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大压转频技艺在新型泵类运用时的环保化剖析

   日期:2019-12-05     来源:互联网    作者:admin    浏览:0    评论:0    
核心提示:  1风机、泵类设备多数采用异步电动机直接驱动的方式运行,存在起动电流大,机械冲击、电气保护特性差等缺点,不仅影响设备使

  1风机、泵类设备多数采用异步电动机直接驱动的方式运行,存在起动电流大,机械冲击、电气保护特性差等缺点,不仅影响设备使用寿命,而且当负载故障时不能瞬间动作保护设备,时常出现泵损坏同时电机也被烧毁的现象。近年来,加2-采用变频调速器,易操作、免维护、控制精度高,并可以实现高功能化等特点;因而采用变频器驱动的方案开始逐步取代风门、挡板、阀门的控制方案。

  变频调速器基本原理是根据电机转速与工作输入频率成正比的关系n= 60f ( 1一S) / p(式中n、f、S、P分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数) ,通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。变频器就是基于上述原理采用交一直一交电源变换技术、电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气产品。

  引风机电机参数:额定电压: 6kV;额定功率: 220kW给水泵电机参数:额定电压: 6kV;额定功率: 280kW通过理论计算得出,变频调速器对电机速度调节后的节能效果非常显著。

  2节能对比分析

  根据流体力学知识,风机和泵类负载特性如下:流量Q与转速n一次方成正比,即Q∝n;功率P与转速n三次方成正比,即P∝n 3;功率P与流量Q三次方成正比,即P∝Q 3;

  2. 1引风机节能分析

  改造前风机的额定转速N为992rpm,现在风机的正常转速N1为740rpm,即为额定转速的740/ 992 = 75 ,根据Q∝n, P∝n 3,可推出:n 1 = Q 1 / Q n×n P 1 = ( n 1 / n n)3×P n = ( 75)3 P n = 42 P n式中, n n为额定转速, Q n为额定流量, Q 1为实际需流量, P 1为变频调节后的实际功率, P n为额定功率, n1为变频后电机需要的转速。

  变频调节节电率理论值为( Pn- P1) / Pn= 58但在实际中应扣除由于转速下降可能引起的系统效率下降等因素的影响,即便如此,节电效果还是比较显著的,这就是高压变频器在风机或水泵上应用的节电原理。因此,降低转速,流量减少,功率相应立方关系降低。根据多年的变频改造丰富经验,实际风机或水泵系统节电率根据实际运行工况一般可达到30~80(原理图如所示)。

  2. 2引风机节能计算:

  采用变频后每日节电量(采用变频后电机负荷按平均65计) :

  ( 220kW- 220kW×65)×24h= 1848度每天可实现节电量(节电率按75计) :

  1848度×75 = 1384度

  注: ( d) 1-输出端风门控制时电动机的输入功率; 2-输入端风门控制时电机的输入功率; 3-采用转差电动机、液力耦合器时电动机的输入功率; 4-变频器调速控制时变频器的输入功率。

  ( e)正方形面积-全风量时的电动机轴功率输入端风门控制。

  ( f)正方形面积-全风量时的电动机轴功率液力耦合器调速电动机调速控制。

  ( g)正方形面积-全风量时的电动机轴功率变频调速控制每日节约电费(按电费0. 4元/度计) :1384度: 0. 4元/度= 554. 4元每年节约电费: (实际运行按300天计) :554. 4元/日×300日= 166320元当采用变频调速时,可以按需要升降电机转速,改变水泵的性能曲线,使水泵的额定参数满足工艺要求,根据水泵的相似定律,变速前后给水量、出口水压、功率与转速之同关系为:

  Q 1 / Q 2 = n 1 / n 2;H 1 / H 2 = n 1 / n 2;P 1 / P 2 = ( n 1 / n 2)3;Q 1、H 1、P 1 -水泵在n 1转速时的给水量、水压、功率;Q 2、H 2、P 2 -水泵在n2转速时相似工况条件下的给水量、水压、功率。

  假如转速降低一半,即: n 2 / n 1 = 1/ 2,则P 2 / P 1 = 1/ 8,可见降低转速能大大降轴功率达到节能的目的。当转速由n降为n 2时,水泵的额定工作参数Q、H、P都降低了。但从效率曲线? Q看, Q2点的效率值与Q1点的效率值基本是一样的。即当转速降低时,额定工作参数相应降低,但效率不会降低,有时甚至会提高。因此在满足操作要求的前提下,水泵仍能在同样甚至更高的效率下工作。

  降低了转速,给水量就不再用阀门来控制,阀门始终处于全开状态,避免了由于关小阀门引起的压力损失增加,也就避免了总效率的下降,确保了能源的充分利用。

  2. 3给水泵节能计算

  发电机组按锅炉给水泵实际测量或运行记录为依据,假设给水量与阀门开度近似, j线性关系,每年按运行7000h计算,不同负荷的运行时间如下:未改变频调速时水泵功率按下式计算:P原= 1. 732×I×V×cos V是电机电压( V) ; I是电机实际运行电流( A) ;cos是功率因数,取0. 8.

  改变频率后锅炉给水泵的功率,根据相似定律,由下式计算:P变= ( Q变/ Q定)3×P额/ 1电机/ 1变频器( w)P变为水泵功率( kW) ; P额为水泵预定功率( kW)Q为实际流量:为效率一变频器效率0. 96,电机效率0. 93;给水泵节能计算:假设根据锅炉给水泵的额定流量80t/ h,实际流量60t/ h,那么节能效果为:采用调节阀门方式所消耗的功率(目前运行工况)假设是额定功率的80.

  采用变频调速时所消耗功率: P 1 / P 2 = ( n 1 / n 2)3。

  P变频= 280×( 60/ 80)3 = 118. 2kW节电率为( 280×0. 8?118. 2) / 280×0. 8= 39. 6

  3应用变频器的优点

  ( 1)节能:传动能够调整泵和风机的转速,以适应液体和气体的流速,终降低能量消耗,改善了设计中设备贮备容超过大或运行中不经常满负荷运行状况,使系统运行处于经济、理想状态。

  压力与流量关系图( 2)改善电机运行:电机电流的优化保证的电流等级输送给电机,减少电机的振动和噪音程度。

  “软起、软停”功能,延长了电机使用寿命。

  高效的性能,起动转矩高达200,能承受150的过载1min,适用于绝大多数工业环境,在变频器技术领域。

  ( 3)通过控制:标准通讯接口,可以方便地实现与上位机连续,越超强的扩展功能,在系统自动控制方面更有独到之处。

  ( 4)提高产品质量:有效的流量控制,可适应各种加工工艺条件对转印和流量的控制要求,意味着加工的质量将提高一大步。

 
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