变频改造

关键词： 炼铁 除尘 风机 高炉

变频改造（精选十篇）

变频改造 篇1

北京现代车身二工厂使用155台点焊机完成车体的焊接工作。每台点焊机均由循环水进行实时冷却, 各循环水管道逐级汇合, 最后通过一个处理中心对循环水进行冷却、过滤, 重复利用。

1. 车身工厂的循环水系统运行图见图1。

2. 车身工厂水泵房及环境条件。

车身二工厂循环水共三套循环系统: (1) 主循环系统。包含两台132kW主电机及过滤器等设备。 (2) 水冷却系统。包含两台30kW电机。 (3) 备用冷却系统。包含两台30kW电机。循环水泵房温度为10～35℃, 相对湿度为85%～90%, 符合变频器运行的环境要求。

3. 车身工厂水泵房运行原理图 (见图2) 。

二、变频控制电机的节能原理

原循环水系统水泵电机的电压恒定, 水泵时刻是以满载荷运行, 仅依靠出水管的阀门对出水的压力进行调节, 存在着能量浪费。

1. 变频控制转速的节能原理。

水循环系统中, 流量调节方法一般为阀门控制法和转速控制法两种。此前, 车身工厂一直使用流量阀对车身工厂的循环水进行流量、水压的控制。如图3所示, 当流量从QA下降到QB时, 稳定工作点由A点移到B点, 供水功率PA与OEBF区域的面积成正比。

转速调节法是通过改变水泵转速来改变水的流量及压力。管道一般处于全开状态, 如果水泵转速改变, 则压力也改变。采用转速调节法时, 压力随着转速改变而改变, 但管阻特性则保持不变。如图3所示, 当流量从QA下降到QB时稳定工作点由A点移到C点, 供水功率PB与OECH区域的面积成正比。

从图3可看出, 采用转速调节法比采用阀门调节法节约的功率△P与HCBF区域的面积成正比。由水泵特性得出以下关系:Q1/Q2=n1/n2, 即流量与转速成一次方关系;而电机实际功率与转速成三次方关系, 即P1/P2= (n1/n2) 3。由此可知, 采用转速调节法的节能效果很明显。

由电机转速公式n=60f/p, 其中, n为电机同步转速, f为供电频率, p为电机极对数, 可知电机供电频率f与转速成正比。这样, 采用变频器调速时, 变频器的输出频率与流量、压力及电机轴功率也有上述的n次方 (n=1, 2, 3) 比例关系。

2. 变频控制转速原理。

车身工厂从循环水房出来的压力设定为4.5MPa。由于ROBOT程序内设定的循环水流量为固定值7.5L/min, 因此要求循环水泵房出水压力也为固定值。这一条件可由管道内的压力传感器进行检测, 并将检测数据发送至变频器, 从而根据水压对电机的转速进行调节 (见图4) 。

3. 变频器的选用。

三菱变频器F系列专用水泵变频器型号为FR-F740-S160K-CHT, 适用电机功率范围132～160kW。

三、能源节约分析

由于无法对水泵房电机使用时间及耗电量进行单一的测算, 只能通过理论值对节约金额进行估算。水泵房电机使用情况以2009年为基准进行计算。由于水泵房电机仅在长时间停产或者定期检修清污时才停止运转。2009年水泵房电机累计停止运转12天 (国庆节设备改造6天, 春节设备改造6天) , 正常运行353天, 计8 472h。

1. 改造前耗电量计算 (2009年) 。

电机能耗=U·I·cos, U为运行电压, I为运行电流, cos为功率因数, t为运行时间。2009年耗电量为380×186×0.88×1.732÷1 000×8 472=912 668.5kW·h。

2. 变频器控制后的耗电量。

测得使用变频器后的电压为239V, 电流为183A, 耗电量=239×183×0.88×1.732÷1 000×8 472=564 762.1kW·h。

3. 节约量。

一台132kW主电机每年可节电347 906.4kW·h, 1年累计可节约19.48万元, 设备改造费用为11.4万元, 投入1年即可收回改造投资。

四、变频器控制电机的优点

1. 降低了能源消耗。

2. 使电机软启、停和降速运行, 减少了振动、噪声和磨损, 延长了电机的使用寿命和维修周期。

3. 安装了水压检测装置, 使得水压更加稳定, 增加了设备稳定性。

参考文献

[1]刘栋良, 赵光宙.交流伺服系统及其控制策略综述[J].电气时代, 2006, 2.

注塑机的变频节能改造 篇2

从50年代推出了螺杆式塑料注射成形机至今已有50多年的历史，目前在工程塑料加工业中，80%采用注射成型。塑料颗粒(ABS，聚乙烯，改型聚苯乙烯等)在注塑机料筒内进行多段加热器加热融蚀后，经螺杆搅拌增压后注射入模具腔内，保压冷却成形，完成一个工件的加工过程。对于塑料加工，注塑机完整的工艺流程为，合模--锁模—注射—保压—冷却—脱模—开模。其中保压和冷却，脱模和开模是同时进行的，即保压过程中，模具在通水冷却;在开模的过程中，模具内的脱模顶针由隐蔽处逐渐后伸出，使附注在模具上的工件脱落,开模到位后一个加工过程结束。不论大，中，小型注塑机，其工艺流程都是相同的。目前绝大多数的注塑机都是液压传动的注塑机，以上的工艺动作过程所需要的动力，均由液压系统中的油泵提供，油泵又有变量泵和定量泵之分。在注塑机工作时,一个工作周期中各个工序的负荷变化很大，液压系统所要求的流量和压力是不同的，生产油泵时已经考虑了这种变化，当液压系统需要的流量和压力变化时，油泵的供油量自动地增大或减小来与以适应，这种油泵就是变量泵，不需要再用变频器进行调速控制。广泛使用的另一种油泵是定量泵，它的供油量是恒定的，注塑机工作过程中流量和压力的变化是靠流量比例阀和压力阀来调节的，多余的油量经溢流阀流回油箱。这样，加剧了阀门和油泵的磨损，造成油温升高，电机噪声过大。另外，从注塑机的设计看，通常在设计时油泵都要留有余量，一般考虑10%~15%，但油泵的系列是有限的，往往选不到合适的油泵型号时就往上靠，存在严重的“大马拉小车“现象，造成电能的大量浪费。因此，对定量泵的注塑机进行变频调速改造，节约电能，提高经济效率具有重要的意义。

