變頻器在風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用及其經(jīng)濟(jì)效益
一、概述
通常工業(yè)鍋爐上的鼓風(fēng)、引風(fēng)機(jī)，給水泵都是電機(jī)以定速運(yùn)轉(zhuǎn)，再通過(guò)改變風(fēng)機(jī)入口的檔板開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量；通過(guò)改變水泵出口管路上的調(diào)節(jié)閥開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)給水量。而風(fēng)機(jī)和水泵的最大特點(diǎn)是負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，而軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，因此如將電機(jī)的定速運(yùn)轉(zhuǎn)改為根據(jù)需要的流量來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速就可節(jié)約大量的電能。
在中央空調(diào)、煉鋼廠(chǎng)、水泥制造、化纖等行業(yè)中都用到風(fēng)機(jī)。在沒(méi)有調(diào)速控制之前，一般采用降壓起動(dòng)，并且正常運(yùn)行后，電動(dòng)機(jī)全速運(yùn)行，而風(fēng)量的大小則通過(guò)風(fēng)門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)。一般情況下，風(fēng)門(mén)的開(kāi)度為50%～80%，電機(jī)只能是滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)的工作效率很低，造成很大浪費(fèi)。
二、變頻器調(diào)速的特點(diǎn)及節(jié)能分析
怎樣能根據(jù)工況而直接控制風(fēng)量的大小而滿(mǎn)足工況的要求呢？變頻器的出現(xiàn)很好的解決了這個(gè)問(wèn)題。變頻器是無(wú)級(jí)調(diào)速的，用變頻器改造風(fēng)機(jī)，具有以下特點(diǎn)：
1.起動(dòng)停止平衡，無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍大。
2.工作可靠，能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
3.操作簡(jiǎn)便，維護(hù)量小。
4.輸出特性可滿(mǎn)足風(fēng)機(jī)性能要求。
5.節(jié)能效果顯著。
根據(jù)離心泵的特性，風(fēng)機(jī)的流量變化與轉(zhuǎn)速成正比，壓力變化與轉(zhuǎn)速成正比，而功率變化與轉(zhuǎn)速變化立方成正比。因此，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，風(fēng)量減少。電機(jī)功率成立方比下降。
三、改造方案
從以上運(yùn)行情況分析：要提高電動(dòng)機(jī)的工作效率、節(jié)約電能，可在風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)上裝上調(diào)速裝置。根據(jù)工作的情況調(diào)節(jié)調(diào)速器裝置的速度可以滿(mǎn)足工作狀況的要求。另外，用變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造不必對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行大改動(dòng)。因此，變頻器在風(fēng)機(jī)改造方面得到廣泛的應(yīng)用，在變頻改造的過(guò)程中，當(dāng)我們需要時(shí)，讓電動(dòng)機(jī)高速運(yùn)行以達(dá)到我們的要求。當(dāng)不在工作時(shí)，使電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)節(jié)約電能。同時(shí)，可根據(jù)我們的需要而調(diào)節(jié)變頻器，以滿(mǎn)足我們的工作要求。
其中，鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、爐排機(jī)變頻器受燃燒控制系統(tǒng)的控制，給水泵變頻器受汽包水位的控制。控制器的輸出信號(hào)將控制相關(guān)的變頻器輸出頻率，以達(dá)到穩(wěn)定工況及提高鍋爐熱效率和節(jié)能之目的。對(duì)于給水泵變頻器加減速時(shí)間的設(shè)定，應(yīng)在保證供水的前提下，盡量設(shè)定長(zhǎng)一點(diǎn)，這樣對(duì)工藝管道有利，因?yàn)檫@可以克服水泵加速過(guò)快的“水錘效應(yīng)”和減速過(guò)快時(shí)的“空化現(xiàn)象”。
通過(guò)對(duì)變頻器在工業(yè)鍋爐上的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、節(jié)電降耗效果顯著，操作簡(jiǎn)便，調(diào)節(jié)平衡，尤其與微機(jī)控制相聯(lián)更體現(xiàn)了優(yōu)越性，深受司爐工的歡迎。
2、平滑啟動(dòng)及轉(zhuǎn)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，機(jī)械磨損減小，故障率下降，減少了停機(jī)、停爐對(duì)生產(chǎn)的影響。
3、檔板和調(diào)節(jié)閥的機(jī)械磨損、卡死等故障不復(fù)存在了。
四、改造效果
1、90KW為例
改造前實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)
U=380VI=160AcosΦ=0.887
P=1.732UIcosΦ
=1.732×380×120×0.887
=93.4KW
改造前每年耗電量（全年運(yùn)行330天計(jì)）
93.4KW×24×330=739728度
2、改造后實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)
U=380I=100cosΦ=1
P=1.732×380×75×1=65.4KW
改造后每年耗電量（全年運(yùn)行330天計(jì)）
65.4KW×24×330=517968度
3、每年節(jié)省的電量：
739728－517968=221760度
節(jié)電率：221760÷739728=30%
每年節(jié)約電費(fèi)（按0.6元/度計(jì)）：
221760×0.6=133056元
五、總結(jié)
對(duì)風(fēng)機(jī)改造表明：
1.采用交輪流變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、改造方便、節(jié)能效果明顯、投資回收期短的特點(diǎn)。
2.使用變頻器后，風(fēng)機(jī)可軟起軟停、減少設(shè)備機(jī)械沖擊、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、降低設(shè)備的維修費(fèi)用。
3.變頻調(diào)速技術(shù)先進(jìn)、成熟，提高了設(shè)備的技術(shù)含量。
