教学革新频速技艺运用在风机型载荷里的环保剖析.docx
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教学革新频速技艺运用在风机型载荷里的环保剖析
1变频调速的方法及节能原理
1.1变频调速的方法
变频调速就是通过改变输入到交流电机的电源频率,从而达到调节交流电动机的输出转速的目的。
交流电动机的输出转速:
n=60fp式中:
n电动机的输出转速;f输入的电源频率;s电动机的转差率;p电动机的极对数。
由公式可知,电动机的输出转速与输入的电源频率、转差率、电机的极对数有关。
因而交流电动机的直接调速方式主要有变极调速,转子串电阻或串极调速或内反馈电机和变频调速等。
变频调速器从电网接收工频50Hz的交流电,经为频率和幅值都可调节的交流电输出到交流电动机,实现交流电动机的变速运行。
将工频交流电变换成为可变频的交流电输出的变换方法主要有两种:
一种称为直接变换方式,又称为交交变频方式。
它是通过可控整流和可控逆变的方式,将输入的工频电直接强制成为需要频率的交流输出,因而称其为交流交流的变频方式。
另一种称为间接变换方式,又称为交直交变频方式。
它是先将输入的工频交流电通过全控/半控/不控整流变换为直流,再将直流电通过逆变单元变换成为频率和幅值都可调节的交流电输出。
1.2调速节能的原理通过流体力学的基本定律
可知:
风机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:
Q1/Q2=n1/n2H1/H2=2P1/P2=3式中:
Q1、H1、P1风机在n1转速时的流量、压力、轴功率。
Q2、H2、P2风机在n2转速时的相似工况条件下的流量、压力、轴功率。
由、、可知,风机的流量与其转速成正比,压力与其转速的平方成正比,轴功率与其转速的立方成正比。
由公式可知,在其它运行条件不变的情况下,通过下调电机的运行速度,其节电的效果是与转速成立方关系的,节电效果非常明显。
例如工况只需50%的风量或水量,则可以将电机的转速调节为额定的一半,此时电机消耗的功率仅为额定的12.5%,即理论上节能可达87.5%.
2变频调速系统与液力耦和器的比较
2.1液力耦合器存在的主要缺陷
以火力发电厂为例,火电厂一般采用液力耦合器进行风机调速的居多,由于液力耦合器本身具有如下技术缺陷,在电厂中将无法较好地满足安全生产的要求。
液力耦合器调速是属耗能型调速方式,在调速范围较大时,产生机械损耗和转差损耗,效率较低,节能效果一般。
液力耦合器是一种以液体为介质,靠液体动量矩的变化传递能量的装置,工作时是通过一导管调整工作腔的充液量,从而改变传递扭矩和输出转速来满足工况的要求,因此,对工作腔及供油系统需经常维护及检修。
液力耦合器故障时无法再用其它方法使其拖动的风机运行,必须停电检修。
采用液力耦合器时,在低速向高速运行过程中,延迟性较明显,过渡过程较长,不能快速响应。
而且这时的电流较大,如整定不好会引起跳闸,影响系统的稳定性。
液力耦合器本身控制精度差,调速范围窄,通常在40%90%之间。
电机启动时,冲击电流较大,影响电网的稳定性。
在高速运行时,液力耦合器有丢转现象,严重时会影响工作的顺利进行。
从以上情况来看,如果继续使用液力耦合器,将会制约电厂的节能降耗、降低生产成本、提高生产效率、增加企业竞争力的目的。
2.2变频器具有的优点
现很多电力企业已采用新型的大功率变频调速装置来拖动风机,取得了良好的应用效果。
与传统的液力耦合器相比具有以下优点:
电动机真正实现了软启动、软停运。
变频器供给电机的无谐波干扰的正弦波电流,峰值电流和峰值时间大为减少,可消除对电网和负载的冲击,避免产生操作过电压而损伤绝缘,延长了电动机和风机的使用寿命。
