变频节能技术在矿山风机、水泵上的应用

1、变频节能技术在矿山风机、水泵上的应用1引言能源短缺和环境污染是人类当前共同面临的世纪性难题。我国人口众多，能源资源相对匮乏,节约能源犹显重要。电力资源是资源战略问题中的重中之重，是国民经济和社会发展的重要基础。通过技术进步，逐步提高电力利用效率，节省有限的自然资源，保护环境，实现可持续发展。“十一五”规划建设目标是实现单位gdp能耗下降20，主要途径有三个，包括结构节能、推进技术节能及管理节能。据资料显示我国高、低压电动机总容量在35000mw1引言能源短缺和环境污染是人类当前共同面临的世纪性难题。我国人口众多，能源资源相对匮乏,节约能源犹显重要。电力资源是资源战略问题中的重中之重，是国民经济

2、和社会发展的重要基础。通过技术进步，逐步提高电力利用效率，节省有限的自然资源，保护环境，实现可持续发展。“十一五”规划建设目标是实现单位gdp能耗下降20，主要途径有三个，包括结构节能、推进技术节能及管理节能。据资料显示我国高、低压电动机总容量在35000mw以上，大部分为风机泵类负载，它们大多工作在高能耗、低效率状态。覆盖电力、石油、化工、冶金、制造、环保、市政等行业，其耗电量占全国总用电量的40%左右。而水泵和风机的一个特点是负载转矩与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。如可根据所需的流量调节转速，就可获得很好的节电效果，一般可节电20%50%。目前我国大型异步电动机应用变频调速刚

3、刚起步，但国外已经广泛使用，而且随着电力电子器件的发展，高压变频装置的型式多种多样。通过他们长期的运行实践可以发现：应用高压大功率变频调速系统的经济效益良好、其可靠性也可以得到保证。变频调速以其优异的调速、起动和制动性能，高效率、高功率因数、良好的节电效果及广泛的适用范围等优点，被国内外公认为是最有发展前途的调速方式。我公司结合本单位的实际情况，根据集团公司的要求专门成立了节能办公室，使整体能耗下降12%，在风机、水泵上的应用效果犹其明显。2调速节能原理2.1改造项目介绍改造项目包括：矿石破碎除尘离心风机，取水离心水泵，浮选机组（特性与水泵相似）。2.2运行工况分析（以风机为例）在实际运行时，

4、由于采用进风门挡板调节，大部分的能量都被消耗在挡板上了，且挡板的开度越小则耗能就更多。在一般情况下，采用挡板调节的风机其实际消耗功率与风量大致成正比，与风门的开度也大致成正比，从上述工况中的风门开度及电流参数也可以看出这一点。对运行情况进行分析，可以得出以下两点：（1）风机实际风量约为额定风量的一部分，风机远离额定点运行，其实际运行效率很低。（2）由于挡板的存在，挡板前后存在压差，消耗了很大一部分能量。所以可以从以上两个方面改善其运行工况，减小损耗，达到节能的目的。2.3改造建议挡板这种调节方式虽然简单易行，已成习惯，但它是以增加管网损耗，耗费大量能源为代价的。对于大功率电机，耗能则更大。当采

5、用变转速调节时，其效率最高，因为风量随转速的一次方下降，而其轴功率则按转速的三次方规律下降，而目前性能最佳的调速方式则是国际上公认的交流变频调速技术。对于变频器的选择，公司做了详细的市场调查，经过公司领导的慎重考虑，最终选择了专业生产高、中、低压变频器厂家深圳市微能科技生产的win-9p系列风机专用型变频器和win-9gv高性能电流矢量型变频器，对破碎除尘风机，湖边水泵和浮选机进行改造。3变频改造的节能分析3.1变频调速节能原理从流体力学的原理得知，使用感应电机驱动的风机，轴功率p与风量q，风压h的关系为：pqh当电动机的转速由n1变化到n2时,q、h、p与转速的关系如下:（1）（2）（3）可

6、见风量q和电机的转速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关系。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40赫兹即可，这时所需功率将仅为原来的51.2%。如附图所示，从风机的运行曲线图来分析采用变频调速后的节能效果。附图风机的运行曲线当所需风量从q1减小到q2时，如果采用调节风门的办法，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

7、轴功率p3与面积hbq2成正比。从理论上分析，所节约的轴功率delt（p）与（h2-hb）（c-b）的面积成正比。考虑减速后效率下降和调速装置的附加损耗，通过实践的统计，风机类通过调速控制节能可达20%50%。3.2变频改造节能分析改造前工频运行功率计算公式p1=ui1.732cos其中：u电机电压，kv；i电机电流，a；p1单一负荷下工频运行功率，kw；cos单一负荷下运行功率因数，小于额定功率因数。其中：t全年平均运行时间，h；p1单一负荷下的运行功率，kw；这种负荷下的全年运行时间比例；c1改造前总耗电量，kwh。改造后变频运行预计功率计算公式：利用公式：计算出的比。其中：p1工频运行功

8、率，kw；p额额定轴功率，kw；运行工况与额定工况下的效率、压力比，小功率电机取1，大功率电机取0.9。根据改造风量不变的原则，有q1=q2，其中q2为改造后的风量。所以。再根据，即计算出p2。其中p2是变频改造后预计运行功率，为变频装置的效率。其中c2改造后总耗电量，kw.h。3.3节能对照节能对照表如表1所示。上述均为百分比，100%流量为风机的额定流量，100%功率为工频额定工况运行时消耗功率（即电机输入功率=风机额定轴功率/电机效率，电机效率一般为93-96%，额定功率较大者效率较高）。变频调速时的节能量即为两种调节方式的能耗差值（百分比乘额定消耗功率）。3.4破碎除尘风机技改前后能耗

9、对照表破碎除尘风机技改前后能耗对照表如表2所示。4变频调速其他附加好处（1）网侧功率因数提高。原电机直接由工频驱动时，满载时功率因数为0.85左右，实际运行功率因数远低于0.8。采用变频调速系统后，电源侧的功率因数可提高到0.9以上，无需无功补偿装置就能大大的减少无功功率，满足电网要求，可进一步节约上游设备的运行费用。（2）设备运行与维护费用下降。采用变频调节后，由于通过调节电机转速实现节能，在负荷率较低时，电机、风机转速也降低，主设备及相应辅助设备如轴承等磨损较前减轻，维护周期可加长，设备运行寿命延长；并且变频改造后风门开度可达100%，运行中不承受压力，可显著减少风门的维护量。变频器运行中

10、，只需定期对变频器除尘，不用停机，保证了生产的连续性。随着生产的需要，调节风机的转速，进而调节风机风量，既满足生产工艺的要求，工作强度又大大降低。采用变频技术调速后，减少了机械磨损，维护工作量降低，检修费用下降。（3）电机使用寿命延长。用变频调速装置后，可对电机实现软启动，启动时电流不超过电机额定电流的1.2倍，对电网无任何冲击，电机使用寿命延长。在整个运行范围内，电机可保证运行平稳，损耗减小，温升正常。风机启动时的噪音和启动电流非常小，无任何异常振动和噪音。（4）更完善地保护了电机。与原来旧系统相比较，变频器具有过流、短路、过压、欠压、缺相、过热等多项保护功能，更完善地保护了电机。（5）操作简单，运行方便。可通过计算机远程给定风量或压力等参数，实现智能调节。（6）适应电网电压波动能力强。电压工作范围宽，电网电压在-15%+10%之间波动时，系统可正常运行。5结束语通过对矿石破碎除尘离心风机（节能28%）、湖边离心水泵（