高壓變頻器在活化石灰回轉窯引風機的應用二

-.z●通過改變風機的轉速來實現對風機的風量調節(jié)

改變風機的轉速時，風機的壓力特性曲線隨之改變，當管網阻力不變時，其特性曲線如圖：

當風機的轉速定為n1、n2、n3時，每個轉速都對應其相應的壓力特性曲線，在管網阻力R不變的情況下，工況點隨之改變?yōu)镸1、M2，其對應的流量變?yōu)镼1、Q2。

在實際中，采用高壓變頻器，內反應串級調速電機，液力耦合器等方法到達對風機轉速的調節(jié)，從而在管網阻力不變的情況下調節(jié)流量。

〔4〕風機定速運行與風機調速運行在輸出同等風量時的比擬：

當風機的額定轉速為n1，擋板全開管網壓力為R1，額定流量為Q1時，通過調節(jié)管網壓力和風機轉速的二種方法，將輸出流量改變?yōu)镼2，其運行工況的差異如下圖：

從圖中可以看出，在輸出同等流量的情況下，用擋板調節(jié)的工況點是M3，運行時壓力為Hf。用速度調節(jié)的工況點是M2，運行時壓為H2。

〔5〕兩種風量調節(jié)方法消耗能量的差異：

從上面可以看出，調節(jié)擋板與調節(jié)轉速的最大差異在于風壓，兩種運行方式風機吸收軸功率的差異為：

根據風機功率消耗的相擬性理論，得出結論：用擋板調節(jié)風量與用轉速調節(jié)風量比照，隨著實際輸出流量與風機額定流量差值的加大，其能量的消耗差異也呈平方比例系數加大。6、風機調速改造方案的調研：

〔1〕液力耦合器調速方案：

優(yōu)點：

●液力耦合器價格廉價。

●操作簡單，維修方便。

●水冷卻系統(tǒng)不需單獨安裝，可以直接使用回轉窯的水冷系統(tǒng)。

缺點：

●調速效率低，節(jié)能效果差。

●機械傳動方式，運行故障率高，且需定時加液力油。

●安裝時需加在電機與風機中間，則要重作電機根底，期間將造成生產停頓。

●當在運行中液力耦合器出現問題時，只能停產修理。

〔2〕串級調速電機調速方案：

優(yōu)點：

●價格宜中。

●可以安裝于原電機根底上。

●調速時效率高。

缺點：

●需更換電機。

●調速*圍窄，最低速只到額定的50%。

●電機為繞線式，需每年更換碳刷。

〔3〕高壓變頻器調速方案：

優(yōu)點：

●全*圍調速，啟動時間可以根據工況自行設定。

●運行效率高，功率因數高。

●技術先進，在低速運行時，電機溫升低，噪音低，增加電機壽命。

●可以頻繁啟動，保持啟動電流在電機額定電流之內。

缺點：

●價格較貴。

●操作參數較多，需對操作人員培訓?！?〕采用調速運行后節(jié)能效果計算：

●設備參數

引風機型號為GW-GR168D〔IDF〕，其性能參數為：項

目參數風機流量〔m3/H〕145658風機全壓〔Pa〕8000軸功率〔KW〕403介質密度〔Kg/m3〕0.577轉

速〔r/min〕1480

異步電動機型號為YKK450-2-4，其性能參數為項

目參數額定功率〔KW〕500額定電壓〔V〕6000額定電流〔A〕59.5額定轉速〔r/min〕1490

●回轉窯運行時的風機參數2005年2月1日—3月2日回轉窯引風機工頻運行時的測試結果如下：序號名

稱單位引風機1累計工作時間h3142風門開度%15-253窯內負壓Pa100-2004風機電流A25-355累計電耗Kw.h880206平均每小時電耗Kw.h280.32

●利用相似理論分析回轉窯引風機調速的運行數據

風機調速運行后的運行狀態(tài)關系式為：

Qa=QAn/n0

Pa=PA(n/n0

)2(ρ/ρ0)

Qb=QBn/n0

Pb=PB(n/n0

)2(ρ/ρ0)

為了方便計算，近似認為性能曲線成線性關系，即：

(Pc–Pb)/(Qc–Qb)=(Pa–Pb)/(Qa–Qb)

風機轉速與運行電流：

Ia=IA(n/n0

)3

●

根據原運行數據和以上公式計算后得出調速運行工作狀態(tài)：

序號名稱單位*1引風機1運行頻率Hz302風門開度%1003窯內負壓Pa2126.734介質密度Kg/m30.3245風機電流A8.416風機單位電耗Kw.h61.8

〔5〕調速運行后的效益估算：●根據以上計算出的調速運行狀態(tài)，定速運行單位電耗280.32Kw.h，調速運行后單位電耗61.8Kw.h，每小時節(jié)電達212.52Kw.h

●以上為在理想狀況下的單位節(jié)能，在實際運用中，考慮到設箅的效率轉換，調速裝置的損耗，還應乘以0.85的額外消耗系數，實際單位節(jié)電按180Kw.h進展計算。