二、注塑机节能分析

根据注塑机的工艺过程，画出系统油压P与时间t的关系图如图一，由图可见，合模和脱模，开模系统所需油压较低，且时间较短;而注射，保压，冷却系统所需油压较高，且时间较长，一般为一个工作周期的40%~60%，时间的长短与加工工件有关;间歇期更短，这也与加工工件的情况有关，有时可以不要间歇期。以上的图只是一种简单的近似表示，实际上，如果注射的螺杆用油马达驱动，注射时的系统油压会高一些。注塑机加工工件的重量，从数十克到数万克不等，最大注塑机已到9克。因此，注塑机就有中，小型和大型之分，加工数十克的小工件和加工数千克的大工件一个周期的时间也是不相同的;就是对同一台注塑机，加工工件的原料不同，各段工艺流程中所需的压力和时间也是变化的。这些工艺参数的设定，是由现场技术员根据经验数据和试验的情况制定的。 从图一可见，一个周期工作流程中，负载的变化导致系统压力变化比较大，但油泵仍在50Hz运行，其供油量是恒定不变的，多余的液压油经溢流阀流回油箱，做无用功，白白地浪费了电能。对油泵进行变频调速，将定量泵改变为类似变量泵的特性。系统所需压力较高时，油泵电机50Hz运行，所需压力较小时，变频器降频运行。电机输出的轴功率与油泵的出口压力和流量的乘积正比，油泵电机转速降低后，输出轴功率降低，就可以达到有效节能，一般节电率在20%~50%。

三、注塑机变频节能调速改造方案

使用液压系统的注塑机，有立式和卧式之分。数十克的立式注塑机，油泵采用一个齿轮泵，电机的容量也较小，电器控制电路也较简单。改造时，将变频器接入电机的供电回路，再将流量比例阀的信号(0~1A)，经变换为4~20mA信号送到变频器的相应端口上，这样，随着加工过程的变化，液压油的流量也在变化。一般来说，取相对值变化较大的流量信号做控制信号较好，控制信号变化对变频器频率调节的范围大一些;而压力信号相对值变化较小，对变频器频率调节的范围小一些。如果变频器频率调节的范围不能满足工艺要求，可用变频器的功能“频率增益”来调整。注塑机专用变频器就是在通用变频器的基础增加了0~1A 信号转换环节，使用起来更方便些。 60克以上的都是卧式注塑机，60克~500克的注塑机，有的是一个油泵，也有的是二个油泵。一个油泵注塑机的改造和立式注塑机的改造是相同的。仍然是从流量比例阀取出0~1A的信号作为变频器的速度调节信号，虽然速度调节信号是由液压回路元件反馈到变频器，但调节回路中没有给定信号，因此控制还是属于开环控制方式。也是因为节能的原因，大中型注塑机的油泵可能不止一个，如三菱850-MM,1300-MM,1800-MM,2000-MM注塑机均有三个油泵。对应注塑工艺流程，在合模阶段，所需的系统压力较低，这时只有1#油泵工作，到锁模阶段所需的系统压力较高时，2#油泵再投入工作，在注射阶段所需的压力最高，三台油泵同时投入工作，脱模开模所需的压力较低，再分别停止3#，2#油泵工作，

只要开机，1#油泵就一直运行。用三台小油泵按不同的工艺阶段间断工作，比用一台大泵一直在运行要节能。具有二个以上油泵的注塑机如何改造?这里以三菱1800-MM注塑机的改造为例加以说明。三菱1800-MM 注塑机有三个45KW油泵电机，用一台变频器驱动1#油泵电机，变频器的调节信号取自注塑机流量比例阀，这样，此变频器的频率就随注塑机液压油的流量的改变而变化。另外二个油泵电机，可以分别用二台变频器驱动。不过这二台变频器对电机不进行调速，只作两位式的控制，即起动和停止。控制变频器的起动和停止信号，取自于原来该油泵电机的起动和停止信号。变频器的上限频率设定在50Hz以下，具体设定值与加工的工件尺寸，材料，料筒的温度等因素有关。如果变频器运行频率低于50Hz，就可以节能。实际上，注塑机设计时都留有余量，加工工件尺寸，材料的变化所需的油压也要随之变化。如果注射的压力过大而锁模力不足，会使工件出现飞边;若注射力不足，模具腔内塑料会注不满，工件报废;保压力不足时，工件中塑料比较厚的地方会出现收缩。

四、注意事项

1.变频器的选型

注塑机的负载性质是恒转矩类，机械特性较硬，动态特性要求较高，所以应选用注塑机专用变频器。注塑机专用变频器是在通用变频器的基础上增加了 0~1A信号转换环节，提高了使用性能。考虑到注塑工艺各阶段的时间有一定要求，变频器的加速和减速时间要短，一般为1秒，所以变频器的容量就要适当加大。

2.备用系统

注塑机进行变频节能改造时，保留原有的工频起动回路作备用，这样一旦变频器有故障，还能用工频起动油泵电机继续运行。

3.变频器信号提取点

取双比例阀的流量信号(0~1A)，经变换为4~20m的信号送到变频器的相应端口上。流量信号取相对值较大的作为控制信号，以扩大调节范围。压力信号相对值变化较小，对变频器频率的调节范围小一点。如果变频器的调节范围不能满足成形工艺的需要，可用变频器的“频率增益”功能来调整。

4.调试前注意事项

注塑机变频节能电气改造相对比较简单，但在改造前应详细了解注塑机工况，熟悉注塑机工艺流程，调试时应注意以下事项:安装前查清注塑机原有电路接线方式，包括主电路和控制电路;仔细观察注塑机工频运行是否正常，油泵马达是否经常处于过载状态;根据注塑机的模具及注塑工艺观察注塑机节电改造的潜能;控制信号线路注意正负极性不要接反;信号线与主回路线要分开布线等。

5.变频器对注塑机数字仪表的干扰

现在注塑机上广泛使用是交-直-交变频器，其输出电流中含有谐波成分，可能会对注塑机产生干扰，最易受干扰的是温度控制仪表，因此，安装变频器应做好抗干扰措施。变频器需加装输入和输出电抗器或高频磁环等;引入变频器的控制线要作屏蔽处理;机壳要可靠接地;不要使变频器的输入输出电缆与变频器的控制信号线平行或捆绑在一起;变频器安装在注塑机内部时，特别要关注通风散热。

五、调试常见问题及处理方法

由于注塑机工艺的特殊性，在改造中会遇到各种故障，以下为在注塑机变频改造中常遇到的问题及处理方法。

1.变频器频率无变化 由于变频器采用注塑机阀控电流信号进行调速，变频器运行后出现频率显示为0.0(有的变频器显示为0)现象，其主要原因为信号极性接反;信号取错;信号接线端口与参数设定不符;注塑机辅助电源故障等，出现这种故障应先查明注塑机阀控制的类别是电流信号、电压信号还是脉冲控制信号(部分机型)，及信号正负极性是否与变频器控制端子对应。

2.油泵噪音大 变频器运行后有些注塑机会发出异常的噪音，这时应判断噪声源在何处，是来自电机还是油泵，若为油泵的噪音则可能原因有:注塑机液压油过少，有空气吸入;注塑机滤油器或油路阻塞;注塑机油泵叶片磨损较严重;遇到以情况应先检查注塑机油泵，排除故障后方可运行，另外当注塑处于低速高压工作状态时，也会出现油泵噪音异常情况，这时适当提高速度信号。

