风机水泵变频系统改造方案

地址：北京市海淀区西三旗桥东北金燕龙大厦15层电话：[phone]传真：[phone]邮编：100096E-mail:[e-mail]冀中股份章村矿风机水泵变频系统改造方案项目名称：章村矿风机水泵变频节电改造项目实施：北京聚融亨能源投资有限公司联系电话：[phone]建议日期：2010年6月29日目录一、应用变频器的目的…………………………………………………二、现场情况及节电效益分析………………………………………………三、节能效益分析……………………………………………………………1地址：北京市海淀区西三旗桥东北金燕龙大厦15层电话：[phone]传真：[phone]邮编：100096E-mail:[e-mail]四、系统技术方案……………………………………………………………五、变频技术参数…………………………………………………………六、变频器的基本性能和保护性能……………………………………….七、供货范围及主要元器件清单………………………………………….八、技术服务……………………………………………………………….九、公司简介……………………………………………………………….十、结束语………………………………………………………………….引言随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，带动了交流传动技术日新月异的进步。目前，电气传动技术正面临着一场历史性的革命，即交流调速取代直流调速，及计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。电机交流调速技术是当今节电、改善工艺流程以及提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速、起动和制动性能、高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为是最有发展前途的调速方式。2地址：北京市海淀区西三旗桥东北金燕龙大厦15层电话：[phone]传真：[phone]邮编：100096E-mail:[e-mail]一、应用变频器的目的1、应用变频器的必要性现场中的风机、水泵等高能耗设备，其输出功率不能随生产负荷变化而变化，只有通过改变风门、档板的开度来调整，这导致负载运行效率较低，并且有大量能量浪费在截流损失中。为了提高生产效率、降低能耗以及系统的综合可靠性，风机、水泵的驱动系统拟采用全数字交流变频器实施控制。变频调速系统是直接串联于电源与电机之间的变频调速设备，以其现场改造、安装方便以及安全、良好的运行性能正快速的替代其它调速产品，全面的进入到水泥、钢铁、化工、煤炭等行业的节能改造项目中。利用变频调速技术的目的是改变设备的运行速度，以实现调节现场工况所需压力、流量的大小，大大提高了系统的自动化程度，既满足了生产要求，又达到了节约电能，并且减少了因调节挡板而造成挡板和管道的磨损以及因经常停机检修所造成的经济损失，同时使维护量大大降低，为企业带来了可观的效益，切实响应了国家节能降耗的号召。2．应用变频器的可行性1）操作简便：采用变频调速后，无论哪种工艺条件，随时可以通过调整转速使系统运行在工艺要求的状态下工作。2）提高设备的使用寿命，大大降低维修费用及时间。3）工作强度降低：变频调速系统可由现场主控系统进行协调控制，根据运行工况按设定程序，实现对负载的转速自动控制。大大降低了劳动强度，提高了生产效率，为优化运营提供了可靠保证。4）减少了对电网的冲击：采用变频调节后，系统实现软启动，软停车等功能，电机启动电流远远小于额定电流，启动时间相应延长，对电网无大的冲击，减轻了起动机械转矩对电机机械损伤，有效的延长了电机的使用寿命。5）显著的节能效果改造后，系统效率得到提高，节约能源，为降低企业用电率提供了良好的途径。6）提高功率因数电压源型变频器功率因数可达0.96,采用变频调速系统后，无需无功补偿装置就能满足电网要求。不但提高了厂变及其它相关电气设备的利用率、而且节约了线路能量损失，节约了经费，可谓一举多得。7）完善的故障诊断和保护功能：3地址：北京市海淀区西三旗桥东北金燕龙大厦15层电话：[phone]传真：[phone]邮编：100096E-mail:[e-mail]变频器具备对电机和变频器本身完善的保护功能，如过热、过载、过流、过压、缺相、接地等，从而避免设备在不正常状态下长时间运行，保证设备不至于损坏。并且，故障信息可以准确地指示故障点。聚融亨公司推荐的变频调速系统，其优点为：实现生产能力的变负荷调节，这样，不仅解决了风门、阀门开度控制系统效率低、设备工作特性差等难以克服的缺点，而且提高了系统运行的经济性指标；更重要的是减小了因入口阀变化造成的压流损失，减轻了控制阀的磨损，降低了设备温升对设备性能的负面影响，延长设备使用寿命，节约能源，为降低用电率提供了良好的途径。二．现场情况及节电效果分析贵矿有采煤、矸石电厂、洗煤厂三个主体组成，有两个矿井。主井采用的是皮带传输机，付井是单萁笼高压绞车，开车时间较短。电厂有锅炉风机高压电机，锅炉给水泵，已经做过变频改造。洗煤厂使用的是重介工艺，具有改造潜力。洗煤厂设备类型大多是泵类、离心风机是离心式设备，典型的流体力学类具有平方转矩特性，大多数控制手段相对比较传统（风门挡板调节风量、阀门调节流量），风量风速、水量不能根据生产工艺的要求精确调整，电机做功部分消耗在风机和泵与挡板阀门之间的“顶牛”状态中，存在电能浪费。