●以正常年工作300天計算，其節(jié)電總量為：1，296，000Kw.h。

●以電價每Kw.h費用0.57元計算,年節(jié)約電量應達738,720元。

〔6〕最終選擇方案：

經過對以上對調速方案的論證，節(jié)能效果的計算。并對進展了上述三種方案改造過的廠家進展現場考察，并結合回轉窯實際流程的要求，綜合以上因素，選用高壓變頻器調速方案作為石灰車間回轉窯引風機調速改造方案。7、高壓變頻器性能參數：

〔1〕高壓變頻器的類型：

●高—低—高三電平高壓變頻器

●功率器件直接串聯(lián)變頻器

●多電平單元串聯(lián)疊加電壓源型變頻器

●SGCT器件串聯(lián)電流型變頻器

〔2〕變頻器類型的選擇：

●我們在選擇時除了考慮一些常規(guī)的性能指標外，還著重注意：設計上是否相對有其特點，選用的元件是否穩(wěn)定、成熟；產生的諧波分量是否符合有關標準；電源短時中斷恢復時對其影響程度；個別元件故障時能保持短時間的運行等功能。

●在以上類型中，SGCT器件串聯(lián)電流型變頻器最為先進，但是國內無法生產，均為國外產品，其中加拿大羅克韋爾公司的PowerFle*M7000系列的變頻器性能優(yōu)秀，且對現場適應能力強，但是價格過于昂貴。

●在國內，多電平單元串聯(lián)疊加電壓源型變頻器屬于最為先進，同時在現場考察中，其運行穩(wěn)定，節(jié)能效果良好，功率因數高。經過多方比擬，決定采用多電平單元串聯(lián)疊加電壓源型變頻器。

〔3〕多電平單元串聯(lián)疊加電壓源型變頻器性能：

通過對國內生產多電平單無串聯(lián)疊加電壓源型變頻器廠家的情況，并進展了比擬，最后選擇了**九洲電氣股份**。其產品特點：

●調速*轉寬，可以從零轉速到工頻轉速的*圍內進展平滑調節(jié)。

●在大電機上能實現小電流的軟啟動，啟動時間和啟動的方式可以根椐現場工況進展調整。

●頻率的調整是根據電機在低頻下的壓頻比系數進展電壓和頻率的輸出，在低轉速下，電機不僅是發(fā)熱量低，而且輸入電壓低，將使電機絕緣老化速度降低。

●串聯(lián)多重化疊加技術的應用實現了真正意義的高-高電力變換，無需降壓升壓變換，降低了裝置的損耗，提高了可靠性，解決了高壓電力變換的困難。串聯(lián)多重化疊加技術的應用還為實現純粹弦波、消除電網諧波污染開辟了嶄新的途徑。

