淺談高壓變頻器節(jié)能技術(shù)發(fā)展及在大慶石化公司熱電廠除塵器改造中的實(shí)際應(yīng)用

摘要：伴隨高壓變頻調(diào)速技術(shù)的不斷進(jìn)步，高壓變頻調(diào)速裝置在工業(yè)生產(chǎn)中得到了更為廣泛的應(yīng)用。變頻器調(diào)速可以提高生產(chǎn)效率和控制精度，進(jìn)而滿足生產(chǎn)工藝對(duì)電機(jī)調(diào)速控制的要求，很大程度節(jié)約能源，大大降低了生產(chǎn)運(yùn)行成本。

關(guān)鍵詞：變頻器除塵器

中圖分類號(hào)：TM921 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X(2012)03(c)-0000-00

我國(guó)的電動(dòng)機(jī)用電量占全國(guó)發(fā)電量的60%左右，風(fēng)機(jī)、泵類等設(shè)備年耗電量占全國(guó)消耗的30%以上。造成這種狀況的主要原因是以往的風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)閥門、擋板的開度來調(diào)節(jié)給風(fēng)、給水量，傳統(tǒng)方法消耗很大，而且電機(jī)設(shè)計(jì)容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)際需要，存在著很嚴(yán)重的資源浪費(fèi)現(xiàn)象，因此推廣交流變頻調(diào)速裝置對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有著深遠(yuǎn)意義。

1 變頻技術(shù)節(jié)能原理分析

1.1 變頻節(jié)能

由公式n=60f(1-s）/p可知，電機(jī)轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，風(fēng)量或流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速的平方成正比，電機(jī)軸功率P與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。因此當(dāng)風(fēng)量或流量減少，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí)其功率降低很多。如流量由80%下降到40%，則轉(zhuǎn)速相應(yīng)降到40%，壓力降到20%，而電機(jī)功耗降到10%，也就是節(jié)約電能10%。通過以上分析電機(jī)改為變頻調(diào)節(jié)節(jié)能效果顯著。

1.2 電機(jī)采用變頻器軟啟動(dòng)節(jié)能

無論電機(jī)為直接啟動(dòng)或Y／D啟動(dòng)，啟動(dòng)電流是4～7倍的額定電流，啟動(dòng)時(shí)對(duì)設(shè)備本身和供電電網(wǎng)造成嚴(yán)重沖擊，而且啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和震動(dòng)對(duì)擋板和閥門的損害極大，對(duì)設(shè)備、管路使用壽命極為不利。使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器軟啟動(dòng)功能將使啟動(dòng)電流從零開始，而且啟動(dòng)電流不超過電機(jī)額定電流的1.2倍，減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊和對(duì)供電容量的要求，延長(zhǎng)了設(shè)備和閥門的使用壽命，節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。

1.3 提高功率因數(shù)節(jié)能

無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當(dāng)中，設(shè)備使用效率低浪費(fèi)嚴(yán)重。由公式P=S×COSΦ可知，功率因數(shù)越大，則有功功率越大。普通水泵電機(jī)的功率因數(shù)在0.6～0.7之間，使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)部濾波的功能，功率因數(shù)大幅度提高，進(jìn)而增加電網(wǎng)的有功功率。

