电机采用变频调速技术的节能效果分析.

1、焦炉煤气鼓风机采纳变频调速技术的节能效果分析Energy Saving Analysis on Coalgas Blower of Cokeoven with Variable FrequencySpeed Control Technology金立明杨生桥王莉武汉钢铁集轩团能源动力公司(武汉430083杜强丁宁北京经资风机水泵节能技术中心(北京100037摘要:介绍了变频调速技术在焦炉煤气鼓风机上的首次应用,依据武钢煤气管网的工况,提出了改造方案,进行了系统设计和现场测试,并作了节能效果及效益分析。叙词:煤气系统鼓风机变频调速技术节能献承Ahsthact:This paper introduces first application offrequency control technology on coal-gas blower.Based Oil practical situation ofWngang gas pipdine net,put forwards improvement sdution and system d8ign.FurLhe,make energy savin

2、g effect and benefit analysis according tositeM目目H枷resultsKeywor凼:Coal-gas system Blower Variable frequency删contcol technology Energy savingl刖置武汉钢铁集团能源动力公司燃气厂担负着整个武钢厂区的生产用气和生活用气。为保证系统用量和管网压力,设有三个煤气加压站,要求管网压力保持在23kPa左右,因加压站分布远,煤气管线长.用户多.用量不平衡,日供气量波动大,在保证用量的状况下,管网压力只能由运行人员调整挡风门来限制。为稳定中压焦炉煤气主干线压力.降低焦炉煤气鼓风机电耗,对第三煤气加压站焦炉煤气鼓风机(4+、5进行了变频改造,取得了显著的技术经济效果。1.1鼓风机主要工艺参数焦炉煤气鼓风机型号:c7501.286/1.061进口介质:焦炉煤气进13流量:7鼬一/面n进口压力:0.104MPo(绝出口压力:O.1261MPo(绝升压实力:22kP.进121介质密度:O.4284吲矗主轴转速:2980r/iron所需功率:351kW配用电机型号:JB07

3、10SI电机容量:500kW转速:2980r/min额定电压:6000V额定电流:59.5A负载类型:平方转矩负载额定出气量:45000矗,J、时/台实际出气量:30000o,J、时/台总管网用气量:120(】00-150000ms主管网工作压力:2326kP,电机功率因数:0.852鼓风机调速节能原理焦炉煤气鼓风机都采纳离心鼓风机调整流量和系统管网压力,由于考虑生产过程中工况的不断变更、用户用量的增减和其他多种因素的影响。设计选型时,离心鼓风机必需按所需的最大风量设计,通常预留较大富有量。为此,原设计选配的鼓风机的额定风量为45000矗/h。为满意系统流量和管网压力变更的要求,在煤气管道中设有电动阀门、调整翻板和大、小循环管等装置。电机的转速不行调,只能通过调整调整翻板的开度(090。来限制风量和平衡系统压力。鼓风机正常运行时,有时调整翻板的角度只有30柏%,风量比设计的最大风量小得多,许多状况下风机都是在低负荷下运行。这种通过增加系统阻力来变更风量和平衡系统压力的方法,在翻板上产生很大的能量损耗,造成大量的电能消耗。风机的能耗与机组的转速有关,风机的风量O正比于转速n;风压H正比于

4、n2;轴功率N正比于n3,当转速n削减时,其实际功率按转速n3的比例降低。让调整翻板全开,采纳电机变频调速的方式,风机的转速随系统流量或压力的变更而变更,节电效果非常明显。3改造方案的确定第三煤气加压站一般状况下运行二台焦炉煤气鼓风机,管-849网压力24kPa左右。风机的电动机不作改动,将其中一台改为变频限制运行。改造后的变频风机和工频风机能并列运行,在保证正常流量的状况下,管网压力要求限制在22kPa左右。依据工艺要求,对系统管网和运行工况进行了仔细分析,反复论证,并作了理论计算。3.1变频风机节电理论计算风机升压实力为:P=01261Mpa一0.104Mpa=0.0221MPa一22kPa 风机人口压力:4.5kPa改造后风机应升压:P1=22kPa一4.5kPa=17.5kPh压力比值:PUP=17.5/22=079S0.8变频器输出频率:依据公式H/P=(Nl,N2=(Fl/V208=(R/502Fl=4472(1-k速度下调:(50447250100%一1056%-变频风机节能能耗比为W1/W=(N,/N3=(E/F3=(44.72/503=0.70节能为30%风机用电量计

5、算:风机改造前工频运转状况哀序号电压KV电流A压力MPa 16542l626542l8365021.94650220依据上表改造前风机年用电量:O前=1.732uXlX C0曲X24330=17326X52X0.8524小时X330工作日一364万度改造后理论节能30%时风机年用电量:Q节=Q前X30%=3640.3109万度3.2变频风机实际节电计算改造后风机变频调速运行状况裹频率电压电流压力流量大瓦小瓦(地(kv(A“-Pa温度温度850频率电压电流压力大瓦小瓦(kv(A(kin流量温度温度422503202223J92l212344349626220329922529依据上表计算变频改造后年实际用电量:Q后=1.732UIc024330=1.732x6X22x0.9524x330172万度变频改造后年实际节电量:Q(实际节电量=Q前一Q后=364万度一172万度=192万度3.3变频调速可行的技术方案33.1采纳一台变频器驱动两台焦炉煤气鼓风机的一拖二限制方案。33.2两台焦炉煤气鼓风机分别带有工频旁路,提高风机运行的平安性。3.3.3风机的拖动电机容量为500kw,对于这种大惯

