高压风机变频改造方案

股票代码：0 0 2 1 6 9河南南阳油田高压电机变频改造节能方案股票代码：0 0 2 1 6 91 项目介绍1.1能源形势与节能能源短缺和环境污染是人类当前共同面临的世纪性难题。

据统计全球已探明石油储量只够使用30～50年。

我国自然资源总量排世界第七位，能源资源总量约4万亿吨标准煤，居世界第三位，但我国人口众多，能源资源相对匮乏。

而作为我国在电力方面重点推广的节能技术之一的高压大功率变频调速技术，对于节能方面有着明显的效果。

我国高压电动机总容量在1.5亿千瓦以上（不包括低压电动机），大部分为风机泵类负载，这些电动机大都由6kV/10kV驱动，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25％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％。

1.2改造项目介绍本方案的改造对象是河南南阳油田高压电动机负载。

上述风机原先风门开度调节风量，存在着较大的能量损耗。

为降低能耗以及提高贵厂自动化水平，广州智光电气股份有限公司针对贵厂高压电机的运行数据和实际工况，同时结合我们以往节能改造工程中所积累的经验，经过我公司认真分析计算，贵厂以下设备进行变频改造将具有较显著的经济效益。

负载描述：电机铭牌参数负载参数安装调节方式电机型号Y450-4 负载型号SFY15.5D-C4A 安装方式额定功率kw355KW 负载类型引风机流量调节方式风门调节额定转速rpm1485r/min 负载轴功率kw 269KW额定电流A26A 额定流量m³/h 177503m³/h 额定电压V10KV 额定压力Mpa 4582Pa功率因数0.865负载效率84%股票代码：0 0 2 1 6 9防爆要求防爆等级IP23 现场照片环境温度夏季40℃现场噪音db 安装位置泵或风机的实际运行参数工况1 流量/阀开度28% 压力电机电流7A 年运行时间7900h工况2 流量/阀开度压力电机电流运行时间工况3 流量/阀开度压力电机电流运行时间一、直接节能收益：根据参数表运行参数及工况计算，引风机原运行功率约285KW，节电率约35%，单位时间节电功率约30KW,年节电量约30KW*7900H=237000KWH,按电价0.5元/KWH计算，年节电费约11.85万元！配套变频系统型号和外形尺寸如下所示：适配电机： 355kW 10KV 长深高重量旁路方式配置型号（mm）(kg)手动Zinvert-A8H450/10B 3500 1580 2650 3192自动4000 1580 2650 3492布局要求：四面到障碍物的距离（mm）旁路方式前后左右顶手动1000 1000 800 800 ＞300自动1000 1000 800 800 ＞300二、间接效益1、变频改造后，实现电机软启动，启动电流小于额定电流值，启动更平滑。

2、电机以及负载转速下降，系统效率得到提高，取得节能效果。

大大减少了对设备的维护量，节约了人力物力资源。

股票代码：0 0 2 1 6 93、由于电机以及负载采用转速调节后，工作特性改变，设备工况得到改善，延长设备使用寿命。

4、功率因数提高到0.95以上，不仅省去了功率因数补偿装置，而且减少了线路损耗。

5、厂房设备噪声污染将降低。

6、提高整个系统的自动化水平和工艺水平。

7、节能减排，减少了温室气体的排放，保护了环境。

8、负载改变频后，由于变频器采用单元串联移相技术，因此在理论上可以消除35次以下谐波。

由于实际制造工艺的限制，网侧电压谐波总含量可以控制在2％以内，电流谐波总含量小于2％。

延长了设备的使用寿命。

9、变频输出采用PWM技术控制，输出电压波形基本接近正弦波，谐波总含量小于2％，上述指标均满足IEEE-519国际电能质量谐波标准要求。

延长了电机的使用寿命。

有关本次节能报告的详细技术方案附后。

股 票 代 码：0 0 2 1 6 92 变频改造节能分析2.1 变频调速节能原理从流体力学的原理得知，使用感应电动机驱动的风机、水泵负载，轴功率P 与流量Q ，扬程H 的关系为：H Q P ⨯∝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:1212n n Q Q ⨯=(1)21212⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯=n n H H (2)2p =1p 312⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯n n(3)可见流量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％的额定流量时，通过调节电机的转速至额定转速的80％，即调节频率到40Hz 即可，这时所需功率将仅为原来的51.2％。

如下图所示，从风机、水泵的运行曲线图来分析采用变频调速后的节能效果。

调节前管网特性调节后管网特性扬程HH2H1BAQ2Q1n1n2流量QHBD e l t (P )CO风机、水泵的运行曲线图当所需风量、流量从Q1减小到Q2时，如果采用调节阀门的办法，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H2×Q2成正比；如果采用调速控制方式，风机、水泵转速由n1下降到n2，其管网特性并不发生改变，但风机、水泵的特性曲线将下移，因此其运行工况点由A 点移至C 点。

此时所需轴功率P3与面积HB ×Q2成正比。

从理论上分析，所节约的轴功率Delt(P)与股 票 代 码：0 0 2 1 6 9（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，风机泵类通过调速控制可节能20％～50％，有些风机负载节能比例达60%以上。

