客联自动化

变频器在水泥厂风机节能改造 一:引言： 我国水泥厂大多数立窑低压配备135-280KW的罗茨风机，传统的风量控制方法是依靠挡板风阀进行调节。由于罗茨风机的供风量是较为恒定的，而煅烧时根据窑内的情况需要随时调节风量。当窑内需要减少风量时，是通过放风阀放走多余的风量，造成能源浪费。 水泥厂立窑煅烧熟料所耗的电能中，罗茨风机的电能占60% 左右，随着电价的调整，电费在水泥生产成本中所占的比例越来越高，因此降低鼓风机的能源消耗成为提高企业经济效益的重要一环。对罗茨风机可由变频器改变风机的供电电源频率进行无级调速来调节风量，节能效果好. 二:挡板阀门调节存在的问题 风机的传统调节方式是调节入口或出口的挡板阀门开度,以此来调节流量和压力。采用挡板阀门调节时,大量的能量消耗在挡板阀门的截流过程中。同时,介质对挡板阀门冲击较大,设备损坏情况严重。另外,挡板阀门动作迟缓,手动时人员不易操作,而且操作不当造成风机震动。挡板阀门执行机构一般为大力矩的电动执行器,故障较多,不能适应长期频繁调节,构成闭环自动控制较难,且动态性能不理想。 此外,异步电动机在直接启动时,启动电流一般达到电机额定电流的6～8 倍,对电网冲击较大,也会引起电机发热,同时强大的冲击转矩对电机和风机的机械使用寿命存在很多不利的影响。目前对风机而言,*有效的节能措施是采用变频调速来调节流量。由于风机大都为平方转矩负载,轴功率与转速大致成立方关系,所以当风机转速下降时,消耗的功率大大下降. 三:风机运行特点分析及变频改造的必要性: 由风机的运行特点可知，风机的风量与转速成正比，而风机的风压与转速的平方成正比，消耗的功率与转速的三次方成正比的特点，即：Q`/Q=n`/n , H`/H=(n`/n)2, P`/P=(n`/n)3 下图为风机风量Q与风压H及电机转速n与电机消耗功率P的关系曲线图。 H ① B H3 A H2 ② C n1 H1 n2 0 Q2 Q1 Q. 由此可知,采用变频调速降低电机转速,大大节省了电机消耗的功率. 四:变频应用的可行性分析 根据上图和风机的运行特点可知，如果采用对电机的转速进行调节，风量Q1下降到Q2，电机消耗的功率大幅度降低。以下为例，风机的入口风门开度总在40%左右，出口风门开度为100%，由此可见风机的实际风量是其额定风量的40%左右。由经验公式可知： P=〔0.4+0.6Q/Qe-(Q/ Qe)3〕*Pe 上式中，△P——节约电功率 Q ——实际风量 Qe—— 额定风量 Pe——额定功率 可计算出，40%的风量理论上可节约电功率△P为0.576 Pe,即理论节电率为57.6%。 考虑转速下降的同时电机和风机效率的降低等因素的影响，如果采用变频调速来改变风机的风量，其节能效果仍然相当明显。而且采用变频调速还具有以下特点：采用变频调速后，启动电流下降到额定电流的1~2倍，大大改善电机的启动性能，避免大电流对电机和电网的冲击。电机转速可调后，电机轴承等处机械磨损减少，降低维修工作量，提高功率因数。目前变频技术应用于风机系统中已经相当成熟，已有许多成熟的使用范例。综上所述可知，机组风机采用变频技术是可行的。 五变频器性能介绍: （1）：内设参数自动调节功能，可自动检测电动机的特性并自动设定其相关参数。 （2）：全领域的保护功能，低电压、过电压、过电流、防止电机失速，过载过热等。 (3)：标准的V/F模式，无感矢量模式，输出功率（转矩）控制模式 (4):：输出频率0.00-650.00Hz可调。 (5)：丰富的内置PID功能。 (6)：可靠性的设计方案 (7)：超强的过载能力和动芯影响速度 六:塔牌水泥厂改造案例 设备名称 功率(KW) 平均电流 消耗功率 全年节能(万度) 全年节能(万元) 使用前 使用后 使用前 使用后 1?风机 180KW 186 74.6 94 38 56 20.5 2?风机 220KW 227 91 135 54 71 25.83 塔牌水泥厂于2006年对该厂220 KW，180 KW立窑风机进行了改造，节电率高达61%。同类行业还有东南水泥厂、嘉鼎水泥厂、红日水泥厂等。塔牌泥厂在180KW，220KW风机上采用变频器前后对比表： 七:改造系统配置 (1):原系统控制不变,保留原控制系统. (2):另配置工频,变频转换柜控制,确保变频维护检修时工频启动. 具体配置如下: 水泥厂2台风机：245KW （1）：250KW变频器2台. （2）：标准控制柜一个做工变频转换。 （3）：其它附件. 八:节能分析 （1）、经济效益分析： 根据很多改造的厂的经验值,风机节能一般在30%-60%之间, 在此以节电率为40%计算。 245KW风机，计算一年节约多少电与电费： 工作电流以400安计,原工频消耗的功率为（功率因数取0.7）： P=1.732×380×400×0.7=185KW 节电功率为185KW×40%=74KW 该电机每年按350天计算(每天运行24小时),每年节约的电能： 74×24×350＝621600度 每度电按0.5元,则该台电机每年可节约电费： 621600度×0.6=37.296万元。 两台机一年节省电费：37.296万元×2＝74.59万元 （2）、其它经济效益: 《1》:改造的变频器可用8－10年左右, 改造一台变频器节约的电费相当可观. 《2》:改造变频器后,电机速度慢了,机械磨损减少,降低设备的维修费用. 《3》:可增加企业的装机容量. 《4》:降低了维修的劳动强度. 广州锐亿自动化机电设备有限公司