六、结束语

乳化液泵站变频节能改造 篇3

乳化液泵站主要用于为煤矿井下综合机械化采煤工作面液压支架或高档工作面普采工作面单体液压支柱提供动力源。作为煤矿关键设备需要连续24小时不间断工作，为了能在短时间内获得所需压力泵始终处于高速运转状态，由溢流阀和安全阀控制压力恒定工作面设备乳化液的需求是间隔性的，泵大部分时间处于无功运行状态，从而造成资源浪费和维修成本增加。

二、改造前乳化液泵站使用中存在的问题

目前我公司在用的多是BRW200/31.5型乳化液泵站，公称压力为200L/min、公称压力位31.5MPa，配用电动机功率为125KW、电压1140/660V。当工作面设备需要供液时，泵排出的高压乳化液进入系统执行元件采面设备动作。当采面不需供液或需要供液流量较小系统压力高于设定压力时，泵排出的乳化液经卸载阀和回液管返回到泵箱的储液室，卸载阀内的单向阀关闭，高压系统与卸载回路隔断，系统维持在高压状态，处于空载运转状态。当采面液压系统的液压元件动作，液压系统压力下降至卸载阀的恢复压力时，卸载阀切断卸载回路，打开单向阀向液压系统供液。

随着综采工作的安装完成，液压支架的推溜和移架等动作都是间歇性的，每次的工作時间极短，动作时间也不固定除在动作时间需要提供高压液体外，其余多数时间液压系统执行元件都处于静止支撑状态，不需要向系统供液。但为了保证执行液压元件随时都能动作，乳化液泵站必须连续不间断运转。传统采用真空磁力启动器控制的乳化液泵站不能根据液压系统的实际需求量自动调整泵站的供液量，系统长期处于高压大流量工作状态，在工作面设备不需要高压液体时多余的液体只能通过卸载阀回流到乳化液箱，系统运转磨擦产生的热量使泵体温度升高系统内密封件老化较快造成串液和漏液，电动机和泵体一直处于全速运行状态加快了机械磨损，卸载阀频繁开启和关断直接造成寿命较短，增加维修频次和成本的投入。电动机采用直接启动方式，启动电流为电动机额定电流的4～7倍，对电网造成较大的冲击，对电网容量的要求也较高。启动产生的振动和磨擦对泵体和阀门部件的损害极大。当工作面不需要高压液体时，电动机仍然以额定转速运转，泵站长期高负荷运行浪费了大量的电能。

三、改进实施方案

如图所示，针对原控制方式存在的问题，将原矿用隔爆兼本质安全型真空电磁启动器控制乳化液泵站运行故为矿用隔爆兼本质安全型变频调速控制装置控制乳化液泵站运行。泵站高压系统出口增设压力传感器，泵体加装油温检测传感器，泵箱设置液位传感器。

四、主要控制方式

泵站电视机启动时变频调速装置从零频率逐步提升到电动机额定频率。当液压系统的实际压力P低于设定压力低限值P1时，泵站从零速开始启动迅速提升到全速运行状态保证乳化液使用需求。当液压系统乳化液需求减少系统的实际压力P高于设定压力高限值P2时，经T1时间的延时后若实际压力仍然偏高，变频器将频率降低到35HZ，若压力能满足使用要求则维持此变频运行；若实际压力P仍然在高压设定压力上限P2经T2时间的延时后，实际压力仍然偏高，变频器将频率降低到25HZ；若压力满足要求，则维持当前频率运行，若P仍大于P2经过设定延时时间（休眠时间）后，变频器将速度降为零。任何时候一旦检测到实际压力P低于设定压力下限P2时变频器立即恢复到全速运行状态，保证在最短时间内获得所需工作压力。卸载阀调整时必须保证其卸载压力略高于系统设定压力上限P2。

控制系统增设油温传感器可随时观察到泵体油温，当检测油温超过设定值时系统报警并停机提示及时检修。

控制系统加装了液位传感器可观察泵箱液位，当乳化液量低于设定下限时系统报警并停机提示及时补充液体。

四、结束语

高压变频改造外部设计 篇4

当前, 火电机组利用小时下降且参与电网调峰运行, 高压变频调速节能技术作为直接、可靠的装置节能技术手段, 已经趋于完善, 各火电厂在一系列高压变频改造中也暴露出许多问题, 造成高压变频装置投入运行后故障率高、可靠性低, 对节能效果造成影响, 甚至导致机组跳闸, 对电厂造成大的经济损失的同时, 还对电网安全稳定运行造成影响。以下针对某厂高压变频改造实施过程中遇到的问题进行分析。

2 高压变频外部设计

2.1 手、自动切换配置选择

火力发电厂中, 高压变频改造一般应用于风机 (包括轴流风机、离心风机) 和水泵, 又以引风机、一次风机和凝结水泵的应用最为普遍。改造都涉及到手自动切换的问题, 手自动切换是指从变频运行切换到工频旁路运行, 以及反向切换所使用的方式。

1) 对于凝结水泵, 因正常运行情况下只需要一台泵运行, 另一台泵长期处于备用状态, 因此为节约投资, 一般情况下按“一拖二”配置, 即一台变频器通过断路器 (隔离刀闸) 切换后可以分别带A、B泵运行 (不能同时带两台水泵) 。

该厂改造时1#、2#机组采用选取一个备用间隔作为变频器固定电源, 变频器出口经断路器分别向两台水泵供电的一次接线方式;3#、4#机组采用将现有两台水泵电源接入变频器, 使用隔离刀闸进行切换的一次接线方式。见图1、图2:

从改造实际情况及使用效果看, 图2的接线方式使用隔离刀闸进行切换, 除操作须在就地完成外, 在费用、占地等方面比图1接线具有较大的优势, 尤其占地方面, 一般情况下改造工程往往受到空间的限制难以布置。

另外, 由于运行中一般固定一台泵变频运行, 另一台泵工频备用。变频器发生轻故障时可以切换到备用泵运行进行处理, 发生重故障跳闸后也可以通过联锁启动备用泵运行, 因此对同一台泵进行工频与变频方式的自动切换是没有必要的。

综合考虑, 以图2的接线方式为优。

2) 对于一次风机或引风机, 均为“一拖一”的固定接线方式, 手动与自动切换的区别只在于变频器出入口及旁路使用隔离刀闸, 还是使用断路器, 见图3:

两者比较, 使用断路器可以实现变频和工频之间自动切换, 对变频器轻故障处理时可以不停运风机, 重故障变频器跳闸时也可以自动切换到工频运行, 从而避免风机停运造成机组负荷损失, 但投资相对较大, 且占地面积也较大;使用隔离刀闸则变频器发生轻故障时需要计划性停运风机进行处理, 发生重故障跳闸后需要工频启动时也要到就地进行倒闸操作, 因此对机组造成的负荷损失会大一些。

