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宝米勒变频器在水泥厂变频节电改造方案

发布时间:2015/12/26

风机的用电现状 

能源是国家重要的物质,能源的供需矛盾已成为制约我国社会主义经济建设的主要因素之一。在能源问题上国务院提出“节约与开发并重”的方针,就是依靠技术进步,把节约能源以解决能源问题作为我国重要的技术经济政策。

据不完全统计,全国风机、水泵、压缩机就有1500万台电动机,用电量占全国总发电量的40~50%,这些电动机大多在低的电能利用率下运行,只要将这些电动机电能利用率提高10~15%,全年可节电300亿KW以上。

变频器用于水泥生产过程,具有明显的节能效果,是目前最先进的节能调整设备。变频调速电气传动由于其在性能上的优异表现,性价比的不断提高,也正快速取代传统的调速方式,成为水泥行业调速控制的主流。

一、 概述

    风机水泵类负载多是根据满负荷工作需求用量来选型,然而实际应用中大部分时间并非处于满负荷工作状态.由于交流电机调速很困难,常用挡风板、回流阀或开/停机时间,来调节风量或流量.同时大电机在工频状态下频繁开/停比较困难,电力冲击较大,势必造成电能损耗和开/停机时的电流冲击。采用变频器直接控制风机、泵类负载是一种最科学的控制方法,当电机在额定转速的80%运行时,理论上其消耗的功率为额定功率的(80%)3次方,即51.2%,去除机械损耗电机铜、铁损等影响,节能效率也接近40%;由于变频器可实现大的电动机的软停、软起,避免了启动时的电压冲击,减少电动机故障率,延长使用寿命,同时也降低了对电网的容量要求和无功损耗。

二、交流变频调速系统的特点:

    1、效率高,节约能源。在相同的情况下,交流变频驱动比一般直流传动方式能提高效率5%左右,比电机组供电的直流传动方式提高效率15%左右,比其它交流调速方式提高效率20%以上,节能效果显著。变频调速用于风机水泵的控制,甚至可节约电能50%以上。

    2、变频器具有和直流调速系统相同的调速平滑、方便、过载力矩和起动力矩大等优点。目前较先进的变频器的调速范围可达1:100,过载能力可达150%、60S。

    3、工/变频转换电路,保障系统的安全可靠

4、提高了运行可靠性,减少了维修工作量,降低了运行成本。

下表是变频器控制电机转速调节流量与阀门控制调节流量的电机功耗对比 

100%

108

106

107

100

流量

节能器控制

轴功率KW%

输入阀门控制

轴功率KW%

输出阀门控制轴功率KW%

理想轴功率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

从以上表可以看出变频调节电机转速取代风门挡板及阀门控制,节电效果可达20-60%。而且电机噪声小。

三、节能原理

1、罗茨风机节能 

    罗茨风机的风压是不受风机转速限制的,不论转速变化如何其风压可以保持不变。而风量则与风机转速成正比的,  即Q=KN 

    Q:表示风量 N:表示风机转速 K:为系数

    从公式可知,风量调节,完全由变频器改变电机频率达到无级变速,起到调节风量的效果。根据现场应用工艺风机的频率通常在35HZ左右,有个别时刻50HZ满风量运行,由于立窑工艺基本是一致的,因此在不同的立窑风量调节量是基本相同的,凡立窑应用变频技术都可以获40%左右的节能效果。

    罗茨鼓风机是恒转矩负载,其节电率与转速成正比即N%=△N%,虽然不比一般风机、水泵节电率更高,但因它的功率较大,而且只要炉墙不坏,是连续24小时工作的,并且开动时间亦很长。因此节电潜力大,节电费用高。

    罗茨鼓风机进行技术改造后,改变了过去以调节出口(进口)阀门开度大小的方式来调节风压或风量的生产方式,劳动强度减轻,调节的及时性好,提高了产品的合格率,单耗明显下降。

    2、离心式风机节能 

    对于离心式风机的变频调速改造同样有巨大的节能潜力。其节能效果在30~50%。 

离心式风机设备的流量与转速成正比Q∝N,压力与转速平方成正比H∝N2,功率与转速的立方成正比P∝N3(Q:表示流量;  N:表示转速 ;H:表示压力; P:表示功率 ) 

风机、水泵类负载应用节电器后的节电率一览表:

流量Q%

100

90

80

70

60

50

40

转速n(%)

100

90

80

70

60

50

40

轴功率P(%)

100

73

51

34

22

13

6.5

节电率N(%)

0

27

49

66

78

87

93.5

由上图可知,改变转速其流量线性变化的功耗则是立方关系变化,因此在调节风量或流量时如降低20%的风量或流量,功耗则会下降50%。但是必须注意,转速与压力是平方关系,当转速下降20%压力则会下降64%,因此必须要注意工艺要求压力范围不能像罗茨风机那样,不用考虑转速与风压的关系。

