国产高压变频器在电厂风机节能改造中的应用实践(1)

1  引言

   随着现代企业的不断进步和发展，效益最大化是企业永恒的主题。利用新技术来提高企业生产装置的管理水平和节能降耗已是各企业首选的手段之一。高压变频节能技术随着国内一些生产厂家研制水平的不断提高，已接近世界同行业的领先水平，并以产品性能稳定、价格适宜深得国内企业广泛接受和应用。
    巨化集团公司热电厂#8炉为280t/h锅炉，采用双引风机式，风机型号为y4-60-11n022.5d，配置功率为630kw，电压为kv的三相交流异步电动机，风门采用档板调节，正常运行开度为50%左右，形成档板两侧风压差，造成节流损失;同时风机档板执行机构为大力矩电动执行机构，故障较多，风机自动率较低。为此我们对引风量调节进行变频调速技术改造，以达到节能降耗及提高调节自动化水平。现就改造过程中的一些工作情况介绍如下。

2  变频器容量的选择

    一般情况下变频器容量大小的选择与电动机容量相同，这样能满足电机在额定出力内进行不同转速的调节。但在现实生产工作中，根据实际运行工况来选择合适的变频器容量，既能满足生产需要，又能节省变频器投资及减少配套设施。我们根据我厂#8炉引风机的配置及正常运行工况，了解到当时设计人员考虑风道内装有脱硫装置以及档板开度在70%左右调节特性较好，所以配置了630kw的电机。同时我们也对额定工况下引风机功率进行了分析，在各种工况下引风机功率都不会大于350kw。我们认为如果采用变频调速，风门全开，节流损失会较大减少，风机的功率将更不会大于350kw。为此，选择容量为400kw的变频器应能满足上述风机在各种工况下不同转速调节的要求。

3  采用变频调速后的效益预测

    利用变频器作为风量的调节器，最直接的效益就是节能降耗。各用户可根据自己的的改造对象进行初步分析计算，以了解改造后节能的投资回报率及风机运行的一些基本参数。
    采用变频调速的主要特点是消除或减少档板的节流损失，节能的效果与风机的性能、运行工况、档板的开度等有关。下面就例举我厂#8炉风机改造测算情况作一介绍。

3.1 引风机的性能曲线

    型号为y4-60-11n022.5d，其风机性能参数如表1所示:
   

根据表1所给参数画出流量、压力曲线(ab)如图1所示。

 图1    引风机的流量、压力曲线

3.2 引风机的实际测量

我厂2002年9月9日的测试结果如表2。

3.3  利用相似理论分析风机采用变频后的参数

    图1中ab曲线是风机性能曲线，在近似额定转速下，表示风机流量与风压之间的关系。但在实际运行工况中表2所示，风机全压、流量参数只需在图1中c点运行。在没有改造前，风机电机转速不能变，只能靠风门节流。采用变频调节，风门全开，可根据工况所需的风机全压、流量来改变转速。根据风机相似理论，风机性能参数之间关系为:
q/q0=n/n0
p/p0=(n/n0)2(p/p0)
式中:q—风机流量
    p—风机全压
    n—转速
    ρ—介质密度
根据上述关系以及表2所示的运行工况，风机变频后的运行性能曲线下移为图1(abc)所示，其关系式为:
qa=qan/n0       (1)
pa=pa(n/n0)2(ρ/ρ0)   (2)
qb=qbn/n0       (3)
pb=pb(n/n0)2(ρ/ρ0)      (4)

3.4 相关参数估算

    (1) 表2工况下转速计算:
    从图1(abc)性能曲线所示，为了方便计算，近似认为性能曲线成线性关系，即:
(pc-pb)/(qc-qb)= (pa-pb)/ (qa-qb)     (5)
由(1)~(5)式可求得变频后的风机转速为:

    (2) 风机全压效率估算:
    风机有效功率=全压*流量/1000
风机全压效率=有效功率/轴功率
由表1提供的工况a和工况b数据可得，风机的全压效率为0.785和0.726。因此变频调速后的风机全压效率可按0.75进行估算。
    (3) 变频调速后功率估算
    风机有效功率=全压×流量/1000
风机轴功率  =风机有效功率/全压效率
电功率      =风机轴功率/(变频器效率*电机效率)
其中:变频器效率取0.96，电机效率取0.95。
计算后参数汇总见表3。

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