此外, 自动切换还存在一个更为重要的问题, 即变频自动切工频时因挡板全开, 风机出力将增大, 而另一台风机处于变频运行, 由于转速和出力的偏差, 发生“抢风”现象, 造成一次风压大幅度波动或炉膛负压波动, 威胁锅炉燃烧稳定性, 有可能造成锅炉灭火。

为了防止两台风机出力相差太多造成抢风, 需采用复杂的热工控制逻辑:在故障风机发生变频器跳闸后, 另一台一次风机变频器以一定速率升至50Hz输出, 同时入口挡板全速关到对应负荷下的开度, 到达目标值后入口挡板置手动。非故障风机提升频率后可使故障风机工频切换成功后两台风机转速一致, 是切换期间避免两台风机抢风的一个有效手段, 同时关小入口挡板, 又可以防止一次风压增加太多, 通过适当设置变频升速率时间配合入口挡板的关闭时间, 可以兼顾避免抢风和切换期间的一次风压控制。

由于上述控制过于复杂, 且改造前调研, 多家同类型机组电厂虽配置了自动切换设备和逻辑功能, 但实际运行中均未使用。结合目前国产变频器技术成熟、运行业绩良好的情况, 最终选择接线简单、控制逻辑简单的手动 (隔离刀闸) 切换方式。

2.2 冷却系统配置选择

决定高压变频装置运行稳定性的因素, 除变频装置自身制造质量外, 环境因素也有着极其重要的影响。

2.2.1 冷却系统配置方式

1) 空水冷方式。将变频器排出的热风汇集到专用风道, 引出到配电室外, 风道内增加一台增压风机, 在配电室墙壁上安装空气冷却器, 增压风机升压后的热风经空冷器冷却后回到变频配电室内循环使用, 热量由空冷器循环冷却水带走, 见图4。

2) 空调器冷却方式。即变频配电室密封, 在配电室内安装适当数量的空调器进行制冷, 从而维持房间温度。

3) 自然冷却方式。即将变频柜内热风经风道汇聚排至变频配电室外, 在配电室墙壁开孔并安装滤网, 室外自然风在变频器自带柜顶风机作用下进入室内, 形成循环冷却。此种方式不需要强制冷却手段。

2.2.2 方案对比

1) 自然冷却方式几乎没有额外工作量, 投资最省, 但变频室内温度 (即变频器冷风进风温度) 为环境温度, 夏天环境温度高或配电室周围存在热源时变频器冷却效果得不到保证。如配电室周围环境存在粉尘污染, 则大量粉尘将进入变频器内部威胁设备安全运行;此外, 如发生配电室进风滤网堵塞使进风量减小, 变频器也将得不到可靠冷却。调研中A厂采用此方式, 其变频室内及变频器柜内电子元器件均受到较严重的粉尘污染, 且发生过2次进风滤网堵塞, 变频柜内冷却风量不足导致变频器过热跳闸的事故。

2) 采用空调器冷却也可以保持室内温度恒定, 满足变频器运行要求。按照高压变频器制造厂提供的数据, 整套变频装置运行中的发热损失 (发热量, 含移相变压器和变频功率单元的发热量) 约为高压变频装置额定功率的4%, 对于同一个配电室安装多套大功率变频器的情况, 为满足制冷需要, 需安装数量众多的空调器, 如该厂3#、4#机组四台一次风机变频器即布置在一个配电室内, 其总散热损失≈4×2000 k W×4%=320k W, 因此需要配置12~13台10P空调器。这样, 空调器室外机、室内机的安装将是一件困难的事情, 并且空调器额定电功率将达到126~136k W, 空调器的耗电量也使变频器的节能效果打了折扣。此外, 使用空调器冷却对空调配电电源及空调器自身的可靠性要求也较高, 调研中A、B厂均发生过因空调电源故障, 全部空调器退出运行, 导致变频器过热跳闸的事故。

3) 配置空水冷却器时, 冷却设备均布置在配电室墙壁外侧, 不会对配电室内部布置带来困难, 且运行稳定, 维护工作量小。

经对以上几种方式综合对比, 自然冷却方式一般不予采用, 而水冷和空调制冷的选择, 应考虑变频器是否集中安装, 配电室水源接口难易程度, 以及周围环境清洁程度等因素进行综合考虑后确定。

按照上述原则, 该厂对凝结水泵变频器 (独立配电室只安装一台1000k W变频器) 采用了空调器冷却;而对一次风机 (一个配电室安装4套2000k W变频器) 和引风机 (一个配电室安装2套2700k W变频器) 则采用了空水冷方式。改造完成投入运行至今近三年, 从未发生过冷却系统故障、异常造成变频器故障或退出运行的情况。

2.3 风机反馈回路的逻辑设计

对于一次风机和引风机, 其运行反馈回路 (信号) 的可靠性极其重要。单台风机反馈消失将启动RB功能 (机组快速降负荷) , 两台风机反馈消失则将启动MFT (锅炉灭火保护) 。高压变频改造时, 一般直接取变频器内部的“运行”信号作为热控DCS风机运行反馈信号, 由于变频器内部“运行”信号受变频器元件配置和逻辑的影响, 其可靠性往往不能满足使用要求, 调研中B厂即因运行中一次风机变频器“运行”信号短时消失 (1S内) , 造成锅炉灭火。经与热工专业研究, 引入变频器工频侧电流作为反馈判断条件, 同时将MFT逻辑中两台风机变频反馈消失加上2S延时, RB逻辑也进行同样处理。见图5:

采用上述逻辑后, 在近三年的运行中, 该厂也发生过一次风机变频器“运行”信号短时消失的情况, 但未造成任何影响。改造后节能效果达到预期目标, 变频装置运行稳定, 发生过几次变频器功率单元故障, 但未影响机组负荷, 也从未造成机组熄火或跳闸事故的发生。

3 结束语

高压变频调速改造作为节能降耗有效且直接的手段之一, 改造后在降低水泵、风机单耗、节约厂用电、产生极为可观的经济效益的同时, 还在可调频率范围、动态响应速度、功率因数、工作效率以及与控制系统融合等方面具备其他调节方式 (包括现有的阀门调节) 所不能比拟的优势。因此电力系统各大火力发电厂均在积极推广应用, 然而实践中由于变频器外部设计考虑不够周详, 对变频器投运后的运行稳定性造成很大的影响, 变频器运行中故障跳闸甚至造成锅炉灭火、机组跳闸的事故屡有发生。为最大限度发挥高压变频装置的节能效益, 要在改造时采取预控措施, 完善变频器外部设计, 不给机组和系统安全运行留下隐患, 变频器改造要重视外部设计, 在充分调研的基础上, 联合电、机、热等专业对相关外部设施配置、接线 (逻辑) 进行优化和完善。

