易驅(qū)水泥廠風(fēng)機水泵變頻改造方案
變頻器用于水泥生產(chǎn)過程,具有明顯的節(jié)能效果,是目前最先進(jìn)的節(jié)能調(diào)整設(shè)備｡變頻調(diào)速電氣傳動由于其在性能上的優(yōu)異表現(xiàn),性價比的不斷提高,也正快速取代傳統(tǒng)的調(diào)速方式,成為水泥行業(yè)調(diào)速控制的主｡
一､概述
風(fēng)機水泵類負(fù)載都是根據(jù)滿負(fù)荷工作需用量來選型,實際應(yīng)用中大部分時間并非工作于滿負(fù)荷狀態(tài),由于交流電機調(diào)速很困難｡常用擋風(fēng)板､回流閥或開/停機時間,來調(diào)節(jié)風(fēng)量或流量,同時大電機在工頻狀態(tài)下頻繁開/停比較困難,電力沖擊較大,勢必造成電能損耗和開/停機時的電流沖擊｡采用變頻器直接控制風(fēng)機､泵類負(fù)載是一種最科學(xué)的控制方法,當(dāng)電機在額定轉(zhuǎn)速的80%運行時,理論上其消耗的功率為額定功率的(80%)2次方,即51.2%,去除機械損耗電機銅､鐵損等影響｡節(jié)能效率也接近40%,同時也可以實現(xiàn)閉環(huán)恒壓控制,節(jié)能效率將進(jìn)一步提高｡由于變頻器可實現(xiàn)電動機的軟停､軟起,避免了啟動時的電壓沖擊,減少電動機故障率,延長使用壽命,同時也降低了對電網(wǎng)的容量要求和無功損耗｡
二､交流變頻調(diào)速系統(tǒng)（變頻器）的特點:
1､效率高，提高功率因素，節(jié)約能源：在相同的情況下.變頻器驅(qū)動比一般直流傳動方式能提高效率5%左右,比電動機一發(fā)電機組供電的直流傳動方式提高效率15%左右,比其它交流調(diào)速方式提高效率20%以上,節(jié)能效果顯，變頻器用于風(fēng)機水泵上調(diào)速控制,甚至可節(jié)約電能50%以上｡
2､ED2003系列風(fēng)機水泵型變頻器具有和直流調(diào)速系統(tǒng)相同的調(diào)速平滑､方便､超載力矩和起動力矩大等優(yōu)點｡目前較先進(jìn)的變頻器的調(diào)速范圍可達(dá)1:100,超載能力可達(dá)120%､60秒｡
3､系統(tǒng)的控制精度和響應(yīng)速度均優(yōu)于工頻傳動指標(biāo)和水平｡
4､工/變頻轉(zhuǎn)換電路,保障系統(tǒng)的安全可靠
5､提高了運行可靠性.減少了維修工作量，降低了運行成本，降低了水泥產(chǎn)品成本及提高了產(chǎn)品品質(zhì)｡
三､節(jié)能原理
羅茨風(fēng)機節(jié)能：羅茨風(fēng)機的風(fēng)壓是不受風(fēng)機轉(zhuǎn)速限制的,不論轉(zhuǎn)速變化如何其風(fēng)壓可以保持不變｡而風(fēng)量則與風(fēng)機轉(zhuǎn)速成正比的,即：Q=KN
Q:表示風(fēng)量N:表示風(fēng)機轉(zhuǎn)速K:為系數(shù)
從公式可知,風(fēng)量調(diào)節(jié),完全由變頻器改變電機頻率達(dá)到無級變速,起到調(diào)節(jié)風(fēng)量的效果｡根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用工藝，風(fēng)機的最低頻15HZ,通常在35HZ左右,有個別時刻50HZ滿風(fēng)量運行,由于立窯工藝基本是一致的,因此在不同的立窯風(fēng)量調(diào)節(jié)量是基本相同的,凡立窯應(yīng)用變頻技術(shù)都可以獲40%左右的節(jié)能效果｡
羅茨鼓風(fēng)機個恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,其節(jié)電率與轉(zhuǎn)速降成正比即N%=△N%,雖然不同于一般風(fēng)機､水泵節(jié)電率更高,但因它的功率較大,而且只要爐墻不壞,是連續(xù)24小時工作的,并開動時間亦很長｡因此節(jié)電潛力大,節(jié)電效果好｡
羅茨鼓風(fēng)機進(jìn)行技術(shù)改造后,改變了過去以調(diào)節(jié)出口(進(jìn)口)閥門開度方式來調(diào)節(jié)風(fēng)壓或風(fēng)量的生產(chǎn)方式,勞動強度減輕,調(diào)節(jié)的及時性好,提高了產(chǎn)品的合格率,能耗明顯下降｡
離心式風(fēng)機､泵類設(shè)備的流量與轉(zhuǎn)速成正比：Q∝N
壓力與轉(zhuǎn)速平方成正比：H∝N²
功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比：P∝N³