2.2 变频改造节能分析液耦调速器与变频调速器改造后的唯一区别就是两者的效率不同，变频器的效率一般保持在96%以上，而液耦的效率在95%以下。

在变频改造后，保留液力耦合器，将其开度开至100%，则两种开度下的液力耦合器的效率差是节电来源，而节能计算也是围绕着计算液耦的运行效率计算。

输出转速比效率变频调速效率液力偶合器效率液力耦合器调速和变频调的效率对比根据液耦调速器本身损耗功率公式()额P i i i P e s ⨯-=∆23121/计算出液耦运行状态下的转差损耗功率，再加上液耦的轴承摩擦损失、油路损失、鼓风损失、导管损失等，此部分损耗按照电机输出轴功率的3％计算，即液耦的全部功损为：103.0P P P s +∆=∆，液耦再计算出负载需要的输入功率即轴功率P P ∆-1。

这样，根据变频器效率为0.96，计算出变频改造后的电机输入功率()η/12P P P∆-=。

2.3 变频改造节能分析2.3.1改造前工频运行功率计算公式φcos 732.11⨯⨯⨯=I U P股 票 代 码：0 0 2 1 6 9U ：电机电压，kV ；I ：电机电流，A ；1P ：单一负荷下工频运行功率，kW ；φcos ：单一负荷下运行功率因数，小于额定功率因数。

()∑⨯⨯=δ11P T CT ：全年平均运行时间，h ；1P ：单一负荷下的运行功率，kW ；δ：这种负荷下的全年运行时间比例；1C ：改造前总耗电量，h kw ⋅。

改造后变频运行预计功率计算公式： 液偶调速器的转速比：e /n i n =；其中：n ——液偶的输出转速，r/min ；n e ——为液偶的输入转速，r/min液偶调速器的转差损耗计算公式：()额P i i i P e ⨯-=∆232/其中：i ——液偶转速比；e i ——液偶额定工况点的转速比，取0.97； P 额——电机额定功率，kW ；转差损耗不包括液偶的轴承摩擦损失、油路损失、鼓风损失、导管损失等。

改造后变频运行功率计算公式：()η÷∆-=P P P 12其中：P 2——变频改造后电机输入功率，kW ；P 1——改造前电机输入功率，kW ； P ∆——液偶的功率损耗，kW ；η——变频装置的效率。

()∑⨯⨯=δ22P T C其中，2C ——改造后总耗电量，h kw ⋅。

2.4 变频调速其他附加好处2.4.1提高网侧功率因数原电机直接由工频驱动时，满载时功率因数为0.8－0.9，实际运行功率因数远低于额定值。

采用高压变频调速系统后，电源侧的功率因数可提高到0.95以上，大大的减少无功功率的吸收，进一步节约上游设备的运行费用。

2.4.2降低设备运行与维护费用股票代码：0 0 2 1 6 9采用变频调节后，通过调节电机转速实现节能；转速降低，主设备及相应辅助设备如轴承等磨损较前减轻，维护周期、设备运行寿命延长；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。

在使用变频器过程中，只需定期对变频器除尘，不用停机，保证了生产的连续性。

从实际改造情况看，采用变频调速后，运行与维护费用大大降低。

2.4.3软启软停功能采用高压变频改造后，电机实现软启软停，启动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，无任何附加的异常振动和噪音。

2.4.4增强电机的保护功能与原来旧系统相比较，变频器具有过流、短路、过压、欠压、缺相、温升等多项保护功能，更完善地保护了电机。

2.4.5实现高度自动化采用变频改造后，系统运行操作简单，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。

2.4.6增强系统运行的可靠性ZINVERT智能高压变频调速系统适应电网电压波动能力强，电压工作范围宽，电网电压在-35%～+15%之间波动时，系统均可正常运行。

股 票 代 码：0 0 2 1 6 93 项目建议改造方案3.1 改造电气原理3.1.1手动旁路方式采用手动旁路方式改造电气原理如下图所示：MZINVERTK1K2开关柜高压开关电动机负载系统高压母线手动旁路柜系统母线电源经变频装置刀闸K1到高压变频装置，变频装置输出经刀闸K2送至电动机系统母线电源还可经刀闸K2切换至工频侧直接起动电动机。

一旦变频装置出现故障，即可马上断开输入侧高压开关及刀闸K1，将变频装置隔离，切换刀闸K2至工频侧，合高压开关工频起动电机运行。

刀闸K1、K2之间具有闭锁和防止误操作功能。

3.1.2自动切换方式采用自动动旁路方式改造电气原理如下图所示：自动旁路柜系统高压母线J2J1J3负载电动机开关柜高压开关K2K1ZINVERTM该方案在设计中考虑：（1）、刀闸K1、K2无机械闭锁功能，只是在检修时由手动断开以形成明显的断开点，确保工作人员的安全。

在工频和变频运行状况下均处于闭合状态。

（2）、工频旁路接触器J3与变频进线接触器J1、变频出线接触器J2具备电气闭锁功能，不能同时闭合。