2 變頻技術(shù)在電機(jī)節(jié)能改造中的實(shí)際意義

對(duì)電機(jī)采用變頻器調(diào)速改造，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有著很多實(shí)際意義。比如設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)量減少、工作強(qiáng)度降低、運(yùn)行成本下降效率提高等等諸多好處。通過調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)節(jié)能，電機(jī)轉(zhuǎn)速降低的同時(shí)主設(shè)備及相應(yīng)輔助設(shè)備如軸承等磨損較前減輕，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。變頻改造后風(fēng)門開度增大，運(yùn)行中不再承受壓力，可顯著減少風(fēng)門的維護(hù)量和更換率。此外，變頻調(diào)速器具有十分靈敏的故障檢測(cè)、診斷、數(shù)字顯示功能，大大提高了風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備運(yùn)行的可靠性。在使用變頻器過程中，只需定期對(duì)變頻器進(jìn)行除塵清理，而不需要停機(jī)維護(hù)，保證了生產(chǎn)的長(zhǎng)周期。從實(shí)際改造情況看，采用變頻調(diào)速后，運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用大大降低。電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟軟停，對(duì)電網(wǎng)無任何沖擊，電機(jī)使用壽命得到延長(zhǎng)。在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)，電機(jī)可保證運(yùn)行平穩(wěn)，損耗減小，溫升正常，無任何異常振動(dòng)和噪音。

3 大慶石化公司熱電廠除塵風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

大慶石化公司熱電廠現(xiàn)除塵風(fēng)機(jī)為液力耦合器拖動(dòng)，因液力耦合器效率低、調(diào)速范圍窄、節(jié)能效果低等諸多缺點(diǎn)，現(xiàn)將液力耦合器拆除，進(jìn)行除塵風(fēng)機(jī)變頻改造，現(xiàn)將改造前后運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析如下：

3.1現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備參數(shù)

除塵風(fēng)機(jī)電機(jī)型號(hào)YKS710-6功率2500KW轉(zhuǎn)速 992 r/min，除塵風(fēng)機(jī)型號(hào)Y4-2XY3NO2585功率2500KW轉(zhuǎn)速 860 r/min。

3.2現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行工況

現(xiàn)場(chǎng)除塵風(fēng)機(jī)(液耦拖動(dòng))年運(yùn)行時(shí)間為3600小時(shí)，其中T1=3000小時(shí)為高速運(yùn)轉(zhuǎn)，剩下的T2=600小時(shí)風(fēng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)。風(fēng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電流I1=200A液耦效率83%；低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電流I2=80A， 液耦效率10%。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)液耦拖動(dòng)以及更改變頻拖動(dòng)后節(jié)能分析

（1）改造前：液耦拖動(dòng)風(fēng)機(jī)情況下系統(tǒng)耗能

P高速 = ×U×I1×cosφ高速= ×6×200×0.8=1662.72 KW

P低速 = ×U×I2×cosφ低速= ×6×80×0.6= 498.816 KW

則全年系統(tǒng)耗能：

C1=P高速×T1+P低速×T2 =4988160+299289.6=5287449.6kW#903;h

（2）改造后：更改為變頻拖動(dòng)后系統(tǒng)耗能

系統(tǒng)更改為變頻后，要滿足現(xiàn)場(chǎng)除塵效果，風(fēng)機(jī)軸功率與液耦拖動(dòng)時(shí)相等，變頻正常運(yùn)行時(shí)效率取0.96，則：

P液耦×η液耦×η電機(jī) = P變頻×η變頻×η電機(jī)

變頻高速運(yùn)行下：P變頻1=1509.44 KW

變頻低速運(yùn)行下：P變頻2=51.96 KW

則系統(tǒng)年耗能：C2= P變頻1×T1+ P變頻2×T2=4528320+31176=4559496 kW#903;h

（3）對(duì)比改造前后能耗可知：

年節(jié)電量：ΔC= C1－C2=5287449.6-4559496=727953.6 kW#903;h

節(jié)電率：（ΔC/ C1）×100% = 13.8%

每年收益為727953.6×0.6= 43.68萬元

4 總結(jié)

通過變頻調(diào)速技術(shù)在大慶石化公司熱電廠除塵風(fēng)機(jī)的實(shí)際應(yīng)用，我們可以看到變頻調(diào)速技術(shù)在大電機(jī)輔機(jī)設(shè)備中的應(yīng)用是相當(dāng)成功的，不僅可以取得相當(dāng)顯著的節(jié)能效果，而且創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，同時(shí)也改善了電機(jī)設(shè)備的使用壽命和自動(dòng)控制水平，對(duì)于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低能耗具有重大的實(shí)際意義。