●高功率因數，達0.95以上，無需另加功率因數補償裝置，防止了因無功帶來的罰款。

●效率高，高達96%以上，遠遠高于可控硅大功率調速裝置。

●符合IEEE519-1992標準的嚴格要求，不對電網產生諧波污染，完全無需任何濾波裝置。

●對電機不產生諧波污染，有效降低了電機的發(fā)熱量，噪聲與采用工頻供電時相近。

●轉矩脈沖很低，不會導致電機等機械設備的共振，同時也減少了傳動機構的磨損。

●輸出波形完美，失真度小于1%。

●電動機的電應力強度與采用工頻供電時相近，無需配備特殊電動機。

●與電機的連接不受電纜長度的限制。

●采用大規(guī)模門陣列CPLD電路，實現了PWM控制的高度實時性、快速性和準確性。

●兩光纖實時傳送技術，獲得了國家創(chuàng)造專利，使得控制單元與功率單元之間的通訊更加迅速、可靠。

●特別設計的H橋逆變電路，已獲得了國家專利，為系統(tǒng)運行的可靠性提供了保障。

●完善的功率單元旁通技術，已獲得了國家專利，進一步提高了系統(tǒng)運行的可靠性。

控制局部采用高性能的DSP和FPGA芯片，使得控制系統(tǒng)的性能大大提高，實現恒定V/F和恒轉矩控制，提升特性可任意設定，滿足各種機械啟動及運行的要求。

●優(yōu)秀的DSP軟件數學模型，使得系統(tǒng)運行的實時性和效率大大提高8、設備安裝系統(tǒng)調試

2005年3月，高壓變頻器在在灰車間安裝。

〔1〕系統(tǒng)回路：

●在系統(tǒng)回路中，加旁路系統(tǒng)，當變頻器故障時即可通過路繼續(xù)運行引風機。

●保持原有高壓開關保護設定。

●將水阻啟動器嵌入旁路系統(tǒng)，用于旁路運行時啟動引風機。

●根據以上的需求，的經過優(yōu)化設計分析，其主回路如圖：

圖8引風機調速系統(tǒng)圖

〔2〕變頻器安裝流程：

●根據變頻器安裝要求，做變頻器根底。

●安裝變頻器。

●做高壓聯(lián)屏電纜

●接控制連鎖線

●接入控制電源電纜

●控制回路調試完成后，連接主回電纜。

〔3〕調試流程：

●相關變頻器工作的一、二次設備安裝、組態(tài)完畢；

●變頻器柜內變壓器耐壓試驗、直流電阻測量合格；

●6KV電纜、變頻器閘刀柜內支持瓷瓶、避雷器等試驗合格；

●檢查各接線正確、緊固；

●變頻器參數設置正確；

●引風機等機務設備具備試車條件。

●閘刀閉鎖功能試驗：

主要檢查出線閘刀和旁路閘刀的機械閉鎖功能；“高壓允許合閘〞閉鎖功能；防止帶負荷拉合閘刀功能。

●靜態(tài)調試：

將變頻器控制電源送上，引風機開關處于試驗狀態(tài)。檢查“本機控制〞〔數字鍵盤控制〕、“遠方控制〞〔液晶觸摸屏控制，遠方控制箱控制〕時的開關動作狀態(tài)及變頻器面板、觸摸屏畫面上的各種狀態(tài)顯示是否正確對應。

●動態(tài)調試：

引風機開關、變頻器柜將正式通電。分別檢查“工頻旁路〞狀態(tài)以及“變頻控制〞狀態(tài)下，在變頻器面板和遠方控制箱上操作引風機、變頻器的啟、停、調是否正常，轉速、電流是否正確；在“工頻旁路〞狀態(tài)時與“變頻控制〞狀態(tài)時的轉向是否一致；在“變頻控制〞時人為模擬故障保護動作、信號是否正確。

●帶負荷試驗：

主要了解正常運行工況下引風機、變頻器的風量、電流、轉速〔頻率〕；檢查變頻器額定輸出電流時的電機轉速、變頻器頻率。9、回轉窯引風機變頻調速改造后的運行：

石灰車間回轉窯引風機于2005年3月18日用高壓變頻器調節(jié)引風機轉速方法投入生產。

〔1〕

石灰回轉窯運行參數變化：

●變頻器啟動時間設定為120秒，在啟動中電機運行平穩(wěn)，電機電流保持在60A電流之內。

●在回轉窯用木料烘窯時，引風機電機在8赫茲的頻率下運行，風機運行時極為安靜，此時的風量正可滿足木材充分燃燒，且不會使燃燒速度過快。

●最大負荷運行時，電機在25赫茲運行，風機振動大大減輕，在旁邊的電工室內已感不到明顯的風機震動。

●在進展沖窯皮或進展短時維修時，風機運行于2赫茲或停頓，不但引風機電量消耗減少，同時風量減小，使回轉窯溫度下降速度變慢，在比擬短時間內完成的不必進展噴煤加溫。

●通過變頻器頻率的準確調整，使入料和出料時窯溫保持在最正確狀態(tài)。

〔2〕引風機調速運行后的電量消耗：

●6月17日到6月23日變頻運行實測數據統(tǒng)計序號名稱單位

1累計運行時間h1442運行頻率Hz10-253風機電流A11-23.54變頻器輸入電流A6A以下5累計電耗Kw.h78486平均每小時電耗Kw.h54.5●高壓變頻改造后，引風機在滿足回轉窯負壓的情況下，風機電流明顯減少，由25A-35A降為11A-23.5A變頻器輸入電流則降到6A以下，風機平均每小時電耗也由280.32Kw.h降到54.5Kw.h，節(jié)電率為80.1%。

〔3〕高壓變頻運行后，相關設備的運行變化：

●防止了電動機啟動時對電機的沖擊損害，對電網的沖擊。

●提高了引風機的自動控制能力。

●減少了引風機和高壓除塵器的振動。

●由于轉速的降低,對風機的葉輪、軸承等壽命得以延長。

●擋風板保持全開狀態(tài)，降低了磨損，且大力矩執(zhí)行機構工作次數減少，故障率降低。10石灰車間回轉窯引風機變頻調速運行的節(jié)能與效益：

1〕引風機運行時間：

●石灰車間回轉窯生產為十二天一個生產周期，十天進展活性石灰生產，二天進展修窯。

●引風機月運轉時間：

24小時×30天×10天/12天=600小時

●引風機年運轉時間：

600小時×11月=6600小時

●引風機運行單耗節(jié)約量：

280.32Kw.h-54.5Kw.h=225.82Kw.h

●引風機月節(jié)約電量：

225.82×600=135492Kw.h

●引風機年節(jié)約電量：

225.82×6600=1490412Kw.h

●石灰車間電價是每Kw.h花費0.57元

●引風機變頻運行每小時節(jié)約電費：

225.82×0.57=128.72元

●引風機變頻運行每月節(jié)約電費：

135492×0.57=77230.44元

●引風機變頻運行年節(jié)約電費：

1490412×0.57=849534元11、完畢語