热电厂风机节能改造方案

热电厂风机节能改造方案作者:不详来源:网上收集更新日期：2010-1-25阅读次数：9一、引言锅炉选用配套风机容量时，均是按锅炉最大蒸发量予以考虑，且留有20%风压和20%流量裕量。这就是说，锅炉全载运行，其风门开度会是100%，最多仅能达到80%左右，锅炉季节不同负荷量也会相应变化。此外，风机选用其配套电动机时，也留有一定裕量。锅炉正常运行中，其电动机总是处于不全载情况下运行。，对锅炉风机节能改造具有十分重要经济意义。风机系统中流量调节常采用改变挡板开度方式，挡板上产生了附加压力损失。浪费了大量能源。采用变频调速技术改造风机系统，可以节约能源，使系统运行更加合理可靠。二、变频器工作原理及技术规范1、变频器原理介绍变频器是利用电力半导体器件通断作用将工频电源变换为另一频率电能控制装置。低压变频器主要采用交—直—交方式，先把工频交流电源整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制交流电源以供给电动机。变频器电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。变频器可以自由调节电机速度。如图1为变频器内控制电路框图。图1变频器内控制电路框图2、变频器技术规范控制控制方法空间电压矢量控制方式频率设定分辩率数字:0.01Hz(100Hz以下),0.1Hz(100Hz以上)模拟:0.05Hz/50Hz,输出频率范围:0–300Hz频率精度数字:最大输出频率0.01%模拟:最大输出频率0.1%V/F比率线性,平方根,任意V/F过载能力额定电流150%-1分钟,额定电流200%-0.5秒。(特性与时间成反比)转矩补偿手动转矩补偿(0-20%),自动转矩补偿运行输入信号运行方式键盘/端子/RS485通讯频率设定模拟:0-10V/4-20mA/,子板另外端口(0-10V/4-20mA)数字:键盘/RS485通讯启动信号正转,反转多段速度至多可以设定8个速度(使用多功能端子)加减速时间0-6000秒，加减速时间可切换加减速方式:线性,S型紧急停止中断变频器输出寸动慢速运行自动运行设定参数自动运行(7段速度)故障复位当保护功能处于有效状态时，可以自动复位故障状态。输出信号运行状态频率检测等级，过载报警，过电压，欠电压，变频器过热，运行，停止，恒速，自动程序运行故障输出触点输出–交流250V1A,直流30V1A模拟输出从输出频率，输出电流，输出电压，直流电压中选择(输出电压:0-10V)运行功能直流制动，频率限制，跳频，滑差补偿，反转保护，PID控制等保护功能变频器保护过电压，欠电压，过电流，保险丝断，接故障，变频器过热，电机过热，缺相，过载保护，外部故障1,2，通讯错误，速度指令丢失，硬件故障，选件错误等。变频器报警堵转防护，过载报警，温度传感器故障。瞬间掉电小于15毫秒：连续运行大于15毫秒：允许自动重新启动显示键盘运行信息输出频率，输出电流，输出电压，设定频率，运行速度，直流电压错误信息当故障保护时运行状态，保存有3个故障历史信息。环境环境温度-10℃～40℃储存温度-20℃～65℃环境湿度最大90%RH.(不结露)高度/振动1,000m以下，5.9m/秒²(=0.6g)以下应用点无腐蚀气体、易燃气体、油雾或粉尘及其它冷却方式强制风冷三、节能分析变频调速技术基本原理是电机转速与工作电源输入频率成正比关系：n=60f（1-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）；改变电动机工作电源频率达到改变电机转速目。流体力学基本定律可知：风机、泵类设备均属平方转矩负载，其转速n与流量Q，压力H以及轴功率P具有如下关系：Q∝n，H∝n2，P∝n3；即，流量与转速成正比，压力与转速平方成正比，轴功率与转速立方成正比。如下图示为压力H-流量Q曲线特性图:风机、泵类管路特性曲线R1工作时，工况点为A，其流量压力分别为Q1、H1，此时风机、泵类所需功率正比于H1与Q1乘积，即正比于AH1OQ1面积。工艺要求需减小流量到Q2，实际上增加管网管阻，使风机、泵类工作点移到R2上B点，压力增大到H2，这时风机、泵类所需功率正比于H2与Q2乘积，即正比于BH2OQ2面积。显然风机、泵类所需功率增大了。这种调节方式控制简单、但功率消耗大，不利于节能，是以高运行成本换取简单控制方式。n1-代表电机额定转速运行时特性；n2-代表电机降速运行n2转速时特性；R1-代表风机、泵类管路阻力最小时阻力特性；R2-代表风机、泵类管路阻力增大到某一数组时阻力特性。若采用变频调速，风机转速由n1下降到n2，这时工作点由A点移到C点，流量仍是Q2，压力由H1降到H3，这时变频调速后风机所需功率正比于H3与Q2乘积，即正比于CH3OQ2面积，由图可见功率减少是明显。风机、泵类设备采用变频调速后节能效果，通常采下两种方式进行计算：若采用变频调速，风机转速由n1下降到n2，这时工作点由A点移到C点，流量仍是Q2，压力由H1降到H3，这时变频调速后风机所需功率正比于H3与Q2乘积，即正比于CH3OQ2面积，由图可见功率减少是明显。