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高压变频器在引风机改造上的应用

浏览次数: 日期:2010-9-28 15:43:53
内容摘要:按照引风机电机容量,选用北京合康亿盛变频科技股份有限公司生产的变频器HIVERT-Y06 /220,额定输出电流为220A。变频器控制电源采用380V控制,电源一路取源于变频器变压器变压交流380V,另一路取于机组380V系统,两路电源可以自动切换无需人工调整。关键词:节能  变频器  液力耦合器   一、引风机改造前现状自备电厂为3×135WM循环硫化床发电机组。三台机组六台引风机全部采用液力耦合器调节方式,液力耦合器是通过控制工作腔内工作油液的动量矩变化,来传递电动机能量并改变输出转速的,电动机通过液力耦合器的输入轴拖动其主动工作轮,对工作油进行加速,被加速的工作油再带动液力耦合器的从动工作涡轮,把能量传递到输出轴和负载,这样,可以通过控制工作腔内的油压来控制输出轴的力矩,达到控制负载的转速的目的。液力耦合器调速范围在20%~95%之间,其效率基本上与转速成正比,随着输出转速的降低,效率基本上成正比下降。100%转速时效率95%,75%转速时效率约72%,20%转速时效率约19%,液力耦合器用于风机,其轴的输出功率与转速的三次方成正比,当转速下降时,虽然液力耦合器效率与转速成正比下降,但电动机综合轴功率还是随着转速的下降成二次方比例下降,因此低转速时,风机的综合效率很低,电机耗能相对较大。引风机电机设计参数如下:
名称型号额定功率(kw)额定电压(V)额定电流(A)额定频率转速功率因数
引风机YKKZ10-618006000212.7509860.85

 二、改造实施方案1、变频器选型配置方案按照引风机电机容量,选用北京合康亿盛变频科技股份有限公司生产的变频器HIVERT-Y06/220,额定输出电流为220A。保留现有的引风机电动机和高压开关,考虑6kV配电室位置情况,我们将除尘器配电室空余空间位置隔离设置为变频器间,变频器电缆用原引风机动力电缆,变频器至风机电缆重新布置。变频器控制电源采用380V控制,电源一路取源于变频器变压器变压交流380V,另一路取于机组380V系统,两路电源可以自动切换无需人工调整。变频器间电缆沟道在原电缆沟的基础上进行完善,保证满足施工要求。
2、引风机改造:由于原引风机使用液力耦合器进行调节,变频改造后,电机由变频器拖动进行变频运行,必须将液力耦合器拆除。但是拆除液力耦合器后电机和风机间连接轴的空间距离太长,扭距大容易造成变形,造成系统停机,因此在原液力耦合器位置专门进行设计制作了连接轴,并考虑在轴中位置设计支撑联轴器,轴的设计考虑了在0~50Hz范围内没有共振点。
3、控制回路改造:变频器的控制与原来的DCS连接起来,控制电缆由变频器至DCS系统控制柜敷设,相关的控制信号引入到DCS控制系统,可以实现远控和就地控制,变频器的加减频率在DCS系统操作员站进行,调节频率范围为0~50Hz,变频的状态及控制信号在DCS系统进行显示,满足远方操作控制的要求。
4、变频器的主要功能设置1)变频器改造时原电机及保护回路不加任何改动可直接应用。2)变频器内部通讯采用光纤连接,可以有效提高控制信号通讯速度和抗干扰能力,变频器内部强弱电信号分开布置,通过光电隔离、铁壳屏蔽技术消除了控制的谐波影响3)变频器冷却风扇一用一备冗余设计,单台冷却风机故障不影响系统正常运行,并可实现在线检修。4)6kV主电源故障时,变频器供电可保持3秒钟,一旦主电源重新受电,装置系统能自动恢复正常工作而无需运行人员的任何干预,以满足主电源母线系统快切需求。5)变频器设计有电动机所需的过载、过流、过压、欠压、过热、缺相保护以及进线变压器的保护和变频器过载,变频器过热等全部保护功能。6)变频器动力电源和控制电源分开供电,动力电源为变频调速系统内部供电,控制电源独立于动力电源系统,变频器自备UPS,可维持30min,控制电源故障时,变频器不能立即停机。7)变频器在0~50Hz范围内进行调整,调节范围广,输出电压稳定。 三、改造中重点考虑的几个问题1、变频器做单独接地网,接地网与电气地网隔离,保证变频器投运后对其他设备不产生干扰。2、引风机原由电机非专用变频电机,改造后电机冷却风量不足,电机温升不能超标。3、考虑电机全压启动对厂用6KV母线的影响及对电机和风机的影响。4、现有的风机电机连接所用的液力偶合器拆除后,连接轴必须进行认真计算设计,要充分考虑在整个调频范围内风机的共振问题。5、变频器及变频控制室的散热通风设计。 四、改造后经济效益分析1、节能分析机组在100%、80%两种负荷运行方式下电机状况统计
机组负荷(MW)引风机电机电流(A)占额定电流的百分比、功率Pg(kW)
10014063.5%1298
13515065.8%1391
Pg=1.732×6.3×I×cosφ1)机组在100%负荷运行方式下引风机电机变频改造前后能耗比较不使用变频器调节模式:Pg=1391kw使用变频器调节模式:风机效率:μf=0.63传动效率:μt=0.97电机效率:μd=0.95变频器效率:μb=0.965风机出口流量:Q=115m3/s风机出口压力:H=-5.4kPa     Pb=Pd/μb=Pf/μt×μd×μb=QH/(μf×μt×μd×μb)=115×5.4/(0.63×0.97×0.95×0.965)=1108kW节能效果:μ=(Pg-Pb)/Pg=(1392-1108)/1392=20%2)机组在80%负荷运行方式下引风机电机变频改造前后能耗比较不使用变频器调节模式:Pg=1298kw使用变频器调节模式:风机效率:μf=0.63传动效率:μt=0.97电机效率:μd=0.95变频器效率:μb=0.965风机出口流量:Q=115m3/s风机出口压力:H=-4.3kPa    Pb=Pd/μb=Pf/μt ×μd×μb=QH/(μf×μt×μd×μb)=115×4.3/(0.63×0.97×0.95×0.965)=883kW节能效果:μ=(Pg-Pb)/Pg=(1298-883)/1298=30%3)单台引风机节能计算机组80%负荷运行,单台引风机年使用300天,共计7200小时,935万KW/h。
序号名称需求比列年现用电年变频用电年节电
1引风机80%935万KW/h636万KW/h299万KW/h
 经济效益计算:按照每度电0.3元计算,单台引风机每年节约88万元。 五、结论变频器改造,不仅提高设备的安全可靠性,提高了工艺流程的自动化水平,减少事故率,更为企业节约降耗提高经济效益作出贡献,在国家大力倡导节能减排,减少环境污染政策的指引下,推广和使用变频器必将是降低能源消耗的有力措施。
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