摘要：介绍了某厂对高压变频调速节能改造的经验, 对改造涉及的外部设计问题提出建议。

空压机变频节能改造分析报告 篇5

社会发展和科技进步，高效低耗生产已愈来愈受到人们关注，节能降耗，降低生产成本已迫眉睫。电力电子技术发展，变频器调速领域中应用越来越广泛。它作为一种较为成熟高科技产品，具有性能稳定，操作方便，节能效果明显等优点，越来越受到国内外工程技术人员和管理人员关注和重视。我们多方资料收集结合现场考察并与ATLAS COPCO空压机技术服务人员进一步共同论证空压机改造可行性方案，认为是切实可行。空压机改造前运行情况

设备改造前，两台空压机全部工作工频状态。压力采用两点式控制(上、下限控制)，也就是当空压机气缸内压力达到设定值上限时，空压机本身油压关闭进气阀;当压力下降到设定值下限时，空压机打开进气阀。实际用气量不可能等于实时产气量，这样就导致了空压机频繁卸载和加载，对电动机、空压机和电网造成很大冲击。再者，空压机卸荷运行时，不产生压缩空气，电动机处于空载状态，其用电量为满负载60%左右，这部分电能被白白浪费。原系统工况存问题

㈠ 主电机星-角减压起动，但起动时电流仍然很大，会影响电网供电安全及其它用电设备运行稳定。经观察空压机启动时常会引起水站变频器跳闸。

㈡ 主电机时常空载运行，属非经济运行，电能浪费严重。

㈢ 主电机工频运行致使空压机运行时噪音很大。

㈣主电机工频起动对设备冲击很大，对机械寿命有很大影响。

这种情况下，对其进行变频改造是非常必要。空压机变频改造实施方案

现场实际情况，我们决定采用用一台变频器来控制两台空压机，电气控制相互转换两台空压机变频运行，保持一台运行于工频一台运行于变频，避免了设备频繁加载与卸载，这样，既能节省设备投资，又能满足生产工艺需要。系统改造时，保留原工频系统情况下，增加变频系统，做到了工频/变频互锁切换。外部控制电路，使空压机起停操作步骤仍然如前，操作简单，安全可靠。本系统采用压力闭环调节方式，原来压力罐上加装一个压力传感器，将压力信号转换成4-20mA电信号，送到变频器内部PID调节器，调节器将信号与压力设定值进行比较运算后输出控制信号，变频器该信号输出频率，改变电动机转速，调节供气压力，保持压力恒定，使空压机始终处于节电运行状态。节能效果及综合效益分析

改造后两台空压机一年即可节省11.01万元。而整个系统改造费用约5.5万元左右，六个月即可收回成本。诚然，节能是变频改造带来一大好处，但并唯一，空压机变频改造后，还有以下优点：

(1)电动机从2Hz开始软起动，对电机、空压机、电网冲击大为减小。

(2)延长了设备使用寿命，减少了设备维修量和维护费用。

(3)进一步完善了保护功能，如热保护、过电流、过电压、欠电压、短路、缺相保护等功能。

(4)操作简单方便，运行平稳，电极、空压机温升正常，噪音、振动减小。

(5)不再频繁加载和卸载，供气压力稳定，提高了产品质量。

凝结矿用水泵电机的变频技术改造 篇6

关键词：凝结； 矿用水泵；电机；变频

中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）18-0022-02

在矿用凝结水系统中，凝结水泵是最主要的动力设备，主要是将凝汽器中的凝结水，在送入低压加热器经过加热后，然后输送到除氧器内。在矿用应用中，凝结水泵电机的实际运行状况与实际经济运行状况之间存在偏离。尤其是当机组带部分负荷的时候，将更偏离实际经济运行状况，导致机电能源严重浪费。为了减少能源的浪费，变频技术的改造不仅能够使凝结矿用水泵的运行状态稳定，而且还能够大大提高其运行的效率。

1 变频系统的优势

随着我国变频技术的逐渐发展，通过对凝结矿用水泵电機进行技术改造，在应用高压变频器以后，实现了系统的稳定运行和设备的使用寿命等方面，使系统更经济和节能。其变频系统主要由功率单元柜和控制器、高压开关柜和移相变压器所构成，一共形成18个功率单元，各功率单元的电路为单向的交-直-交逆变，并且每6个单元串联成一相，以多重化PWM控制方式进行控制。整流为二极管三相全桥，不仅电路多重化，而且脉冲数可达到36个。通过利用光纤通讯技术，确保产品具有较强的抗干扰性和可靠性。除此之外，极低的输出谐波，可以有效地对每一转进行控制。其实际的变频系统电路如下图1所示：

2 凝结矿用水泵电机的变频技术改造方案

2.1 设备的选型

由于目前高压变频器在市场中的类型较多，因此，要根据在对矿用变频器进行选择的时候，不仅要考虑变频装置的谐波输入与输出、变频器使用的时间和寿命，还要考虑变频器的功率、电机额定电流和实际应用电流、转矩过载能力、效率以及市场反应效果等指标所具有的节能效果来选择。变频器在实际的应用中会出现各种影响节能效果的情况，例如：波形输出不稳定、谐波控制差、设备可靠性低、使用时间短等，都将对实际节能效果造成影响。除此以外，考虑其变频器的价格，通过一系列比较，将采用上海西门子公司生产的PROFIBUS DP空冷型完美无谐波高压变频器进行改造。

2.2 各项指标对设备运行的影响

（1）变频装置输出的谐波量。由于凝结矿用水泵电机不属于专业的变频电机，因此，所产生的谐波量一定会对电机的使用寿命造成严重的影响，对负载输出谐波量的严控是变频技术改造的关键指标之一。变频输出侧的传感器由于主要使用的是霍尔元件，因此，对实际谐波含量无法进行检测。在凝结矿用水泵电机实现变频技术改造以后，虽然负荷电流和电机温度都有所下降，但是从表面上依然无法察觉异常发热现象，对实际谐波含量的标准仍然无法确定。煤矿企业目前只能通过对检测谐波含量硬件进行加装。在长期监控下，避免滤波电容老化和损坏影响电机运行，导致事故的发生。（2）设备对谐波量的反馈。在凝结矿用水泵电机设备进行变频技术改造以后，谐波的出现是必然的，这给煤矿企业带来了一定的影响。例如：引起电机绝缘被破坏和毁损、使电气保护和自动装置安全性受到影响等方面可靠性受到威胁。因此，必须严格控制凝结矿用水泵电机变频技术改造的过程。一旦改造完工，必须定期检测谐波含量，防止谐波污染。同时根据所测得的结果，还能鉴别设备的性能。（3）变频器的发热与散热。在凝结矿用水泵电机中，变频器装置的能耗与电机容量相比，至少40%左右都被变频器装置所占有。同时还具有非常大的发热量，由于变频器的正常运行受变频系统控制的空间和对外换热所影响，如果散热的效果不好，会直接对设备的使用寿命和使用性能造成严重影响。因此，在对变频器进行调试的时候，在不启动空调控制室和只采用轴风机散热的条件下，设备装置负荷运行一定要满足24小时，以此来检测变频器的发热与散热状况。通过实际检测我们得知，变频器上层温度为33℃左右，有较强的散热与换热功能。即使在夏季，当温度超过40℃以后，空调控制开启以后，设备也能实现正常的运行。（4）隐藏凝结水泵临界转速。由于受到设备、系统本身等因素的影响，在设备进行运转的时候，在某频率段容易出现低频振动的现象影响整个设备的运行安全。如下图2所示：

