浅谈高压变频器节能技术发展及在大庆石化公司热电厂除尘器改造中的实际应用

浅谈高压变频器节能技术发展及在大庆石化公司热电厂除尘器改造

中的实际应用

摘要:伴随高压变频调速技术的不断进步,高压变频调速装置在工业生产中得到了更为广泛的应用。变频器调速可以提高生产效率和控制精度,进而满足生产工艺对电机调速控制的要求,很大程度节约能源,大大降低了生产运行成本。

关键词:变频器除尘器

我国的电动机用电量占全国发电量的60%左右,风机、泵类等设备年耗电量占全国消耗的30%以上。造成这种状况的主要原因是以往的风机、水泵等设备的调速方法是通过调节阀门、挡板的开度来调节给风、给水量,传统方法消耗很大,而且电机设计容量远远大于现场设备的实际需要,存在着很严重的资源浪费现象,因此推广交流变频调速装置对工业生产有着深远意义。

1 变频技术节能原理分析

1.1 变频节能

由公式n=60f(1-s)/p可知,电机转速n与频率f成正比,风量或流量与转速的一次方成正比,压力H与转速的平方成正比,电机轴功率P与转速的三次方成正比。因此当风量或流量减少,电机转速下降时其功率降低很多。如流量由80%下降到40%,则转速相应降到40%,压力降

到20%,而电机功耗降到10%,也就是节约电能10%。通过以上分析电机改为变频调节节能效果显著。

1.2 电机采用变频器软启动节能

无论电机为直接启动或Y／D启动,启动电流是4～7倍的额定电流,启动时对设备本身和供电电网造成严重冲击,而且启动时产生的大电流和震动对挡板和阀门的损害极大,对设备、管路使用寿命极为不利。使用变频节能装置后,利用变频器软启动功能将使启动电流从零开始,而且启动电流不超过电机额定电流的1.2倍,减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求,延长了设备和阀门的使用寿命,节省了设备的维护费用。

1.3 提高功率因数节能

无功功率不但增加线损和设备的发热,更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低,大量的无功电能消耗在线路当中,设备使用效率低浪费严重。由公式P=S×COSΦ可知,功率因数越大,则有功功率越大。普通水泵电机的功率因数在0.6～0.7之间,使用变频调速装置后,由于变频器内部滤波的功能,功率因数大幅度提高,进而增加电网的有功功率。

2 变频技术在电机节能改造中的实际意义

对电机采用变频器调速改造,对实际生产有着很多实际意义。比如设备运行稳定、维护量减少、工作强度降低、运行成本下降效率提高等等诸多好处。通过调节电机转速实现节能,电机转速降低的同时主设备及相应辅助设备如轴承等磨损较前减轻,延长设备使用寿命。变频改造后风门开度增大,运行中不再承受压力,可显著减少风门的维护量和更换率。此外,变频调速器具有十分灵敏的故障检测、诊断、数字显示功能,大大提高了风机、水泵等设备运行的可靠性。在使用变频器过程中,只需定期对变频器进行除尘清理,而不需要停机维护,保证了生产的长周期。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。电机实现软启软停,对电网无任何冲击,电机使用寿命得到延长。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,无任何异常振动和噪音。

3 大庆石化公司热电厂除尘风机变频调速技术的实际应用

大庆石化公司热电厂现除尘风机为液力耦合器拖动,因液力耦合器效率低、调速范围窄、节能效果低等诸多缺点,现将液力耦合器拆除,进行除尘风机变频改造,现将改造前后运行数据进行对比分析如下:

3.1 现场设备参数

除尘风机电机型号YKS710-6功率2500kW转速992r/min,除尘风

机型号Y4-2XY3NO2585功率2500kW转速860r/min。

3.2 现场运行工况

现场除尘风机(液耦拖动)年运行时间为3600小时,其中T1=3000小时为高速运转,剩下的T2=600小时风机不运转。风机高速运转时电流I1=200A液耦效率83%;低速运转时电流I2=80A,液耦效率10%。

3.3 现场液耦拖动以及更改变频拖动后节能分析

(1)改造前:液耦拖动风机情况下系统耗能

(2)改造后:更改为变频拖动后系统耗能

系统更改为变频后,要满足现场除尘效果,风机轴功率与液耦拖动时相等,变频正常运行时效率取0.96,则:

P液耦×η液耦×η电机=P变频×η变频×η电机

变频高速运行下:P变频1=1509.44kW

变频低速运行下:P变频2=51.96kW

则系统年耗能:C2=P变频1×T1+P变频2×T2=4528320+31176=4559496kW·h

(3)对比改造前后能耗可知:

年节电量:ΔC=C1－C2=5287449.6-4559496=727953.6kW·h

节电率:(ΔC/C1)×100%=13.8%

每年收益为727953.6×0.6=43.68万元

4 总结

通过变频调速技术在大庆石化公司热电厂除尘风机的实际应用,我们可以看到变频调速技术在大电机辅机设备中的应用是相当成功的,不仅可以取得相当显著的节能效果,而且创造可观的经济价值,同时也改善了电机设备的使用寿命和自动控制水平,对于提高劳动生产率、降低能耗具有重大的实际意义。