炼钢二次除尘高压电机变频改造节能分析-何佳英.doc

炼钢二次除尘高压电机变频改造节能分析作者：陈惠萍 何佳英2010-11-12摘要：对萍乡分公司炼钢厂二次除尘风机实施高压变频改造节能效果进行分析。关键字：除尘风机 变频改造 节能一、 问题的提出随着国家节能减排政策的推出，萍乡分公司为了做好节能减排工作，实现节能减排降本增效。本文结合现场实际情况，对萍乡分公司炼钢厂二次除尘风机的控制过程进行了深入分析。采用高压变频调节节能效果明显，特别是在低负荷工况运行时，节能效果更加显著。尽管一次性投资较大，对变频设备的可靠性要求高。二、 变频调速节能原理从流体力学的原理得知，使用鼠笼型感应电机驱动的风机，轴功率P与风量Q，压力H的关系为PQH当电动机的转速由n1变化到n2时，Q、H、P与转速的关系Q2=Q1n2/n1 (1)H2=H1（n2/n1）2 (2)P2=P1(n2/n1)3 (3)可见风量Q和电动机的转速N是成正比关系的，而所需的轴功率P与转速的立方成正比。所以当需要80%的额定风量时，通过调节电机的转速至额定转速的80%，即调节频率到40HZ即可，这时所需功率将为原来的51.2%。 轴功率P与风量Q，风压H的关系如图1所示，从风机的运行曲线图来分析采用变频调速后的节能效果。图1 轴功率P与分流量Q、风压H关系分析图当所需风量从Q1减少到Q2时，如果采用调节阀门的办法，管网阻力将会增加，管网特性曲线上移，系统的运行工况点从A点变到新的运行工况点B点运行，所需轴功率P2与面积H2Q2成正比；如果采用调速控制方式，风机转速由n1下降到n2，其管网的特性并不发生改变，但风机的特性曲线将下移，因此其运行工况点由A点移至C点。此时所需轴功率P3与面积HB Q2成正比。从理论上分析，所节约的轴功率Delt（P）与H2HBCB的面积成正比。三、 项目改造的意义 萍乡分公司炼钢厂二次除尘高压风机，额定功率为1400KW，风量调节由调节挡板来实现，用的时间久了，现在挡板已经不能灵活应用，以至于长期处于常开状态，没有考虑到能源节约，而实际工况，在非冶炼中挡板开度应在75%左右，在冶炼中挡板开度应在85%左右，而目前挡板已经常至于较大开度，运行电流126A左右，在挡板节流上造成相当大的能源浪费，所需风量有15%25%节余，节能空间很大，为节能降耗的工作展开具有重要意义。四、 变频方案 高压变频系统包括：控制柜、功率单元柜、变频器柜和工频/变频切换旁路柜。变频器6KV电源取自原高配室断路器电源，二次除尘风机高压变频电气连接系统如图2所示。图2 变频器连接系统图 对二次除尘风机进行高压变频改造，需要增加一整套高压变频设备，安装在二次除尘室内，必须要防尘、防水。具体方案如下：电气接线方式如图1所示，此方案时一拖一手动旁路的典型方案，原来仅用QF高压断路器由高配室合闸送电直接启动风机电机。启动电流大对电网可能造成波动。此系统由软启动柜、高压变频器和工频/变频旁路切换柜组成。变频工作时要求KM2闭合,KM1分开，QS1闭合，QS2闭合，QS3分开。QS2和QS3之间要求电气和机械可靠联锁。不能同时闭合，确保系统运行的可靠性。当高压变频器出现故障时，用人工切换旁路工频运行，旁路启动时应用软启动，首先将旁路切换的刀开关分开QS2，合上QS3，QS2和QS3之间通过机械联锁，不能同时闭合，确保系统运行可靠性。工频启动合闸后，KM1合上，串电阻进行降压启动，启动延时后KM1分开,合上KM2转为全电压工频运行。工频/变频旁路切换，提高了设备的冗余性能，减少了设备误机率。变频器装置具有过电压，过电流，欠电压，缺相，变频器过载，变频器过热，电机过载等保护功能，变频器装置还具有就地和远方两地操作功能，为风机的安全可靠运行提供了有效的保障，人性化设计，画面远程操作，为操作人员带来的方便。五、 变频改造后节能效果分析 炼钢二次除尘风机电机参数表如下：表1 炼钢二次除尘风机电机参数型号Y6303-8功率KW1400KW电压V6000额定电流A166接法Y额定转速r/min713绝缘等级F变频方式下二次除尘风机风量控制由流体力学原理得知：输入流量Q与转速n成正比；Q1/Q2=n1/n2；输出压力H与转速n的平方成正比；H1/H2=(n1/n2)2 ；输出轴功率P与转速n的立方成正比：P1/P2=(n1/n2)3 。那么能量的转换关系为：当转速为额定转速时，100%转速变为100%流量、100%的压力，输出轴功率为100%；当转速变为85% 额定转速时，85%转速变为85%的流量、72%的压力，最后输出61%的轴功率。可以看出，当转速变为75%额定转速时，输出轴的功率下降到42%。得知以上控制原理之后，我们拟将炼钢二次除尘风机进行变频改造，再根据估算统计节能效果，经改造后的变频转速调节与改造前的情况相比，其节能效果计算如下：1、参数情况。电机输出功率为1400KW的除尘风机，年运转时间为340天24小时。运转类型：3/5时间（4896小时）工作在冶炼高速状态，假设85%的流量，2/5时间（3264小时）工作在非冶炼低速状态，假设75%的流量。改造前由于挡板一直至于较大开度，实测输出轴功率约为78%。2、改造前工况运行条件下：需要功率=78%1400KW=1092KW。全年消耗电量：1092KW8160h=8910720Kwh。3、改造后变频调速状况下运行。冶炼高速流量Q在85%时：需要功率=61%1400KW=854KW；非冶炼低速流量Q在75%时：需要功率=42%1400KW=588KW；全年消耗电量：854KW4896h+588KW3264h=6100416Kwh。4、全年节能效果：8910720-6100416=2810304 Kwh；节电率：2810304/8910720=31.5%。5、全年节约资金：按工业用电电价0.6元/KWh计算：0.6/Kwh2810304Kwh=168.7万。六、结束语 高压