須注意,轉速與壓力是平方關(guān)系,當轉速下降20%壓力則會(huì )下降64%,因此必須要注意工藝要求壓力范圍不能像羅茨風(fēng)機那樣,不用考慮轉速與風(fēng)壓的關(guān)系。

3、空壓機的節能

空壓機:現有5臺110KW空壓機,并且均為星三角啟動(dòng)??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日下午現場(chǎng)實(shí)際壓力0.49MPa,有約26.5%的節能空間??諌簷C額定排氣壓力為:0.8--0.85Mpa,且空壓機只能通過(guò)排氣調節壓力,而使空壓機壓力波動(dòng)較大,不僅能量浪費,還不利于用氣設備穩定工作。

2.1.2、空壓機的具體改造方案

根據對空壓機的工況調查,我們采用一臺數控節電系統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(shí)用原系統啟動(dòng)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(cháng)時(shí)間不用而銹蝕。

保守估算其節電率應在15%~20%之間。

四、改造方案

1、風(fēng)機:根據技術(shù)要求,采用變頻調速技術(shù),把擋風(fēng)門(mén)開(kāi)到最大根據生產(chǎn)需要工人可隨時(shí)可以在現場(chǎng)或在電氣控制室控制,只需在現場(chǎng)或控制室調變頻器頻率即可調節風(fēng)量。系統可隨時(shí)隨意改變引風(fēng)、鼓風(fēng)量,以適應的變化,保持風(fēng)機的正常經(jīng)濟運行,達到穩定控制、方便操作節約能源的目的。

2、空壓機:采用變頻調速技術(shù),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,易于現場(chǎng)維護,提高電機功率因數,使整個(gè)系統的運行更加安全。

五、節能效果計算

以M-57.07冷卻風(fēng)機(Fg4)為例,其額定功率75kw,采用輸入風(fēng)門(mén)控制,額定工作電流為140A;實(shí)際工作電流為88.7A折合為滿(mǎn)功率的64%,流量為60%。若采用節電器控制時(shí),達到同樣的流量,對照前表格數據可查知所需功率僅為滿(mǎn)功率的25%。此時(shí)的節電率為:

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(dòng)力節電系統,如果風(fēng)機24小時(shí)連續運行,節電率在額定功率的39%左右。以平均節電率計,設備有效運行為24小時(shí)/天、30/月。電費按1.8元/kwh計算,每月節約的電費:

 75kw×39%×24h×30×1.8元/kwh=3.8萬(wàn)元

此僅為單臺75KW風(fēng)機一個(gè)月的節能,貴公司裝有大量的類(lèi)似設備,其節省下來(lái)的電費應是相當可觀(guān)的。

六、改造特點(diǎn)

1、旁路運行功能

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

2、   節能系統應安裝有計量設施,便于節能效果的檢驗。

3、其他特點(diǎn)

1) 節約能源,綠色環(huán)保,同時(shí)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(cháng)電機、工作機壽命

一方面,節能狀態(tài)下,系統以滿(mǎn)足工藝要求的最低轉速運行,日歷時(shí)間的機械轉數有效減少,相應系統日歷壽命有效延長(cháng)。同時(shí),系統軟起停功能有效減小起停機械沖擊,亦是延長(cháng)系統壽命的重要因素。

4)高效率——節電器拖動(dòng)電機時(shí),效率可達90%以上。

5)高功率因數——整個(gè)節電器拖動(dòng)電機運行過(guò)程中,功率因數可達0.95左右。

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

7)電子熱保護——專(zhuān)業(yè)的過(guò)流保護設計,有效的防止了任何情況下的電機過(guò)載,實(shí)時(shí)的保護電機。

8)維護簡(jiǎn)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(shí)提供與本合同設備有關(guān)的安裝、調試、運行、檢修等相應的技術(shù)指導、技術(shù)文件、技術(shù)配合等全程服務(wù)。

2、負責提供有關(guān)設備測試、各種試驗和運行后全部完整中文技術(shù)資料及圖紙。

3、保修期內因制造商原因導致的設備損壞,應免費更換,驗收一年后,應繼續給予技術(shù)支持和設備維護。

4、保證及時(shí)向買(mǎi)方提供技術(shù)配合資料。

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

6、維護響應時(shí)間:收到維護通知,隨時(shí)答復,并及時(shí)趕到現場(chǎng)排除故障。

八、結束語(yǔ)

    利用變頻器調速是目前最佳的調速方式。傳統的調速、流量控制方式存在著(zhù)效率低、質(zhì)量差、消耗大、故障率高等弱點(diǎn)。利用變頻器調速來(lái)改造落后的傳統調速方式,能明顯提高用電效率,同時(shí)有利于提高水泥生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化水平,提高設備運轉率,降低工人勞動(dòng),從而有利于提高水泥企業(yè)競爭力。隨著(zhù)變頻技術(shù)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(shù)必將在水泥生產(chǎn)過(guò)程中有關(guān)更廣闊的應用前景。


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