通常工業(yè)鍋爐上的鼓風(fēng)、引風(fēng)機(jī)，給水泵都是電機(jī)以定速運(yùn)轉(zhuǎn)，再通過(guò)改變風(fēng)機(jī)入口的檔板開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量；通過(guò)改變水泵出口管路上的調(diào)節(jié)閥開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)給水量。而風(fēng)機(jī)和水泵的最大特點(diǎn)是負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，而軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，因此如將電機(jī)的定速運(yùn)轉(zhuǎn)改為根據(jù)需要的流量來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速就可節(jié)約大量的電能。
在中央空調(diào)、煉鋼廠(chǎng)、水泥制造、化纖等行業(yè)中都用到風(fēng)機(jī)。在沒(méi)有調(diào)速控制之前，一般采用降壓起動(dòng)，并且正常運(yùn)行后，電動(dòng)機(jī)全速運(yùn)行，而風(fēng)量的大小則通過(guò)風(fēng)門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)。一般情況下，風(fēng)門(mén)的開(kāi)度為50%～80%，電機(jī)只能是滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)的工作效率很低，造成很大浪費(fèi)。
二、變頻器調(diào)速的特點(diǎn)及節(jié)能分析
怎樣能根據(jù)工況而直接控制風(fēng)量的大小而滿(mǎn)足工況的要求呢？變頻器的出現(xiàn)很好的解決了這個(gè)問(wèn)題。變頻器是無(wú)級(jí)調(diào)速的，用變頻器改造風(fēng)機(jī)，具有以下特點(diǎn)：
1.起動(dòng)停止平衡，無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍大。
2.工作可靠，能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
3.操作簡(jiǎn)便，維護(hù)量小。
4.輸出特性可滿(mǎn)足風(fēng)機(jī)性能要求。
5.節(jié)能效果顯著。
根據(jù)離心泵的特性，風(fēng)機(jī)的流量變化與轉(zhuǎn)速成正比，壓力變化與轉(zhuǎn)速成正比，而功率變化與轉(zhuǎn)速變化立方成正比。因此，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，風(fēng)量減少。電機(jī)功率成立方比下降。
三、改造方案
從以上運(yùn)行情況分析：要提高電動(dòng)機(jī)的工作效率、節(jié)約電能，可在風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)上裝上調(diào)速裝置。根據(jù)工作的情況調(diào)節(jié)調(diào)速器裝置的速度可以滿(mǎn)足工作狀況的要求。另外，用變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造不必對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行大改動(dòng)。因此，變頻器在風(fēng)機(jī)改造方面得到廣泛的應(yīng)用，在變頻改造的過(guò)程中，當(dāng)我們需要時(shí)，讓電動(dòng)機(jī)高速運(yùn)行以達(dá)到我們的要求。當(dāng)不在工作時(shí)，使電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)節(jié)約電能。同時(shí)，可根據(jù)我們的需要而調(diào)節(jié)變頻器，以滿(mǎn)足我們的工作要求。
其中，鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、爐排機(jī)變頻器受燃燒控制系統(tǒng)的控制，給水泵變頻器受汽包水位的控制。控制器的輸出信號(hào)將控制相關(guān)的變頻器輸出頻率，以達(dá)到穩(wěn)定工況及提高鍋爐熱效率和節(jié)能之目的。對(duì)于給水泵變頻器加減速時(shí)間的設(shè)定，應(yīng)在保證供水的前提下，盡量設(shè)定長(zhǎng)一點(diǎn)，這樣對(duì)工藝管道有利，因?yàn)檫@可以克服水泵加速過(guò)快的“水錘效應(yīng)”和減速過(guò)快時(shí)的“空化現(xiàn)象”。
通過(guò)對(duì)變頻器在工業(yè)鍋爐上的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、節(jié)電降耗效果顯著，操作簡(jiǎn)便，調(diào)節(jié)平衡，尤其與微機(jī)控制相聯(lián)更體現(xiàn)了優(yōu)越性，深受司爐工的歡迎。
2、平滑啟動(dòng)及轉(zhuǎn)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，機(jī)械磨損減小，故障率下降，減少了停機(jī)、停爐對(duì)生產(chǎn)的影響。
3、檔板和調(diào)節(jié)閥的機(jī)械磨損、卡死等故障不復(fù)存在了。
四、改造效果
1、90KW為例
改造前實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)
U=380VI=160AcosΦ=0.887
P=1.732UIcosΦ
=1.732×380×120×0.887
=93.4KW
改造前每年耗電量（全年運(yùn)行330天計(jì)）
93.4KW×24×330=739728度
2、改造后實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)
U=380I=100cosΦ=1
P=1.732×380×75×1=65.4KW
改造后每年耗電量（全年運(yùn)行330天計(jì)）
65.4KW×24×330=517968度
3、每年節(jié)省的電量：
739728－517968=221760度
節(jié)電率：221760÷739728=30%
每年節(jié)約電費(fèi)（按0.6元/度計(jì)）：
221760×0.6=133056元
五、總結(jié)
對(duì)風(fēng)機(jī)改造表明：
1.采用交輪流變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、改造方便、節(jié)能效果明顯、投資回收期短的特點(diǎn)。
2.使用變頻器后，風(fēng)機(jī)可軟起軟停、減少設(shè)備機(jī)械沖擊、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、降低設(shè)備的維修費(fèi)用。
3.變頻調(diào)速技術(shù)先進(jìn)、成熟，提高了設(shè)備的技術(shù)含量。
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