印染厂节能减排实用工艺装备技术五染整设备风机泵类调速的节电

1、印染厂节能减排实用工艺装备技术五染整设备风机泵类调速的节电    2012-07-24     论文导读:染整设备的风机风量和泵类流量在运行中变化大,其轴功率与转速的立方成正比,采用交流变频调速控制,可接近理想控制曲线。文中论述了交流变频调速的优点,列举了染整企业典型设备的技改效果。 我国富煤、少气、缺油的资源条件,决定了能源结构以煤为主。电力生产.    染整设备的风机风量和泵类流量在运行中变化大,其轴功率与转速的立方成正比,采用交流变频调速控制,可接近理想控制曲线。文中论

2、述了交流变频调速的优点,列举了染整企业典型设备的技改效果。我国"富煤、少气、缺油"的资源条件,决定了能源结构以煤为主。电力生产中,火电比例达70%以上,而每发一度电需消耗0. 4 kg标煤, 4 L水,排放粉尘0. 272 kg,二氧化碳0. 997 kg,二氧化硫0. 03 kg,氮氧化合物0. 015 kg。染整生产因季节和工艺的变化,风机的风量和水泵的流量是不同的。以节电、高效运转为出发点,对风机、泵类进行调速控制,既满足生产条件,又可明显节能。风机、泵类变频调速染整联合机或单机主传动工艺已普遍采用交流变频调速。织物加工辅助传动中大量的循环风机、排风机、给液泵,污水处

3、理的曝气风机、污水泵及锅炉的引风机等,仍采用交流异步电动机配合阀门、挡板的调节,节电潜力甚大。染整设备中风机、水泵变频调速染整工艺设备中应用机泵颇多,如各种烘燥机、汽蒸设备、拉幅定形机、流体染色机、柔软整理设备,以及污水处理装备等。风机是传送气体的装置,泵是传送液体的装置,一般由笼型异步电动机拖动,恒速运转。前者通过调节风门来调节风量,后者则通过调节阀门来调节流量。从风机和泵类用电设备实际管网运行情况来看,风机、泵类(以下简称机泵)耗电有效功率仅占30% 40%,其它60% 70%的电能都消耗在调节风门、阀门及管网的压力降上,再加上实际负载常有变化及工程设计容量大,造成"大马拉小车&

4、quot;。因此,机泵实际应用的总效率很低。若按工艺要求实施变频调速运行,节能潜力很大。风(阀)门调节流量的情况(1)风压(扬程)H随流量Q的增加而下降,随转速变慢而下降。管网特性见图1,管阻R越大,曲线越陡。R随风门(阀门)关小而变大,损耗增大。机泵的H-Q曲线与管网阻力X曲线的相关点就是机泵的工作点,见图2。假设机泵额定转速为2 950 r/min,对应图2曲线n,阀门的开度为3/4,其阻力曲线如R1所示,此时工作点为M。若人工调节阀门使流量减少40%,阀门开度为1/2,对应的阻力曲线为R2,减少流量后的工作点为M1,扬程为1.15Hn。此时管网损失增大,能源浪费,泵的效率下降到额定的75

5、 %,由式(1)可推算出此时功率(P1)为:=Q·Hn/P(1)0. 75=0.6Q×1.15Hn/P1P1=0.6×1.15/0.75=0.92P图1管网特性机泵通过管道输送物质,管道对物质输送有一定阻力,产生一定的损耗,其管网特性可由式(2)阻力定律确定:管网阻力/PaR-管阻/(kg·m-3)Q-流量/(m3·s-3)图2机泵工作曲线用阀门将流量调节到0. 6Q(减小40% ),功率仅减小为额定值的8%。机泵流量与转速成正比,压头(转矩)与转速平方成正比,轴功率与转速立方成正比。若采用变频调速,流量减少40%,则转速降低到额定的60%,功

6、率将下降到额定的21.6%,节电比手工调节阀门高70.4%。节电调速的情况图3是风机和水泵各种调速节电的比较曲线。挡板控制节电效果不大。挡板在风道安装的位置分为出口挡板和入口挡板。出口挡板关小则增加风阻,从而调节风量,但调节范围不宽,特别是在低风量范围,轴功率减小不多,从节能的观点看,不适合于风量调节。入口挡板控制风量范围比出口挡板控制宽,关小入口挡板的轴功率与风量基本成比例下降,但此种控制与理想的转速控制节电效果相差很大。变频器调速控制接近理想控制曲线,与理想控制曲线有差距的原因是电动机效率降低,与变频器无关。泵的阀控制仅在排出侧使用,如同风机出口挡板一样,是最不好的控制方法。泵在节电方面有

7、3个要素:减少需要的流量;减少管图3风机和水泵各种调速节电的比较路阻力;高效率的流量控制。首先应减少需要的流量,这是最好的方法,甚至可做到高效率的流量控制。管路阻力在设备安装时已固定下来,对已有设备进行管路阻力改造相当困难。管路阻力有以下几种:直管的摩擦损失;管路要素的损失,弯曲部分、突然扩大和急剧缩小部分、节流孔部分、分流部分、合流部分和放流部分等;阀类的损失。总而言之,管路应尽量采用直管,加大管径,缩短管路长度,尽量不带多余的东西,这样就能减少阻力。调速变频器的选用染整设备中,大量的循环风机、排风机、给液泵、恒压供水泵、污水处理阀曝气风机、污水泵及锅炉的引风机等机泵皆需按工艺要求控制风量、

8、风速或流量、水压,采用变频调速节能的潜47印染厂节能减排实用工艺装备技术(五)印染(2011 No. 16)力极大。变频器是将工频通用电源转换成电压可变、频率可变的适合交流异步电动机调速的变换装置。中外变频器的品牌很多,变频器的功能应用范围很广,按具体要求选择性价比最高的变频器,是节电投资效益的要求。选型选型的依据应是传动机的机械特性及工况要求。变频器在其型号命名时皆说明了该变频器的适用范围,例如,国产华为变频器型号TD2000-4T0055G中,末尾的"G"表示适用于恒转矩负载,"P"表示适用于平方转矩负载(风机、水泵类),"A"是

9、空调专用变频器,"W"是洗衣机专用变频器,"E"是电梯专用变频器。国外各商家命名不统一,例如,日本安川变频器VS-616P5是节能控制型通用变频器,而电流矢量控制通用变频器则表示为VS-616G5,这里的"P"与"G"在型号中表示的位置与华为变频器不同,但含义相同。再如富士变频器G11S/P11S中的"G"采用变频器调速负载运转时,如果不根据负载的机械特性选配变频器及电动机,就不可能充分发挥出各自的特点,产生显著的效果。休眠泵控制功能特别适合于夜间供水量急剧减少的情况,可方便指定每日休眠工作的开始/停止时刻,并可设定休眠时的压力给定值。休眠期间,休眠小泵工作,变频器只监测管网压力,当管网压力低于设定的休眠压力时,系统自动唤醒,变频泵投入工作;而当管网压力高于设定时,系统再次进入休眠状态,即只有休眠小泵运行。这样,实现了休眠泵的控制,最大限度地实现。交流变频调速时,当工艺要求风机与泵类运行在100%流量时,应切换到工频