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65t/h锅炉风机变频调速技术应用节能分析

供稿:伍君华 2006/2/20 11:31:00

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【摘要】
介绍了风机应用变频器调速技术的调节原理,日立变频器的特点,并对实际应用节能效果作了比较。图1表2。【关键词】
风机 变频调速 节能Abstract:
This paper introduces the principle of variable frequency speed controller applied to blowers and shows its energy-saving effects in practice.Keywords:
Blower, Variable Frequency Speed Controller, Energy-saving1 前言
随着近年来热电厂上网电量的竞争日趋激烈,节约厂用电,降低消耗,已成为热电厂降低成本,提高效益,立足于经济市场的一条重要途径。风机耗电量在电厂厂用电中所占的比重较大,尤其热电厂,风机风量的调节多采用挡板调节,节流功率损失非常大,即电动机的能源损耗很大。因此,变频调速技术的成熟发展和广泛应用,使这一损耗得到改变。2 风机节流调节与变频调节的原理
风机风量的调节方法一般有两种,一种是节流调节,即调节风道中的风门挡板,以改变风道中的风量大小,另一种是变频调节,即改变电动机转速,以调节风机的运行特征,达到风量的调节。由图1风机特性曲线可说明其工作原理,图中曲线1为风机恒转速n1时,风压H与风量Q的关系曲线H1 =f(Q)。其中,曲线h1为风道中挡板开度最大时的风阻力关系曲线,h1= f(Q),工作过程中二者相交于A点,对应的风量为Q1,此时风机轴功率与图中Q1AH1O的矩形面积成正比。按锅炉负荷变化要求,当风量由Q1减少到Q2时(相当于50% Q1),则风道中挡板开度将变小,风阻力关系曲线为h2= f(Q),与曲线1相交与B点,此时风机轴功率正比于矩形Q2BH2O的面积,由图可见两者面积相差不大,即轴功率变化不大,只是风压由H1变到H2,增加许多。



  如果采用变速调节,使风机转速降到n2(相当于将风量减少50%时的转速),对应的H2 = f(Q)曲线与h1= f(Q)曲线2相交于C点,此时风机轴功率正比于矩形Q2CH3O的面积,可见其面积显著减少,即轴功率下降很多。
  另外,风机属于平方转矩负载,即转矩T与转速n的平方成正比,T ∝ n2,而电机轴的输出功率P ∝ T0n ∝ n3,即电机轴功率与转速的三次方成正比,由此可见,当电机的转速稍有下降时,电机功率损耗就会大幅度下降,耗电量也就大为减少。表1 65t/h锅炉送风机采用日立J300变频器前后比较


表2 日 立J300变频器投运前后耗电比较

3 日立J300系列变频调速的原理及特点
(1) 精密的转矩调整,采用无速度转感器矢量控制(V/F控制),即使在驱动通用电机时,
也能保持高起动转矩并且保证在整个频率范围内实现精确的转矩控制。
(2)自动电压调整AVR功能,在线电压下降时,进行自动电压调整,维持高转矩。
(3)模糊逻辑加/减速功能,根据电机负载要求自动地计算最佳加速/减速时间。
(4)瞬时电源故障重启动功能,有利于在电网电源瞬间冲击时引起变频器跳闸后重新启动。
(5)设置有过电流、过电压、低电压、过载、缺相等保护。
(6)PID控制技术,可实现控制量的闭环自动控制。
(7)可配有RS486通讯接口,实现微机监控技术。4 应用节电分析比较
  本公司热电厂两台65t/h锅炉的送风机均采用了J300系列变频器,应用前后的实测数据相比结果如下:
(1)1#、2#机运行工况变化很小情况下,变频器投运前、后几天的数据统计比较如表1。
投运后,在满负荷情况下,电动机的电流由未应用前的130A降低到90A左右,减少电流40A,电动机电量较投运前节电率达到了32%左右,厂用电率也下降了0.22%,两台电机的日节电量约750kWh。
(2)投运前半年与后半年的耗电情况比较如表2。送风机的厂用电率降低了0.165%。半年共节电量7.8447万kWh,全部送电网产生的经济效益为5.4万元。测定2年内收回投资,节能效益显著。5 结论
风机应用变频器调速,调节方便、灵敏。实现了软起动,降低了对厂电母线的电压冲击, 减少了对电气一次设备空气开关触头、机构的维护费用。由于电动机长期处于低速运转,对电动机、风机的轴承磨损减少许多,延长了运行寿命。
变频器内的部分功能,在应用中发挥出很大的作用,但有些功能如PID功能尚未开发利用,还有待于讨论和开发应用,是变频器能最大限度地发挥其应有的作用。

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