窑尾高温风机液藕调速与变频调速的节能对比.doc

窑尾高温风机液藕调速与变频调速的节能对比一、高温风机-液耦调速（按照2500t/d水泥熟料生产线做对比）额定参数设备型号（产地、日期）重庆通用风机厂匹配电机型号（产地、日期）YKK630-6轴功率(kw)1600 kW额定功率(kw)1600kW额定流量 (m3/h)500000m3/h额定电压(kv)10 kV压力（扬程）(Pa)6000Pa额定电流(A)110A额定转速( r/min)941额定转速( r/min)995 r/min效率功率因数0.87二液耦额定参数液耦型号YDTO1000B液耦额定转速(r/min)1000 r/min液耦额定功率(kW)1400KW制造厂家二、高压变频器调速序号规 范参 数备 注1使用标准Q/CP BLH003-20072型式及型号HARSVERT-A10/120适配1600KW/10KV电机3供货商及产地北京利德华福电气技术有限公司4安装地点室内5技术方案多级模块串联，交直交、高高方式6对电动机要求普通鼠笼式异步电机7额定输入电压/允许变化范围10kV10%8变压器调压范围5%9系统输出电压010kV10系统输出电流120A11逆变侧最高输出电压10kV12额定输入频率/允许变化范围50Hz10%13对电网电压波动的敏感性-35%+15%14输入侧功率因数0.95（20%负载）15变频器效率0.9616控制方式多级正弦PWM控制17控制电源双路AC 220V 容量不小于3KVA，供变频器控制系统使用。用户提供AC380V/10kVA，三相四线，供变频器冷却风机使用。18电网侧变换器型式及元件48脉冲，二极管三相全桥19电机侧逆变器型式及元件IGBT 逆变桥 串连20电隔离部分是否采用光纤电缆采用安捷伦光纤连接21冷却方式强迫风冷22标准控制连接硬连接23过程控制方式开环24操作界面中文人机界面（易控面板）25变频装置外形尺寸(长深高)7254mm1300mm2634mm含旁路柜26变频装置重量9400kg27防护等级IP3028柜体摆放方式并列安装（变频器与旁路柜）29柜体颜色HARSVERT第三代标准颜色灰皱0212A，型号：TH507(门色)；黑皱 型号：TH505(框架色）30进出线方式下进出线三、应用高压变频器的优点1、应用高压变频器的必要性现场中的高温风机等高能耗设备，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节流损失中。即使高温风机使用了液力耦合器调速，但由于液力耦合器其运转效率比较低，维护工作量大，轴封、轴承等部件经常需要更换，致使大量能量以及大量人力、物力的浪费。目前，高温风机的转速控制采用液力耦合器，主要存在以下缺点：1) 调速范围有限为5097%，转速不稳定，高速段减小了设备的出力能力，低速段影响节能效益的发挥；2) 调速越低时效率越低，低速时发热厉害；3) 调速精度低，线性度差，响应慢，不大适应自动控制要求；4) 电机虽然可以不带载启动，但仍然有5倍左右的冲击电流，影响电网稳定；5) 必须串入电机和机械的连接轴中，不适合于设备改造；液力耦合器故障时，没有工频旁路系统，负载机械将无法运转，必须停机检修；6) 漏油严重，对环境污染大；可靠性差，维修难度大，严重浪费人力及影响生产。为了提高水泥生产线的生产效率、降低能耗以及系统的综合可靠性，高温风机的驱动系统拟采用全数字交流高压变频器实施控制。高压变频调速系统是直接串联于高压电源与高压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，全面的进入到水泥行业的节能改造项目中。利用高压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风压、风量的大小，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，为水泥厂可带来了可观的效益，切实响应了国家节能降耗的号召。2、应用高压变频器的可行性在高温风机上，选用北京利德华福公司生产的HARSVERT-A高压变频器，其可行性如下：1） 原液力耦合器为机械联结方式，其加在电机和风机之间，只需将其拆除、并将高压变频器串联在用户现场的高压开关柜与高压电机之间即可。变频器的所有部件采用内部连线，用户只须连接高压输入、高压输出、AC220V控制电源和控制信号线即可；2） HARSVERT-A高压变频器采用“单元串联多电平结构”，该技术方案成熟可靠；3） 作为荣获“中国名牌”产品称号的国产高压变频器第一品牌，HARSVERT-A高压变频器已在同行业的同类产品上具有丰富的实践经验，产品质量可靠；4） 该高压变频器适应于中国用户电网工况，主电源+15%-35%波动不停机，瞬时失电5个周期可满载运行不跳闸，掉电20s内不会停机；5） 输入功率因数高，网侧不需要添加功率因数补偿装置；6） 电流谐波少，满足国际、国家标准要求，对电网没有谐波污染；7） 输出阶梯正弦PWM波形，无须输出滤波装置，可接普通电机；8） 