因此，在凝结矿用水泵电机实现变频技术改造以后，必须要对每个频率段的振动状况进行详细的实际检测，一旦发现与标准振动不符，就要及时在系统中进行重新设置，防止出现超标点的运行状况影响设备的正常、安全运行。

3 实际应用分析

通过实际应用证明，在凝结矿用水泵电机完成变频技术改造以后，不仅对系统的安全运行有了改善，在经济效益上也有了很大的改善。首先，工作人员对系统的调控更稳定，大大提高了系统自动调节性能。其次，水泵能够随机组负荷变化对输出功率进行调节，直接使凝结矿用水泵电机的电耗得到了减少。在除去变频装置本身的能耗上，改造后的能耗耗损要节省了27%以上，机组负荷节能方面也达到70%左右。不但降低了设备的损坏，还使变频器起到了自动保护的作用。除此之外，技术的改造在延长设备的寿命和使用率的同时，还使设备的维护费用得到了减少。

综上所述，凝结矿用水泵电机的变频技术改造除了在运行效益和直接经济效益上达到了令人满意的节能效果外，还在提高系统自动装置稳定性和维修、冲击力矩对电机损坏等方面都起到了节能的明显效果。

参考文献

[1] 崔建国，潘海滨.高压变频技术发展与应用[J].电器工业，2005.

[2] 吴贵忠.变频技术改造项目在大连开发区热电厂的应用评价[D].华北电力大学，2010.

[3] 刘阿军.变频技术在风机、水泵节能改造中的应用[J].中小企业管理与科技，2010，（9）.

出铁厂除尘电机变频改造 篇7

1 存在问题

经过一段时间的运行, 发现液力偶合器技术存在局限性, 主要表现在以下几方面。

(1) 不能很好地进行转速调节, 即使在不出铁时也保持在很高的转速, 造成能源的浪费。

(2) 频繁地调速造成液偶寿命缩短, 不能满足连续生产的需要。

(3) 电动机的效率低, 损耗大, 尤其在高炉不出铁时效率更低。

(4) 调节精度低、线性度差, 响应慢。

(5) 起动电流大, 影响电网稳定。

(6) 节能降耗较低, 维修工作量较大, 维修费用较高和改变工艺参数不方便。

基于以上原因经过反复论证, 提出对高炉1~4号除尘风机进行高压变频节能改造的方案。

2 节能效果分析

综合考虑高炉出铁厂除尘风机的在各种情况下的运行工况, 如图1。

图1中的深色区为出铁时间, 此时除尘风机工作在最高转速45Hz以上, 白色区域为工作在等待出铁时间, 此时除尘风机可以工作在一个极低的转速区间 (20Hz) 以下, 甚至0转速。按照提供的高炉除铁厂出铁的频率为每天除铁15炉, 每炉铁间隔约40分钟, 除铁时间约50~60分钟, 平均每天的间隔等待时间加起来接近600分钟, 因此综合整个除尘风机工作在高速区和低速区的趋势, 取除尘风机平均每天高速运行 (即出铁时) 为840分钟 (14个小时) , 即50Hz, 平均每天低速运行 (即间隔等待时) 为600分钟 (10个小时) , 即20HZ。除尘风机每年运行8000小时, 即330天 (11个月) 。得出除尘风机每年高速运行330×14=4620小时, 除尘风机每年低速运行330×10=3300小时。

电机效率统一按98%考虑。考虑电动机效率ηd和变频器的效率ηb, 则网侧功率损耗

节电率= (Pd-Pb) /Pd×100%

电机低速运行时的电耗分析见表1。

高速5 0 H z运行时为工频, 取功率为5 1 5 k W, 即工频时电费为5 1 5×4 6 2 0×0.5 5=1 3 3.2 4万。

使用变频后年总电费为133.24+8.7=141.94万。

使用挡板调节风量时风机的电费为515×8000×0.55=230.72万。

结论:比起目前用挡板调节风量的方式, 改用高压变频调速并将风机挡板常年100%全开的方式:每台630kW除尘风机每年节省电费为230.72-141.94=88.78万

3 技术方案及特点

(1) 对原系统的风压控制由原来的液力耦合器调节改为高压变频器调节, 即取消原液力耦合器, 而由变频器对电机本身进行调速, 最后达到调整风机入口的风量或压力为工况要求值, 电机与风机之间的连接方式及电机位置由机械定方案。

(2) 变频器设备接入用户侧高压开关和电机之间, 变频器控制接入原有的操作控制系统, 由原系统来完成正常操作。并设有旁路控制, 当变频器发生故障时可直接切换到旁路, 不影响电机使用。

(3) 根据升速时间的要求, 变频器的输出功率要求适应快速升速的要求。

(4) 根据下降的快速性要求, 在下降过程中必然存在异步电动机发电过程, 因此变频器应具有能量吸收装置。

(5) 高速、低速以及上升和下降时间可以在控制室在线更改。

4 变频器结构及特点

(1) 变频器的功率单元为模块化设计, 可以从机架上抽出移动和更换, 所有单元可以互换, 更换单元不须专用工具, 更换一个单元的时间一般小于10分钟。

(2) 逆变器侧采用高开关频率的IGBT器件, 保证良好的输出波形。

(3) 输入侧的隔离变压器能保护电机不受共模电压的影响。

(4) 整个变频系统采用空冷。

(5) 变频系统正面开门, 可靠墙布置。

5 改造后可达到的效果

为了能使除尘风机达到最佳使用效果, 在不出铁时只需很低的转速, 根本不需要满负荷运转, 利用高压变频器根据实际需要对除尘风机进行变频运行, 既保证和改善了工艺, 又达到了节能降耗的目的和效果。除尘风机是除尘净化系统的动力中枢, 一旦除尘风机不能正常运行, 不但影响生产造成巨大经济损失, 而且有可能会威胁到现场生产人员的人身安全。所以高压变频器应用于除尘风机具有以下特点。

(1) 高可靠性, 运行稳定。

(2) 调速范围大, 效率高。

(3) 节能效果显著, 大大降低吨铁电耗, 煤气回收率大大提高。

(4) 可以使电动机实现真正的软启动, 软停运, 变频器提供给电机的无谐波干扰的正弦波电流降低了电机的故障次数。同时, 变频器设置共振点跳转频率, 避免了风机长期在共振点运行, 使风机工作平稳, 风机轴承磨损减少, 延长了电机、风机的使用寿命和维修周期, 提高了风机的利用效率。