3、空压机的节能

空压机:现有5台110KW空压机,并且均为星三角启动。空压机输出压力要求白天不小于0.42MPa,晚间不小于0.50Mpa。6月21日下午现场实际压力0.49MPa,有约26.5%的节能空间。空压机额定排气压力为:0.8--0.85Mpa,且空压机只能通过排气调节压力,而使空压机压力波动较大,不仅能量浪费,还不利于用气设备稳定工作。

2.1.2、空压机的具体改造方案

 

根据对空压机的工况调查,我们采用一台数控节电系统控制其中两台空压机(110KW),即一拖二的控制方式,不投入变频运行的空压机仍可同时用原系统启动运行。此方式还可使两空压机轮换运行,可使设备磨损均匀,并可避免其中一台长时间不用而锈蚀。

保守估算其节电率应在15%~20%之间。

四、改造方案

1、风机:根据技术要求,采用变频调速技术,把挡风门开到最大根据生产需要工人可随时可以在现场或在电气控制室控制,只需在现场或控制室调变频器频率即可调节风量。系统可随时随意改变引风、鼓风量,以适应的变化,保持风机的正常经济运行,达到稳定控制、方便操作节约能源的目的。

2、空压机:采用变频调速技术,使空压机压力达到恒定值。

3、选粉机、熟料破碎机、斗式提升机(普通电机):使用变频器加装直流电抗器后,可防止突然失速等故障,易于现场维护,提高电机功率因数,使整个系统的运行更加安全。

五、节能效果计算

以M-57.07冷却风机(Fg4)为例,其额定功率75kw,采用输入风门控制,额定工作电流为140A;实际工作电流为88.7A折合为满功率的64%,流量为60%。若采用节电器控制时,达到同样的流量,对照前表格数据可查知所需功率仅为满功率的25%。此时的节电率为:

相对于额定功率:64%-25% = 39%

相对于当前状态:(64%-25%)/64% = 61%

    若使用YT-SKJN动力节电系统,如果风机24小时连续运行,节电率在额定功率的39%左右。以平均节电率计,设备有效运行为24小时/天、30/月。电费按1.8元/kwh计算,每月节约的电费:

 75kw×39%×24h×30×1.8元/kwh=3.8万元

此仅为单台75KW风机一个月的节能,贵公司装有大量的类似设备,其节省下来的电费应是相当可观的。

六、改造特点

1、旁路运行功能

如果节电系统需要检修或在运行过程中发生故障,电机可切换到原控制系统运行,待检修完毕后再切换回节电状态。不会影响生产的正常运行。

2   节能系统应安装有计量设施,便于节能效果的检验。

3、其他特点

1) 节约能源,绿色环保,同时降低生产成本。

2) 降低环境噪音,改善工作环境。

3)有效延长电机、工作机寿命

一方面,节能状态下,系统以满足工艺要求的最低转速运行,日历时间的机械转数有效减少,相应系统日历寿命有效延长。同时,系统软起停功能有效减小起停机械冲击,亦是延长系统寿命的重要因素。

4)高效率——节电器拖动电机时,效率可达90%以上。

5)高功率因数——整个节电器拖动电机运行过程中,功率因数可达0.95左右。

6)电机软启动——启动电流平滑,减小电机起动电流,杜绝了对电网的冲击,延长电机寿命。

7)电子热保护——专业的过流保护设计,有效的防止了任何情况下的电机过载,实时的保护电机。

8)维护简单——任何故障情况下,都有明确的故障诊断及解决措施。

七、设备维护

1、及时提供与本合同设备有关的安装、调试、运行、检修等相应的技术指导、技术文件、技术配合等全程服务。

2、负责提供有关设备测试、各种试验和运行后全部完整中文技术资料及图纸。

3、保修期内因制造商原因导致的设备损坏,应免费更换,验收一年后,应继续给予技术支持和设备维护。

4、保证及时向买方提供技术配合资料。

5、维护人力保障:我公司有专职售后工程师,负责产品的售后服务。并且我公司还可在客户比较集中的地区设立办事处,可进行针对性比较强的服务。

6、维护响应时间:收到维护通知,随时答复,并及时赶到现场排除故障。

八、结束语

    利用变频器调速是目前最佳的调速方式。传统的调速、流量控制方式存在着效率低、质量差、消耗大、故障率高等弱点。利用变频器调速来改造落后的传统调速方式,能明显提高用电效率,同时有利于提高水泥生产过程的自动化水平,提高设备运转率,降低工人劳动,从而有利于提高水泥企业竞争力。随着变频技术的不断提高和水泥从业人员对其认识的不断加深,变频技术必将在水泥生产过程中有关更广阔的应用前景。