6、量负荷的风机,不行避开发生风机喘振现象,采纳跳频技术跳过风机共振点。3.3.4减小风机电机起动对电网的冲击电流,实现电机的软起动。3.3.5限制方式有手动和自动限制,自动限制操作由上位机s5155U实现。4系统设计依据确定的改造方案和工艺要求,选用了美国罗宾康公司(ROBICON生产的完备无谐波型高压变频器。其主要技术特点:采纳多重化脉宽调制技术,输出谐波小,消退了谐波引起的转矩脉动,使电动机的发热及噪声大大减小,可运用一般电动机。焦炉煤气鼓风机采纳变频调速,将原来的调整翻板全开,通过变频实现风机电动机转速的变更以调整风量大小,而保证系统管网压力。煤气管网压力限制系统示意图(图1。限制系统采纳闭环限制,系统要求限制的压力值由手操器给定(420mA电流信号,压力反馈信号经压力变送器检测后.再由DCS供应。压力比较和PID运算均由变频器内部完成,比例增益0.1;积分增益0.1;微分增益0。其结果作为变频器给定信号,以限制电动机转速,使管网的压力稳定在压力设定值上.碉到自动跟踪管网压力的目的。同时,通过变频器的模拟量输出接口将管网压力、实际电压、电流、频率反馈到操作台上的一次仪表。相应的电气

7、联锁由eLC(SS-USU完成。5变频器主要参数设置及爱护5.1依据变频器的参数和电机参数正确设置各项菜单参数6000V图1煤气管网压力限制系统示意图5.1.1高压变频器铭牌参数如下:NxG Harmony Drive P/N:300(】006;S/O:918693t.额定功率500kw,额定输入电压60GOVAC、50也、67.3A。输出频率050Hz,输出电压06000VAC,额定输出电流70A。限制电源380V,50m,20A。512电机铭牌参数为:额定功率500kw,额定电压6000VAC,额定转速2980rpm,额定电流59.5A.5.2变频器及电机爱护主要参数整定:5.2.1过负荷爱护:反时限,1.2xIn(In为电机额定电流,60秒。5.2.2过流爱护:1.5k。5.2.3过压爱护:7200V。5.2.4超速爱护:105%Ne(Ne为电机额定转速。5.2.5接地爱护:5%Un(Ur.-额定输出电压。52.6加速时间:(60秒,调试时确定。5.2.7减速时间:(60秒,调试时确定。5.28速度给定丢失时保持原速度。变频器的自身定义、硬件故障、软件故障和其它报警条件(详细见说

8、明书。另将变频器限制类型设置为开环矢量限制(OLVC。风机负载,起动时间60s、停止时间90s,最小钳位嘶%,最大钳位100%,反向最大速度限值0.对一台工频风机与一台变频风机并列运行时,关键是变频风机下限频率的设置,要防止回流和风机喘振,可利用变频器的谐振频率菜单,通过定义跳动频率和跳动带宽来回避机械共振。经反复调试后,最终将下限频率设置为43lk。6系统测试6.1变频器测试(1就地启动变频器,使变频器处于OLTM(开环测试方式运行状态,测试电网电压波形正常。i:.p八簿!甏氧1。-。l一虹U飞蜓0i电网A相(Chl,B馆(Ch2电压波形图2电网A相(Chl,B相(Ch2电压波形(2测量变频器的输出电压波形和有效值。冬:一翩LL_l V0一V0鬃000vOc栏甾器“2Freq280mV 25%速度时输出A相(Chl,B相(Ch2电骶波形图3表1五号焦炉煤气加压机变频运行。空载运行状况翻板管网压力电机电阿一次二次系统序号开度压力给定频率电压电流电流状况%Ida%Hz kV A Al0225805025966178正常20226805025.96618正常3023.0805025.976

9、183正常4023.58049.85.86122l7正常50227805025.976177正常(3将变频器限制方式设置为开环矢量模式(OLVC。变频器带电机调试。适当变更变频器的有关参数。测试相关点波形正常。851厂￥、i烈瓜:r /舡:恁弦1.￥f:/k、,.,上妁l、l y I X ;y:y,!Y 。;,陟图450%速度时输出A相(chl,B相(ch2电压波形图650%速度时电机A相电压(chl电流(cll2波形.0絮。了jX ;.1|爹1,、_r渊,黟o o li图5100%速度时输出A相(011,B相(ch2电压波形6.2实际运行状况(1表1是二号机工频运行,调整翻板开度为20%,五号机变频运行,调整翻板开度为O%,变频器空载运行状况。人工调整二号机调整翻板开度来保证系统管网流量和管网压力。(2表2是二号机工频运行,调整翻板开度为20%,五号机变频运行.压力给定24kPa,调整翻板开度.变频器负载运行情况。裹2五号焦炉煤气加压机变颈运行压力给定24kP8.负载运行状况翻板管嘲压力电机电两一次二次序号开度压力给定频率电压电流电流系统%kPa %mkVAA状况l1523.68049.55.90

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