对电缆、电机绝缘无损害，电机谐波少，减少轴承、叶片的机械振动，输出线可以长达1000米；9） 功率电路模块化设计，维护简单；10）高压主回路与控制器之间为光纤连接，安全可靠；11）完整的故障监测电路、精确的故障报警保护；12）干式移相变压器在柜体中内置，安装方便，免维护；13）内置PLC，易于改变控制逻辑关系，适应多变的现场需要；14）可灵活选择现场控制、值班室远程控制，可通过电话网络遥测遥控；15）可接受和输出010V/420mA工业标准信号；16）直接内置PID调节器，可开环运行，可闭环运行；17）全中文操作界面，具有无噪音、无运动部件、大容量数据存储、使用寿命长的特点，适应于一般值班人员的水平；18）可进行运行数据和操作记录，打印输出运行报表；19）完整的通用变频器参数设定功能；20）设备安装调试、参数设定方便快捷。四、方案应用效果2.1节能分析2.1.1 现场工况及负载技术数据高温风机运行参数实际运行参数全年运行负荷日产2500T阀门开度（%）100%实际运行电流(A)92实际运行电压(kV)10实际运行功率因数0.84实际风机全压（Pa）实际流量(m3/h)年运行时间（h）7200年平均电价(元/度)0.51二液耦实际运行参数工况1时转速（或r/min）750 r/min工况2时转速（或r/min）2.1.2 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 ；cos：功率因子； T：年运行时间；：单负荷运行时间百分比电机耗电功率计算公式：Pd =UIcos 累计年耗电量公式：Cd= T（Pd）根据计算公式，通过计算可得出高温风机工频情况下的耗电量如下：表一 项目设备名称设备工频运行功率Pd(kW)设备工频的年耗电量Cd(kWh)设备工频的年耗电费 (元)日产2500T时14971078440255000452.1.3 变频状态下的年耗电量计算 对于风机负载（系统变频改造前有液耦调速设备），计算如下：因为不管是用液耦调速还是变频调速，所需要的风机轴功率是相同的，得出公式其中：为液耦时工频功耗；为变频时功耗；为风机轴功率；为电机效率； 为液耦效率；为变频器效率。由液力耦合器的运行特性可知， 其中：为风机实际转速，为电机额定转速。累计年耗电量公式：Cb= T（Pb）其中：Cb：年耗电量值；为变频时功耗；T：年运行时间；：单负荷运行时间百分比。变频器的效率曲线可从下图中查出。根据计算公式，通过计算可得出高温风机变频情况下的耗电量如下：表二 项目设备名称设备变频后运行功率Pd(kW)设备变频的年耗电量Cd(kWh)设备变频的年耗电费 (元)日产2500T时1182851400243421412.1.4 节能分析年节电量：C= CdCb 节电率=（C/Cd）100% 变频改造后，根据公式，可计算出高温风机上变频后与工频相比每年的节电情况如下：表三 项目设备名称年节电量(kWh)年节电费(元)节电率()日产2500T时2270400115790421.1注：以上计算均属于理论计算值，存在5%的偏差。三、应用高压变频调速系统产生的其他效果1、 维护量减少；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在接近额定状态下工作，通常情况下，变频调速系统的应用主要是为了降低电机的转速。由于启动缓慢及转速的降低，相应地延长了许多零部件的寿命；同时极大的减轻了对管道的冲击，有效延长了管道的检修周期，减少了检修维护开支，节约大量维护费用。2、工作强度降低；由于调速系统在运转设备与备用设备之间实现计算机联锁控制，机组实现自动运行和相应的保护及故障报警，操作工作由手动转变为监控，完全实现生产的无人操作，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。3、 减少了对电网的冲击；采用变频调节后，系统实现软启动，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。 五：本公司3200t/d水泥熟料生产线窑尾高温风机采用变频调速后效益分析说明 烧成窑尾高温风机规格型号及电机功率54.02高温风机型号:W6-23033.5F进口顺90o/出口顺45o流量: 660000m3/h风压：7500Pa工作温度：320350 max450气体含尘浓度:80g/Nm3 转速:980r/min54.02M1主电动机型号：YPTQ8006(变频调速)功率：2240kW 电压：10000V如果采用液力耦合器或液阻柜调速年用电量及电费电机耗电功率计算：Pd =UIcos Pd=1.73210149.50.88 Pd=2278KW累计年耗电量公式：Cd= T（Pd） Cd=16401600kw.h 采用高压变频调速后可计算出高温风机的运行功率为 根据以下公式计算 在正常生产烧成系统产量为3200t/d时液力耦合器工况转速为2278/Pb=0.96/0.75 Pb=1780KW累计年耗电量公式：Cd= T（Pb） Cd=3002417801 Cd=128