(5) 变频器自身保护功能完善, 大大加强了对电机的保护。

(6) 适应电网电压波动能力强。

(7) 同液偶相比在加速期间大大减少了噪声, 削弱了噪声污染。

6 节能实际效果计算

变频改造前后电耗及产量统计表 (表2)

6.1 2#风机节能效果

日节省电费 (12211-3582) ×0.55=4745.95元。 (每度电按0.55元/度计算)

年节省4745.95×365=1732271.75元。高于预计1732271.75-887800=844471.75元。

总体节电效果能达到 (12211-3582) /12211=70.66%。

6.2 3#风机节能效果

日节省 (12800-4555) ×0.55=4534.75元。 (每度电按0.55元/度计算)

年节省4534.75×365=1655183.75元。高于预计1655183.75-887800=767383.75元。

总体节电效果能达到 (12800-4555) /12800=64.41%。

通过以上计算可见:每年每台电机可节省电费160万元至170万元, 四台电机每年共节省电费约680万元。

7 结语

风机变频改造节能效益分析 篇8

泵与风机是把机械能转换为流体压力能和动能的通用流体机械, 在石化、冶金、电厂中使用非常普遍, 例如, 在热电厂中, 泵与风机所消耗的电能几乎占到厂用电的70~80%。提高泵与风机的效率, 合理进行节能技术改造, 是企业节能减排的重要途径。

变速调节技术是泵类和风机普遍采用的一项重要的节能措施, 变频节能改造节能效益和节能量的计算是关系到项目是否具备改造可行性的关键因素。目前, 对变频调速技术节能效果的分析, 多直接运用相似定律, 与实测节能效果存在很大误差。

本文拟分析相似定律的适用范围, 探讨切合实际的节能量计算方法, 最后通过相关改造项目检验其准确性。

2 泵与风机的相似定律

根据流体力学原理, 对同一台泵与风机, 相似工况之间的性能参数关系为:

式中Q为流量;n为转速;H对于泵为扬程, 对于风机为压头;N为功率。

如图1, A1点的流量和扬程己知为QA1和HA1, 任一与A1点相似的工况点参数为Q和H, 则:

显然这是一条过原点的抛物线, 称为相似曲线, 与A1相似的工况全在这条线上。

相似定律的前提是调节前后工况必须相似, 但泵运行时, 大多存在静扬程或背压。此时, 两种转速下的工况点不直接满足相似定律。如图1所示, 管路特性曲线为h=hp+SQ2, 原工况为A1, 对应的转速为n1。转速改变为n2之后, 泵与风机的工况点为E2, 而转速为n2时, 与A1所对应的相似工况为A2, 显然A2≠E2。

该负荷下的节能率通过计算可表示为:

该方法在计算节能量时要知道泵与风机的性能曲线、管路特性曲线, 但这些数据在现场很难得到, 因此, 在实际改造项目中难以采用。

4 基于额定流量和额定功率的计算法

对风机、水泵原采用阀门、挡板进行节流调节, 后采用变频调节, 《泵与风机节能技术》给出了一个节能量计算公式:

式中:PL、Q为水泵、风机采用挡板调节流量时的电机输入功率和流量;Pe为水泵、风机额定功率, k W;Qe为水泵、风机额定流量, m3/s。

当流量的调节范围在 (0.5-1) Qe时, 电机变频调节相比节流调节的节电率k为:

式中ηb为调速机构效率。

将式 (4) 带入式 (5) , 即可得到基于电机功率PL、Pe的变频调速相对于节流调节的节电率计算公式:

5 实例计算

某热电公司一次风机参数为:额定风量265000m³/h, 电机额定功率2400k W, 风门开度30~40%。

5.1 节电量计算

风门开度为30%, 风机运行电流为107A, 电机的功率为:

风机的额定功率与电机的额定功率差别较大, 因为在设计时电机一般会根据轴功率考虑1.05~1.30的安全系数确定, 所以用电机的额定功率除以安全系数作为风门全开时的轴功率, 这里取安全系数为1.25, 则:Pe=2400/1.25=1920 k W

将PL和Pe带入式 (3-13) , 节电率为:k=27.14%。

节电量:ΔP=PL×k=1630.85×27.14%=442.61 k W

风机在不同风门开度下的节电情况统计如表1。

5.2 节电量计算结果验证

表2和表3分别为工频和变频的实际抄表数值及平均每小时耗电量。

变频后实际节电率= (1494-1162) /1494=22.22%

由实际统计数据计算一次风机变频后的节电率为22.22%, 与理论节能量计算结果 (23.14%) 大致相符, 证明所提出的节能量计算方法是适用的。

6 总结

本文研究了泵与风机相似定律的适用性, 提出了适用于实际项目节能评价的计算方法, 并对项目实施后的节能情况进行统计, 初步验证了计算方法的可靠性, 还需在后续类似项目中进一步验证。

参考文献

[1]符永正.管路特性对泵与风机变速调节节能效益的影响[Z].中国给水排水, 1999, l (15) .

[2]李怡然.具有静扬程的水泵变频调速分析[J].能源技术, 2009, 8 (04) .

加热炉变频节能改造 篇9

关键词：加热炉,变频,串风,风量

1 概述

新钢1580两台加热炉原设计采用三用一备风机供风, 由于管路设计不合理, 在原设计上加装盲板, 采用每台加热炉两台风机运行, 存在能源浪费, 因此进行了加热炉变频改造。但加热炉变频器调试时存在串风和喘震现象, 导致变频器无法正常投入使用。通过实际操作, 发现引起串风和喘震现象的原因是用风量小于风机输出量。因为压力与电机转速成平方关系, 流量与电机转速成正比关系, 采用压力控制时设定压力为9kPa, 用风量小于8万/m3时, 风机入口风门开度为80%, 导致风机发生串风。虽然可通过开大烟道放散阀来解决串风, 但是与变频改造相违背, 造成了能源浪费。根据风机管路特性和实际情况, 解决串风问题主要就是处理多余风量的问题, 而风量可通过改变风机入口风门和电机转速来实现。变频控制就是通过改变电机转速来改变风量的, 而采用恒定压力控制时, 由于风道等特性造成管路中还没有建立相应压力, 风就从另外一个风机灌入, 从而造成串风。在现有条件下, 可通过采集用风量来选择相应的压力设定值并通过PI控制来实现变频控制。

2 硬件设计

2.1 改造电气原理

自动工频旁路接线原理如图1所示, 用真空接触器取代隔离刀闸, 智能节电系统故障停机或需要进行检修时可自动分开J1、J2, 闭合J3。电机直接接电网工频运行, 负载调节控制系统同时切换回传统的风门和阀门等控制方式。为保证检修安全也可在图1的基础上增加隔离刀闸, 从而形成明显的断开点, 保证设备及工作人员的安全。

