高压变频装置在河北建滔化工热电车间的应用及节能效果的报告

一、引言 在当今化工企业的热电车间生产当中，受设计和制造技术的影响，热电车间的主要用电设备如送风机、引风机给水泵和循环水泵等高能耗设备的电能消耗和阀门、挡板相关设备的节流损失以及维护、维修费用占到生产成本的18%，节能降耗业已成为降低生产成本重要手段。河北建滔使用我公司生产的变频节能系统，在节电和相关设备的维护、维修方面显示出了显著的效果；一改普通电动机只能以定速方式运行的模式，使得电动机及风机在无须任何改动的情况下即可以按照生产工艺要求调整转速输出，从而降低电机功耗达到系统高效运行的目的。该装置卓越的调速性能、显著的节电效果，可以改善现有设备的运行工况，提高系统的安全可靠性和设备利用率，延长设备使用寿命。 二、综述 河北建滔化工有限公司热电车间共有6台风机、3台水泵配套高压电动机，其中引风机出口挡板开度为40%~50%，二次风机出口挡板开度为30%~40%。为适应工艺要求和运行工况，根据生产需要对炉膛压力、风速、风量、温度等指标进行控制和调节，最常用的控制手段是调节风门、挡板开度的大小来调整受控对象。这样，不论生产的需求大小，风机都要全速运转，而运行工况的变化则使得能量以风门、挡板的节流损失消耗。在生产过程中，不仅控制精度受到限制，而且还造成大量的能源浪费和设备损耗。从而导致生产成本增加，设备使用寿命缩短，设备维护、维修费用居高不下。 另外，风机采用异步电动机直接驱动的方式运行，存在启动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点。不仅影响设备使用寿命，而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备，时常出现风机损坏同时电机也被烧毁的现象。 出于节能的迫切需要和对产品质量不断提高的要求，加之采用高压变频调速器（简称变频器）易操作、免维护、控制精度高，并可以实现高功能化等特点；因而采用高压变频器驱动的方案取代风门、挡板、阀门的控制方案被河北建滔采纳。 变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n =60 f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。深圳市海利科科技开发有限公司推出的新一代高性能HLK-ZIN系列智能高压变频调速系统是一种集电力电子技术、微电子技术、光电通信技术、计算机技术、自动化控制技术等为一体的高新技术产品，可应用于多种领域，在各种复杂场合均能满足高压电机的变频调速及节能的要求。该产品通过“功率裂变”与高压“再生”技术（“电池组”技术），直接带动高压电机，具有对电网污染小、输出谐波小的优良特性，各项技术指标严格符合相应标准最严酷要求，无需额外加装滤波装置即可适配各种电机，用户采用HLK-ZIN系列高压变频时无需更换原有电机。 三、节能分析 通过流体力学的基本定律可知：风机属平方转矩负载，其转速n与流量Q，压力H以及轴功率P具有如下关系：Q∝n ，H∝n2，P∝n3；即，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。 根据风机平方转矩负载关系式：P / P0=（n / n0）3计算，式中为P0额定转速n0时的功率；P为转速n时的功率。 以热电车间12MW发电机组配备的450KW引风机为例：单台锅炉负荷41t/h，引风机运行工况为 24小时连续运行，运行在50%负荷（对应变频运行频率25Hz，挡板调节时电机功耗65%）；全年运行时间在300天为计算依据，则理论节电为： 变频调速时每年的节电量为：W1=450×24×[1－（29/50）3]×300=2607876kW·h 调节挡板开度时的节电量为：W2=450×（1－65%）×24×300=1134000kW·h 相比较节电量为：W= W1－W2=2607876－1134000=1473876kW·h 每度电价0.54元，则采用变频调速每年可节约电费79.56万元。 通过以上工况下的节能计算可以看出，高压变频调速技术的应用具有显著的节能降耗效果。但是，由于各种工业现场的负载、运行工况、控制目标的差异，在计算方式上存在很大的区别；以下为实际统计节能效果： 以上统计证明，并且通过一年半的运行，高压变频器用于风机设备驱动控制场合取得了显著的节电效果既提高了设备效率，又满足了生产工艺要求，并且大大减少了设备维护、维修费用和时间，还降低了停产周期。直接和间接经济效益十分明显，满足调速工艺要求，实现了发电机组控制系统自动化，变频器高精度宽范围的无级调速功能，不仅全面满足了电厂峰荷动态调节的需要，而且和电厂的DCS系统实现了无缝接口，实现了电机软启动、软制动和智能调速，可以根据锅炉燃烧需要调节控制电机工作电源频率，改变控制电机转速达到调节控制炉膛引送风量，实现风量的闭环调节，提高生产效率和机组自动化水平，大大改善电厂的工作和生产环境。 技术部：陈子雄 二00七年五月二十五日