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机械知识

供暖公司风机变频调速改造技术分析

发布时间:2016-09-01

交流异步电动机调速的研制工作已经取得了许多可惜的成就。近年来,计算机技术和电力电子技术以及集成电路技术和的快速发展,为交流调速的使用提供了有利条件,使交流电动机调速和控制提高到了新的水平。全世界大约有60%左右的发电量是由电动机消耗的。据统计,我国各类电动机的装机容量已超过4亿kw,其中异步电动机约占90%,拖动风机、水泵及压缩类机械的电动机约1.3亿kw。在目前4亿kw的电机负载中,约有30%的变动负载可以使用电机调速。

  1.风机的特性分析及节能原理风机是一种平方转矩负载,其转速n与风量Q、风压H及风机轴功率N之间的关系为:

  Q1= Q2(n1/n2)、H1=H2(n1/n2)2、N1=(n1/n2)3当电机驱动风机时,电动机的轴功率为:P=ρQH/ ncηF图中n为风机在转速n1下风压—风量(H-Q)的特性;n2为风机在转速n2下风压下风压—风量(H-Q)的特性;曲线R1、R2为管阻特性。

  设引鼓风机在工作点A点效率是最高,输出的风量Q为最高100%,功率P1 与AH1OQ1成正比。根据生产工艺要求,为风量需从Q1减少到Q2时,如果采用调节阀门方法(相当增加管理),使管理特性从曲线R1变到R2 ,系统由原来的标准工作点A变到新的工作点B运行。此时风机的风压增加,轴功率P2与面积BH2OQ1成正比。如果采用变频器控制方式,风机转速由n1 降到n2 ,在满足同样风量Q2 的情况下,风机风压H3 大幅降低,轴功率P3与面积CH3OQ1成正比。轴功率P3 和P1、 P2相比将显着减小,节省的功率省耗△P与面积BH2H3C成正比。节能的效果是十分显着的。

  2.异步电动机调速方法电动机的转数n与同步转数n0之间的关系为:

  n=(1-S)n0=(1-S)60f/p(式中:n—转数,n0—同步转数,S—转差率,f—频率,p—极对数。)可见改变电动机的转数有三种方法,就是改变转差率S、改变频率f、改变极对数p。由此产生了多种调速方法。这里只讨论改变频率f的调速方法:

  变频调速是使用晶闸管变频电源通过改变电动机定子绕组的频率,实现改变同步转数来调速。这种方法高效率、范围宽和精度高的调速性能。因规格系列齐全,可以满足各种不同需求,从而被广泛采用,是较理想调速方法。它可分为两大类:

  2.1交—直—交变频调速:是通过将电网中的交流电整流成直流电,再逆变为频率可调的交流电。根据直流电滤波方式的不同,可为电压型(电容器滤波)和电流型(电感滤波)两种。

  2.2交—交变频调速:它只有一级功率变换,省去直流环节,可减少损耗,提高效率。由于此结构较复杂、额定工作频率较低,造价较高。常用于大容量的交流调速设备中(国外单台变频装置容量已超过10000kw)。变频调速的不足之处是造价高、结构复杂、功率因数低、谐波较大。

  3.现状概述和改造方案及具体实施供暖公司是大能耗企业,同时也是资源节约与综合利用的主导机构。在目前我国电力短缺,资源紧张的情况下,要率先实施节电改造,以求推动节能工作。

  供暖公司用电情况有以下几个特点:

  (1)动力设备较多、容量较大,供暖期连续时间长。

  (2)系统用电效率低,电能浪费较大。

  改造方案及具体实施根据负荷运行实际情况,动力配电系统具有很大的节电空间,本着节能、安全、经济的原则,在各方大力支持配合下,经对公司整体用电分布细致的考察,决定采用变频调速装置对风机进行变频调速,目标节电率25%以上。

  系统由两种操作模式可供选择:工频运行状态和变频运行状态。

  (1)工频运行状态:操作台状态选择开关置于工频位置,这是QS1、KM1、QS2、KM2断开,QF、QS3闭合,用操作台控制KM3的闭合与断开,实现电机的工频运行及停机。

  (2)变频运行状态:若系统需要变频运行,则操作台状态选择开关置于变频运行位置,这时QS3、KM3断开,QS1、QS2、QF闭合,用操作台控制KM1、KM2的断开与闭合,实现电机的变频运行与停止,变频器频率的高低有操作台的电位器控制或主机设置,闭环或速度上升时间均有主机设置。

  4.风机变频调速的优点

   ◆根据流量或压力变化调节转速,降低电能损耗,节约生产成本。

  ◆保证恒压,提高供风质量。

  ◆避免压力过高造成的跑、冒、漏,节约资源,延长设备使用命令。

  ◆实现电机软启动,启动电流限定为额定电流,减小了电机启动时对电网和设备的冲击,可降低供电容量。

  ◆二极管整流输入,功率因数较高,额定工况下功率因数可高达97%,无需无功补偿。

  ◆实现自动化控制,无需人工调节阀门、挡板,减轻操作人员的工作强度。

  5.结束语变频调速适用范围广泛,在多台电动机同频拖动,或者调速范围大的低速大容量拖动中发挥着不可替代的作用。其调速范围广(100%-0%),调速精度高(0.5%),节电效果好(多数约为40%左右),其性能是其它各种交流调速技术不能比拟的。但变频器的价格较高(一般为1500元/kw,)。

  随着新的控制理论和计算机技术的运用,更高性能、更适合调速控制的新型电动机和调速系统必将不断涌现出来。新型电动机调速技术将向着高效率、高性能、响应快、智能化、绿色化的方向发展。为我国经济发展作出更大贡献。

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