2.2 PLC硬件组态

在每个加热炉电气PLC增加一个远程站并与变频器建立通信连接, 采用硬线控制和通信控制两种控制模式。硬线控制是通过远程站接收变频器信号和控制变频器信号, 主要有变频器启动、停止、故障、频率给定、电流反馈、频率反馈等信号;通信控制是建立Profibus网, 通过网络发送信号类似控制变频器。网络通信相关信号定义见表1。

3 控制过程

原系统控制采用管路压力设定值来控制风机入口阀门开口度, 通过调节入口阀门开口度来保证管路压力;增加变频器目的是通过控制风机转速来保证管路压力, 调试中采用固定风机入口阀门开口度来调节风机转速来控制管路压力。但这样存在风机频繁抢风造成管路压力波动大引起加热炉停炉的严重问题。考虑到加热炉的稳定运行和调试经验, 控制程序通过实际需求流量来选择相应压力设定值, 以控制入口阀门开口度和电机转速。实际需求流量与入口阀门压力值、变频器压力设定值的关系见表2。

考虑到加热炉的稳定运行压力设定最小值为7.4kPa, 变频器最低频率设定为40Hz, 调试中采用入口阀门优先动作更节能, 但调试中出现加热炉用气量突然发生大变化时易出现串风, 因此结合现场经验对入口阀门开口度进行分段限幅, 见表3。

变频器PI调节器参数根据压力设定值-实际值=偏差值来选择, 由于偏差值变化采用多组PI参数, 偏差值小时, P值小, 变频器响应慢。结合实际采用偏差值小但增大P值来提高响应, 因为偏差值大时, P值过大, 风机管路等因素会造成压力波动大。偏差值与PI参数设定见表4。

4 结束语

针对原设计管路等因素造成变频器频率降到40Hz以下, 两台风机之间存在串风现象, 导致管路压力波动大引起加热炉安全问题, 结合实际将变频器下限频率设置为40Hz, 以实现节能效果最大化, 但如果要实现更好的节能效果就必须对现有的管路进行改造。

参考文献

[1]李正吾.新电工手册上册[M].第2版.安徽:安徽科学技术出版社, 2014

[2]王树青.工业过程控制工程[M].第3版.北京:化学工业出版社, 2002

高温风机变频调速改造 篇10

高温风机在水泥生产中是举足轻重的大型设备, 其运行状况的好坏直接影响生产的正常运行。我公司一条2500t/d熟料生产线的高温风机原为液体电阻器调速, 2004年3月投产。从2006年9月至2007年6月, 高温风机因液体调速器故障停车18次, 累计造成窑系统停车时间达到194小时。2007年下半年, 公司对该高温风机进行变频调速改造, 取得了良好的运行及节能效果。

1 液体电阻调速器的缺陷

液体电阻器在运行一段时间后, 容易使冷却器结垢堵塞, 造成液温高故障, 过一段时间就需要对换热器进行清洗。液体电阻调速是属于有转差损失的低效调速方式, 其调速效率等于转速比, 即η=n2/n1=i, 式中n2为电动机串接电阻R时的转速, n1为电动机的外接电阻R=0时的转速, 其转差损失的最大值发生在2/3额定转速处, 即ΔPmax=0.148Pn, 式中Pn为电动机在额定转速时的功率。转差损失在外加电阻上以热能形式散发。转子串接的电阻值R越大, 其机械特性也越软, 即转矩很小的变化将引起转速较大的波动, 加大了操作控制的难度;在负载小时 (即转矩小时) , 其调速范围变窄。

2 改造方案的选择

目前, 大功率高压异步电动机的主要调速方式还有内反馈串极调速、液力耦合器调速及变频调速等。

内反馈串级调速是在普通绕线电动机的定子绕组同槽放置另一套绕组, 把电动机制造成内反馈串级调速电机。将该电动机部分转子能量取出以改变电动机用以产生的拖动转矩, 使主绕组从电网吸收的能量下降来实现节能。优点:可以回收转差功率, 调速效率较高, 体积小。缺点:需更换专用电机;虽采用频敏变阻启动但启动电流仍很大 (2.5～4Ie) , 对电机和电网冲击大, 启动复杂;调速范围小。液力耦合器可具有空载起动和无级调速等优点, 但其属于低效调速方式, 调速范围有限, 高速丢转约5%～10%, 低速转差损耗大, 最高可达额定功率的15%。且该调速装置必须加装在设备和电机之间, 不适合改造。

高压变频调速是通过改变定子供电频率f来改变同步转速而实现调速的, 在调速中从高速到低速都可以保持较小的转差率, 因而消耗转差功率小, 系统效率高;调速范围宽、平滑性较高、机械特性较硬;高压变频可实现电机零转速启动, 无启动冲击电流, 减轻了冲击扭振;异步电动机功率因数由变频前的0.85左右提高到变频后的0.95以上。其缺点是一次性投资较大。

通过对以上几种调速方式的比较, 最终我公司决定选用高压变频器对高温风机驱动进行改造。

3 具体实施方案

根据现场的实际情况, 高压变频器安装后, 原有的水电阻装置继续保留。高压变频器与原有的水电阻控制回路有接口, 提高系统的可靠性。高压变频驱动装置带有旁路开关 (如图1所示) , 以实现在检修变频器时, 有明显断电点, 能够保证人身安全, 同时也可手动使负载投入工频电网运行。

原理是由三个高压隔离开关QI1、QI2、QI3与原有的断路器QF组成。通过在机械上实现互锁, 保证QI2和QI3不能同时闭合。当变频运行时, QI1和QI2闭合, QI3断开;工频运行时, QI3闭合, QI1和QI2断开。当QI1、QI2闭合后, 输出变频状态信号送至水电阻二次回路, 该信号有效后通过原有水电阻二次回路, 直接短接电机转子绕组, 切除水电阻装置, 由变频器对电机实现软启动;当QI3闭合后输出工频旁路状态信号, 该信号有效后通过原有水电阻二次回路, 恢复高压电机的串水电阻调速功能, 以备高压变频器故障期间, 仍可通过原有启动回路启动设备工频运行。现场设备规格如表1所示。

4 应用效果

(1) 再未发生过因高温风机调速装置故障而造成窑系统停车的情况, 大大提高了窑运行的可靠性。

(2) 实现了电机的软启动, 调速平稳, 易于操作。

(3) 采用变频调速后, 将风门开到100%, 大大减小了风的阻力消耗, 改变了风在管道内的振动频率, 减小风机的振动, 从而减小维修成本。

(4) 改造前电机功率为1260k W, 改造后电机平均功率为980k W。节电功率:1260-980=280k W, 年节电量:280k W×24小时×310天=208.32万k Wh, 年节电效益:208.32万k Wh×0.58元/k Wh=120.8万元。

5 结束语