同时,有些变频器设置共振点跳转频率,避免了风机、水泵处于共振点运行的可能性,使风机、水泵工作平稳,轴承磨损减少,启动平滑,消除了机械的冲击力,提高了设备的使用寿命。
变频器的自身保护功能完善。
同原来的继电保护比较,功能更多、更灵敏。
瞬时过流保护10s,动作有效过流保护3s动作,过载保护1min动作,大大加强了对电动机的保护。
采用变频器调节,减少了档板、阀门的截流损失,且能均匀调速,满足了调峰需要,节约了大量的电能,具有显著的节电效果。
整机的运行噪音明显改善。
采用液力耦合器时,无论低速高速,由于电机均处于工频运行,整机的噪音约达90db左右,进行变频改造后,整机的运行频率下降至40Hz左右,电机的运行噪音下降,低于80db,大大改善了现场的噪音污染。
由于电机降低速度运行以及工作在高效区,电机的温升由采用液力耦合器时的59下降至44左右,电机的前后轴承温度都有相应的下降,延长了风机系统的使用寿命。
低负荷下转速降低,减少了机械部分的磨损和振动,延长了风机大修周期,日常维护保养工作量和费用也下降了,可节省大量人工费和检修费用。
调频范围在采用液力耦合器时受到限制,采用变频器后实现智能调速,系统调频范围050Hz,大大增强了工艺调节能力。
2.3变频器调速与液力耦合器调速的经济比较
某电厂在风机上用高压变频器调速替代了液力耦合器调速,改造前后进行了节能的对比,数据如下:
2.3.1采用变频器拖动风机时
高速状态P1=3cos=1.732IUcos6.340.20.96=419kW低速状态P2=3IUcos=1.7326.3180.96=187kW平均功率P=P10.8+P20.2=372kW2.3.2采用液力耦合器时高速状态P%1=3IUcos=1.7326.3520.93=527kW低速状态P%2=3IUcos=1.7326.3440.9=432kW
平均功率P%=P%10.8+P%20.2=508kW
2.3.3采用变频器和采用液力耦合器调速运行的节能率对比:
F=/P%=/508=26.17%结论:
变频改造后,风机运行效率明显提高,比液力耦合器调速节电26.17%.
3变频器节能分析
火力发电厂企业消耗的厂用电量中,75%以上的负荷为水泵和风机,它们都是经过调整门档板来实现的,不但调节质量差、响应慢,而且存在着消耗电能大的问题。
现在以风机为例加以分析。
3.1风机风量控制
送风机和引风机是火电厂中的耗电大户,其耗电量约占厂用电量的30%,占机组发电量的2%4%,因此,正确选用送风机和引风机的调节风量的方式,对火电厂的安全和经济运行有着重要的意义。
电机以定速运转,调节风机风量典型的方法是采用档板控制。
根据档板在风道中的安装位置,可分为出口档板控制和入口档板控制。
采用档板控制时,当档板关小则增加风阻,且不能宽范围调节风量,例如,要求风量在80%的情况下,电机消耗的功率约为90%,能量损失严重。
风机在变频状态下运行,保持档板全开,通过改变风机转速来调整风量。
采用变频控制时,电动机消耗的功率是3,大约50%,与其它控制相比,转速控制的节电效果十分显著。
3.2风机变频改造的节能分析
某电厂采用高压变频器在选定机组带50%、75%、100%负荷的3种工况下对两台送风机进行工频和变频两种运行方式下进行了对比。
机组运行工况和测试计算结果如1.
1送风机试验工况和测试计算结果
从1可以看出,送风机变频调节方式运行效率基本在70%80%,而工频调节方式运行效率为55%左右,变频改造后,送风机运行效率明显提高。
4结语
从以上分析可知,不论是纸厂的自备电厂,还是发电企业,还是用电设备的各行业,在风机类负载上采用变频调速技术,降低发、用电成本,节能降耗是赢得市场的前提,社会效益经济效益显著。
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