绞车设备是采煤的重要设备，也是重要的能耗设备，做好提升机的优化控制，对提高生产效率、保证设备安全运转、节能降耗具有深远的意义。目前拟改造的是3#井主扇对旋风机、、乳化液泵、矸石山绞车、洗煤厂泵类设备，配置如下：序号装入设备电压功率选用型号备注13#井对旋风机380v220kwCVF-P3-22002矸石山绞车380v132kwJPSD-1320能量回馈型4地址：北京市海淀区西三旗桥东北金燕龙大厦15层电话：[phone]传真：[phone]邮编：100096E-mail:[e-mail]（防爆）一拖二3台5洗煤厂合介泵6kv560kwHARSVERT-A06/0656精煤磁尾泵380v110CVF-P3-11007压滤入料泵380v75kwCVF-P3-07503台8中矸磁尾泵380v75kwCVF-P3-07509循环水泵380v220kwCVF-P3-2200合计改造功率19721）工频状态下的耗电量计算Pd：电动机功率；Cd：年耗电量值；U：电动机输入电压；I：电动机输入电流；cosφ：功率因子；T：年运行时间；δ：单负荷运行时间百分比电机耗电功率计算公式：Pd=3×U×I×cosφ…①累计年耗电量公式：Cd=T×∑（Pd×δ）…②根据计算公式①②，通过计算可得出工频情况下各负载的耗电量如下：计算项目单位设备名称设备工频运行功率Pd(kW)设备工频的年耗电量Cd(kW·h)设备工频的年耗电费(万元)采煤3#井对旋风机2*110kw1601305600783360矸石山绞车132kw80652800391680矸石山绞车55kw33269280161568乳化液泵125kw88718080430848洗煤厂洗煤厂合介泵560kw43035088002105280精煤磁尾泵110kw83677280406368压滤入料泵75kw58473280283968中矸磁尾泵75kw60489600293760循环水泵220kw17013872008323202）变频下单位时间耗电量计算安装变频器后,我们将风门开度调整为100%.风机原先调节方式为通过调节入口风门开度的方式，现改为调节风机的电机运行频率，改变电机的速度来达到调节的目的。根据流量、压力、轴功率与其转速的关系用文字表述为：流量与转速成正比、压力与转速的平方成正比、轴功率与转速的立方成正比。Q2/Q1=n2/n15地址：北京市海淀区西三旗桥东北金燕龙大厦15层电话：[phone]传真：[phone]邮编：100096E-mail:[e-mail]H2/H1=(n2/n1)2P2/P1=(n2/n1)3变频状态下的计算如下：P＇：风机实际轴功率；P0：风机额定轴功率；Cb：年耗电量值；Q＇：风机实际流量；Q0：风机额定流量；H＇：风机出、入口压力差；H0：风机额定风压；T：年运行时间；δ：单负荷运行时间百分比计算公式：230300''P'HHQQP…③网侧消耗功率：dbbPP'…④累计年耗电量公式：Cb=T×∑（Pb×δ）…⑤电动机效率d与电动机负荷率β之间的关系如图一所示。变频器效率b与系统负荷率β之间的关系如图二所示。01020304050607080901000102030405060708090100电动机负荷率（%）电动机效率（%）图一10203040506070809010080828486889092949698100效率（%）负载百分比HARSVERT-A系列变频典型系统效率典型系统效率图二6地址：北京市海淀区西三旗桥东北金燕龙大厦15层电话：[phone]传真：[phone]邮编：100096E-mail:[e-mail](kW)设备变频的年耗电量Cd(kW·h)设备变频的年耗电费(万元)采煤3#井对旋风机2*110kw124101836861.10矸石山绞车132kw6048960029.38矸石山绞车55kw2420196012.12乳化液泵125kw63517017.631.02洗煤厂洗煤厂合介泵560kw3522877216172.63精煤磁尾泵110kw6654182432.51压滤入料泵75kw42350227.221.01中矸磁尾泵75kw4940147224.09循环水泵220kw142116524869.91三：节能效益分析：节电率：节电率=%100)(dbdPPP、计算项目单位设备名称设备变频改造后年节电量(kW·h)设备变频改造后年节约电费（万元）设备变频改造后节电率采煤3#井对旋风机2*110kw28723217.2322%矸石山绞车132kw1632009.7925%矸石山绞车55kw673204.0425%乳化液泵125kw201062.412.0628%洗煤厂洗煤厂合介泵560kw63158437.9018%精煤磁尾泵110kw1354568.1320%压滤入料泵75kw123052.87.3826%中矸磁尾泵75kw881285.2918%循环水泵220kw22195213.3216%注：按照年运行8160小时（340天），每度电0.6元。以上计算均属于理论计算值，存在±5%的偏差。低压变频器总体尺寸：其中132kw以内尺寸(长×深×高)为1000×600×2200mm220kw尺寸包括变频器本体（柜机），和控制部分(长×深×高)为1000×600×2200mm高压变频器尺寸(长×深×高)为3300×1700×2800mm四．系统技术方案1、系统主回路控制方案根据现场情况，聚融亨公司主回路推荐如下方案。7地址：北京市海淀区西三旗桥东北金燕龙大厦15层电话：[phone]传真：[phone]邮编：100096E-mail:[e-mail]）高压变频一拖一手动旁路系统切换方