下表为贵公司锅炉风机具体运行参数情况：设备名称电机功率风门开度运行电流额定电流1#炉一次风机90KW46．8%100A170A1#炉二次风机75KW51．5%90A150A2#炉一次风机250KW58%300A480A2#炉二次风机75KW60%100A150A3#炉一次风机90KW47．3%100A170A3#炉二次风机75KW59%95A150A4#炉一次风机185KW40．5%230A350A4#炉二次风机110KW30%100A210A节能效果计算风机、泵类设备采用变频调速后节能效果，风机平方转矩负载关系式：P/P0=（n/n0）3计算（P0额定转速n0时功率；P为转速n时功率）。1#炉一次风机90KW，风门开度46.8%，运行电流100A，则节电率为1-（0.468）3-(170-100）/170=47%，变频器本身损耗节电率保守值可达到40%，则年节约电费（风机效率以0.8，每年运行7000小时，电费0.445元计算）90*40%*0.8*7000*0.445=89700元。1#炉二次风机75KW，风门开度51.5%，运行电流90A，则节电率为1-（0.515）3-(150-90）/150=46%，变频器本身损耗节电率保守值可达到40%，则年节约电费（风机效率以0.8，每年运行7000小时，电费0.445元计算）75*40%*0.8*7000*0.445=74760元。同样计算方法可2#炉一次风机节电率为35%，年节约电费218050元。2#炉二次风机节电率为33%，年节约电费61670元。3#炉一次风机节电率为40%，年节约电费89700元。3#炉二次风机节电率为34%，年节约电费63540元。4#炉一次风机节电率为50%，年节约电费230500元。4#炉二次风机节电率为45%，年节约电费123300元。总计：89700+74760+218050+61670+89700+63540+230500+123300=951220四、改造前设备工况贵公司设备是调节挡风板和阀门开启角度机械调节方法来满足不同用风量，这种操作方式缺点是:（1）电机及风机转速高，负荷强度重，电能浪费严重；（2）调节精度差，控制不精确；（3）电气控制直接起动，启动时电流对电网冲击大，需要电源（电网）容量大，功率因素较低；（4）起动时机械冲击大,设备使用寿命低；（5）电气保护特性差，当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备等。采用变频器可实现大电动机软停、软起，避免了启动时电压冲击，减少电动机故障率，延长使用寿命，同时也降低了对电网容量要求和无功损耗。五、变频改造方案变频柜具有工/变频切换功能，系统各台电机均由相应变频器驱动，变频器出现故障时可选择工频启动，以保证生产连续性。变频可以DCS(4-20mA)信号调节电机转速，也可以采用电位器调节电机转速，还可以DCS中显示电机运行转速和电流运行电流。变频柜控制电气图如下：图3工/变频切换图六、变频柜材料及价格设备名称型号数量单价金额备注变频器CDI9000-G250T415085050850变频器CDI9000-G185T413465034650变频器CDI9000-G110T412048020480变频器CDI9000-G90T421710034200变频器CDI9000-G75T431508045240断路器CDM1-630A27101420断路器CDM1-315A34301290断路器CDM1-225A3190570接触器CJ20-630A412004800接触器CJ20-400A25601120接触器CJ20-250A105025020转换开关LW5-16D/2830240按钮LAY7GN3215480指示灯LD11-22380V3210320电抗器直流610006000信号转换器YDL-DV83002400电流变送器（0-5A）-（4-20MA）83002400电流表42L6-/5845360电压表42L6-450V845360互感器BH0.66-/5850400柜体GGD-8006180010800附件线材，附材，铜排88006400合计￥229800.00大写：贰拾贰万玖仟捌佰圆整七、总结采用变频器控制将有以下诸多优点：(1)、采用变频器控制电机转速，取消挡板调节，降低了设备故障率，节电效果显著；(2)、采用变频器控制电机，实现了电机软启动，延长了设备使用寿命，避免了对电网冲击；(3)、电机将低于额定转速状态下运行，减少了噪声对环境影响；(4)、具有过载、过压、过流、欠压、电源缺相等自动保护功能；(5)、变频具有工/变频切换功能，能够保证生产连续性。实践证明，变频改造具有显著节电效果，是一种理想调速控制方式。既提高了设备效率，又满足了生产工艺要求，还大大减少了设备维护、维修费用，另外当采用变频调速时，变频装置内直流电抗器能很好改善功率因数，也可以为电网节约容量。直接和间接经济效益十分明显。