高壓變頻在除塵風(fēng)機(jī)節(jié)能改造中的應(yīng)用

宋賢斌（通化鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鐵廠,吉林通化134003）

高壓變頻在除塵風(fēng)機(jī)節(jié)能改造中的應(yīng)用

宋賢斌
（通化鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鐵廠,吉林通化134003）

結(jié)合高壓變頻在通鋼煉鐵高壓2240KW除塵風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用，分析變頻調(diào)速節(jié)能原理，介紹高壓變頻調(diào)速裝置改造方案，闡述高壓變頻在大功率風(fēng)機(jī)使用中達(dá)到明顯的節(jié)能效果。

高壓變頻；調(diào)速；節(jié)能

0　引言

通鋼煉鐵2#高爐礦槽除塵系統(tǒng)2007年設(shè)計(jì)投產(chǎn)運(yùn)行，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)按生產(chǎn)中可能需要的最大風(fēng)量并留有較大的裕量選的風(fēng)機(jī)。除塵風(fēng)機(jī)所配高壓電機(jī)采用連軸器方式，啟動(dòng)方式采用直接熱變水電阻(HTR3-2500/10X)啟動(dòng)，正常運(yùn)行時(shí)為工頻50HZ運(yùn)行。而在日后的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中風(fēng)量不需要那么大，只能用風(fēng)門(mén)擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量，能量利用率很低。由于轉(zhuǎn)速高，風(fēng)機(jī)振動(dòng)大，運(yùn)行不平穩(wěn)．為了提高運(yùn)行效率，保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行、節(jié)能降耗，有必要對(duì)風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制改造。

1　變頻調(diào)速節(jié)能原理分析

采用調(diào)速方法節(jié)能的原理是基于風(fēng)量、壓力、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系：Q∝nH∝T∝n2P∝Tn∝n3

式中：Q——風(fēng)量風(fēng)量與轉(zhuǎn)速的1次方成正比

H——壓力壓力與轉(zhuǎn)速的2次方成正比

P——軸功率軸功率與轉(zhuǎn)速的2次方成正比（粗略計(jì)算P=HQ/102）

T——轉(zhuǎn)矩

n——轉(zhuǎn)速

風(fēng)機(jī)的工作介質(zhì)是氣體，工藝上的應(yīng)用通常是調(diào)節(jié)風(fēng)量，風(fēng)機(jī)全速運(yùn)行，正常工作點(diǎn)為A，風(fēng)門(mén)關(guān)小，風(fēng)阻特性曲線由曲線②移至曲線④，工作點(diǎn)移至B點(diǎn)，風(fēng)壓為H2，消耗功率與面積OQ2BH2成正比。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，風(fēng)門(mén)全開(kāi)，轉(zhuǎn)速減少后，風(fēng)壓特性由曲線①移至曲線③，工作點(diǎn)移至C點(diǎn)，風(fēng)壓為H3，消耗功率與面積OQ2CH3成正比。對(duì)比以上兩者可知，節(jié)約功率與面積H3CBH2成正比?？梢?jiàn)，節(jié)能效果相當(dāng)可觀。

2　高壓變頻改造方案

變頻控制采用一拖一方案，在原啟動(dòng)主回路增配一臺(tái)變頻調(diào)速裝置。為增加運(yùn)行可靠性，變頻裝置增加手動(dòng)旁路，變頻調(diào)速裝置串在原來(lái)電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)柜和電動(dòng)機(jī)之間，保留原熱變水電阻啟動(dòng)方式，作為高壓變頻故障的備用啟動(dòng)設(shè)備。改造方案如下：

此方案是手動(dòng)旁路的方案,原理是由3個(gè)高壓隔離開(kāi)關(guān)QS1、QS2和QS3組成。開(kāi)關(guān)之間具有電氣閉鎖和機(jī)械閉鎖，保證QS2和QS3不能同時(shí)閉合。變頻運(yùn)行時(shí)2QF閉合，QS1和QS2閉合，QS3斷開(kāi)；工頻運(yùn)行時(shí)，QS3閉合，QS1和QS2斷開(kāi)，2QF配合熱變電阻延時(shí)閉合。變頻裝置出現(xiàn)故障時(shí)可系統(tǒng)會(huì)手動(dòng)切換至工頻熱變水電阻啟動(dòng)運(yùn)行，確保電機(jī)連續(xù)運(yùn)行。

3　高壓變頻改造后運(yùn)行效果

礦槽除塵風(fēng)機(jī)電機(jī)參數(shù)：YKK7108-6額定功率：2240KW額定電壓：10KV額定電流：162.6A額定轉(zhuǎn)速：993r/min功率因數(shù)：0.84。

改造前原風(fēng)機(jī)風(fēng)道風(fēng)門(mén)擋板開(kāi)度最大65%時(shí)，實(shí)際工頻運(yùn)行電流:110A。除塵器的壓差在1700Pa,風(fēng)機(jī)負(fù)荷端與非負(fù)荷端軸瓦振幅分別為0.095mm和2.3mm。

變頻改造后風(fēng)門(mén)（擋板）開(kāi)度:100%，運(yùn)行各頻率工況如表1：

實(shí)際運(yùn)行頻率降為40HZ，運(yùn)行電流:61.5A。除塵器的壓差及風(fēng)量已達(dá)到原風(fēng)機(jī)運(yùn)行指標(biāo)要求，風(fēng)機(jī)負(fù)荷端與非負(fù)荷端軸瓦振幅分別為0.077mm和0.078mm。前后比較，風(fēng)機(jī)振幅明顯的降低。

4　經(jīng)濟(jì)效益分析

Pd：電動(dòng)機(jī)功率；Cd：年耗電量值；U：電動(dòng)機(jī)輸入電壓10KV；I：電動(dòng)機(jī)輸入電流；cosφ：電機(jī)、變頻器功率因數(shù)分別取0.8和0.95；T：年運(yùn)行時(shí)間8555小時(shí)；電費(fèi)按0.5元/度計(jì)

根據(jù)計(jì)算公式（1）、（2），通過(guò)計(jì)算可得出改造前后負(fù)載的耗電量見(jiàn)表2：

表2　改造前后負(fù)載耗電量統(tǒng)計(jì)

年節(jié)約電量=設(shè)備工頻的年耗電量-設(shè)備變頻的年耗電量=4381528kW?h

年節(jié)電費(fèi)=年節(jié)約電量*0.5元/度=2190764元

節(jié)電率=（P工-P變）/P工=33.6%

5　結(jié)束語(yǔ)

高壓變頻通過(guò)改變風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度，首先達(dá)到了節(jié)約電能的目的；其次合理的設(shè)定加速和減速時(shí)間，使啟、停機(jī)過(guò)程設(shè)備的沖擊得到改善，平均運(yùn)行速度的降低，使壓力和磨損大為減少，從而使設(shè)備壽命延長(zhǎng)；為企業(yè)帶來(lái)可觀的效益。

[1]韓安榮.通用變頻器及其和應(yīng)用[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

[2]張燕賓.變頻調(diào)速460問(wèn)[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社,2006

[3]張選正.中高壓變頻器應(yīng)用技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社,2007.