甲醇厂送风机变频节能改造

一 现状分析 某公司目前有两台55KW送风机、一台22KW送风机为生产供气。其中均为一用一备，目前送风机均采用电机恒速运行，通过流量计来检测送到蒸发器的空气流量，以2#气动调节型蝶阀来控制送风量，在系统所需空气减少时，2＃阀门开度会适当减小，在此情况下，管路形成憋压现象，电机负荷增加，电机电流上升。在送风过程中，空气需经过空气过滤器过滤，以增加空气纯净度，但在长期工作中，过滤器由于灰尘、杂质影响，造成空气过滤器流通不畅，前、后端压力急剧上升，为此，利用旁路1＃蝶阀泄压以恒定压力来保证生产需要。在此控制原理下，2#气动调节阀开度基本处于80％状态，1＃旁路气动调节阀开度基本处于20％状态，尤其在系统启动时，1#气动蝶阀开度可达到70％，从以上描述可看出，贵公司生产过程中，有很大一部分风量被浪费，且电机在工频运行状态下，容易对机械散件、轴承、阀门、管道等造成破坏，从而增加维修工作量和备品、备件费用。 二 设备情况 1 风机 型号：Y315S-8 P:55KW I:113.5A U:400V N:740r/Min 4台 （以下简称1、2号系统） 型号：Y180L-A P:22KW I:42.5A U:400V N:1470r/Min 2台 （以下简称3号系统） 2 蝶阀 气动调节型 DN150 开度：0-100%可调 3 压力表 0－1Mpa 4 流量计 口径：DN150 输出：0－10m 三 设备使用情况 1、基本情况： 工厂共分三套系统独立供气，55KW二套，22KW一套， 2、开机情况 运行时间：24小时/天 、 30天/月。 3、系统压力 最小压力：0.015MP 最大压力：0.04MP 4、系统所需空气流量 根据生产不同需要，空气流量会有所变化，目前1、2号系统设定值为1570m³/H，3号系统设定值为570 m³/H。 四 改造方案 针对贵公司实际现状，经过我公司工程技术人员认真分析和研究，提出对风机进行节能改造方案如下： 1、设计原理 整个系统控制方式采用闭环自动调节，用流量计检测进入蒸发器空气流量，输出0－10mA电流信号至PLC,与目标值进行比较，（目标值可由用户根据系统需要随意设定）再经过PLC进行PID运算，输出控制信号给变频器，当送风流量大于设定值时，变频器输出频率减小，当送风流量小于设定值时，变频器输出频率增加，最终控制送风机转速以调节送风量以达到系统要求。 2、改造方案 通常在设计中，用户风机设计扬程和流量比实际需要的扬程和流量高出很多，这样造成“大马拉小车”现象，导致电能的严重浪费，而且用户也无计可施，但利用变频器可以适当降低风机运行频率从而降低转速，使送风流量恰到好处地与系统需要实时匹配，从而轻而易举地将部分电能节约下来。特别是对长年运行且负荷变化的系统，节能效果更为明显，节电率可达20%-40%。 从系统方框图可看出，本系统主要以恒流量为目的，原有系统控制流量需调节2＃蝶阀开度，在本系统中，可将2＃蝶阀始终处于全开状态，利用流量计输出0－10V的模拟信号来控制PLC的动作及变频器的转速，来达到系统的恒流量（空气）需要，此种工作方式，可有效解决管路憋压现象，从而达到良好节能效果。压力变送器可检测系统的实时压力，输出4－20mA模拟信号给控制中心，在高出压力上限时，给出一路报警，以便提醒工作人员。在此工作原理下，旁路1＃蝶阀基本处于常闭状态，只有在空气过滤器严重流通不畅情况下，造成管路压力上升到系统压力上限，1＃蝶阀会自动调整，以恒定管路压力。 五 系统特点： 1、采用闭环控制，稳定性好，精度高。 2、由于变频器的软启动，减少启动大电流对电机的冲击，相对延长了马达的使用寿命，减少维修量。 3、选用丹麦丹佛斯VLT 5000系列变频器,其注备以下优点： （1）、反映迅速 可在3S内进行精确的滑差补偿。 （2）、减少生产停机时间 如果使用中出现故障VLT 5000会发出警告，但仍继续保持工作。在工厂中，设备工作的可靠性至关重要，选用丹佛斯VLT5000变频器,您就可获得这种可靠性。 （3）、 不降低电机容量 180％启动转矩意味着您无需放大电机及变频器容量 （4）、 电压范围广 VLT5000可在370V～500V之间电压范围内正常工作，这意味着它可抵受高电压波动带来的影响。 3、提高了马达的功率因数，避免不必要的电能损耗。 4、自动化程度高，维护方便，操作简单。 5、因变频器是软启动方式，采用变频器控制电机后，电机在起动时及运转过程中均无冲击电流，而冲击电流是影响接触器、电机使用寿命最主要、最直接的因素，因此可大大延长电机、接触器及机械散件、轴承、阀门、管道的使用寿命。 6、系统通过PLC程序运行对整个系统进行自动控制，主要实现功能： •控制中心可控制、显示管道压力、流量。 •控制中心可实现实现两台风机之间逻辑互琐、自动切换以及系统的手动运行/自动运行切换。 •控制中心可随意设置系统空气流量。 六、节能效果分析估算及成本回收期 变频器能根据负载变化随之调整风机的转速，在满足系统正常工作的情况下使风机作出相应调节，以达到节能目的。风机转速下降，电机从电网吸收的电能就会大大减少。 　　其减少的功耗 △P=P0〔1-(N1/N0)3〕 （1）式 　　减少的流量 △Q=Q0〔1-(N1/N0)〕 （2）式 其中N1为改变后的转速，N0为电机原来的转速，P0为原电机转速下的电机消耗功率，Q0为原电机转速下所产生的风机流量。 　　由上式可以看出流量的减少与转速减少的一次方成正比，但功耗的减少却与转速减少的三次方成正比。 　　如：假设原流量为100个单位，耗能也为100个单位，如果转速降低10个单位，由（2）式△Q=Q0〔1-(N1/N0)〕=100＊〔1-(90/100)〕=10可得出流量改变了10个单位，但功耗由（1）式△P=P0[1-(N1/N0)3]=100＊〔1-(90/100)3〕=27可以得出，功率将减少27个单位，即比原来减少27%。 根据我们以往风机节能改造经验，和参数调查表分析等，我们认为贵公司风机节能在20%以上是完全可能的。现以55KW风机来计算，（以0.8元/度，24H/天为准）一个月应耗电费为： 55KW×24（H）×30天×0.8元=31680元 按最低节能20%计算节约电费为： 31680元×20% =6336元 /月 回收期为：86349元÷6336元/月＝13.6月 就收回全部成本。一次投入，终身受益。