(Q:表示流量風(fēng)量/N:表示轉(zhuǎn)速H:表示壓力P:表示功率)
改變轉(zhuǎn)速其流量線性變化而功耗則是立方關(guān)系變化,因此在調(diào)節(jié)風(fēng)量或流量時如降低20%的風(fēng)量或流量,功耗則會下降50%｡但是必須注意,轉(zhuǎn)速與壓力是平方關(guān)系,當(dāng)轉(zhuǎn)速下降20%壓力則會下降64%,因此必須要注意工藝要求壓力范圍不能象羅茨風(fēng)機那樣,不用考慮轉(zhuǎn)速與風(fēng)壓的關(guān)系｡
離心風(fēng)機､泵類設(shè)備傳統(tǒng)的風(fēng)量､流量控制的,大量的能源耗在風(fēng)門或截流閥的阻力上,風(fēng)門或截流閥控制流量的功耗與流量關(guān)系:P=P0+K•QQ:表示流量K:為系數(shù)P:表示功耗P0:表示基本功率｡
由上圖(右)比較風(fēng)門或截流閥控制與變頻調(diào)速調(diào)節(jié),可以看到在流量變化范圍,采用變頻調(diào)速的方法具有很大的節(jié)能潛力,因此在水泥廠的供水泵或其它離心風(fēng)機上進(jìn)行變頻改造同樣會取得很大的節(jié)能效果｡
變頻系統(tǒng)特點：變頻節(jié)能技術(shù)在水泥廠應(yīng)用后不但節(jié)省了電費支出(節(jié)電率可達(dá)20-50%),提高了產(chǎn)品質(zhì)量,也增加了使用上的靈活性,對不同工藝性要求適應(yīng)性更強｡
避免電機啟動時電流沖擊大和電網(wǎng)電壓降低,可明顯減少風(fēng)機葉輪､機殼及軸承的磨損,延長檢修換件周期和設(shè)備使用壽命,節(jié)約維修費｡
四、工況描述
1、貴廠水泥窯爐羅茨風(fēng)機1臺，具體情況是：
風(fēng)機型號功率額定電壓額定電流功率因素運行電壓
羅茨風(fēng)機JS127-6185KW380V340A0.85380V
極對數(shù)啟動方式運行電流流/風(fēng)量調(diào)節(jié)方式閥門/擋板開度調(diào)節(jié)要求
6極自耦降壓啟動90～200A10萬m³/分鐘風(fēng)門調(diào)節(jié)全開時最大滿足生產(chǎn)
五､ 改造方案
根據(jù)技術(shù)要求,本方案采用變頻調(diào)速技術(shù),把擋風(fēng)門開的最大,根據(jù)生產(chǎn)需要人工可隨時在現(xiàn)場､也可在電氣控制室控制,只需調(diào)節(jié)電位器即可調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速｡系統(tǒng)可隨時隨意改變引風(fēng)､鼓風(fēng)量以適應(yīng)變化,保持風(fēng)機的正常經(jīng)濟(jì)運行,并達(dá)到穩(wěn)定控制､方便操作､節(jié)約能源的目的，根據(jù)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，具體技改措施如下：
1、水泥窯爐羅茨風(fēng)機改造：為185KW羅茨風(fēng)機進(jìn)行相應(yīng)匹配的變頻節(jié)電設(shè)備改造
風(fēng)機羅茨風(fēng)機
額定功率185KW
額定電壓380V
額定電流340A
匹配變頻器ED2003-4T1850FP
風(fēng)門開度100%80%75%60%10~30%
預(yù)計節(jié)電率025％以上35％以上40％以上50％以上
六 投資回報預(yù)算：00
按每天開機24小時，每月28天，電費0.6元/KWh，平均節(jié)電率為30%來計算，每月能節(jié)省的電費為：185×24×28×0.6×0.3＝22377.5元/月； 從而算出投資變頻節(jié)電改造回報期約為：111000/22377.5≈5（個月），即5個月左右就能收回投資成本。
七､結(jié)束語
利用變頻器調(diào)速是目前最佳的調(diào)速方式.傳統(tǒng)的調(diào)速､流量控制方式存在效率低､質(zhì)量差､消耗大､故障率高等弱點｡利用變頻器調(diào)速來改造落后的傳統(tǒng)調(diào)速方式,能明顯提高用電效率,同時有利于提高水泥生產(chǎn)過程的自動化水平,提高設(shè)備運轉(zhuǎn)率,降低工人勞動,從而有利于提高水泥企業(yè)競爭力｡隨著變頻技術(shù)的不斷提高和水泥從業(yè)人員對其認(rèn)識的不斷加深,變頻技術(shù)必將在水泥生產(chǎn)過程中有關(guān)更廣闊的應(yīng)用前景｡
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