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案例頻道 一、引言
鍋爐在選用與其配套的風機容量時，均是按鍋爐的最大蒸發(fā)量予以考慮，且留有20%風壓和20%流量的裕量。這就是說，即使鍋爐全載運行，其風門開度也不會是100%，最多僅能達到80%左右，并且鍋爐根據(jù)季節(jié)不同負荷量也會相應變化。此外，風機在選用其配套電動機時，也留有一定裕量。因而在鍋爐的正常運行中，其電動機總是處于不全載情況下運行。因此，對鍋爐風機的節(jié)能改造具有十分重要的經濟意義。風機系統(tǒng)中流量的調節(jié)常采用改變擋板開度的方式，因而在擋板上產生了附加的壓力損失。浪費了大量能源。采用變頻調速技術改造風機系統(tǒng)，不僅可以節(jié)約能源，而且使系統(tǒng)運行更加合理可靠。
二、節(jié)能分析
變頻調速技術的基本原理是根據(jù)電機轉速與工作電源輸入頻率成正比的關系： n =60 f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分別表示轉速、輸入頻率、電機轉差率、電機磁極對數(shù)）；通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉速的目的。通過流體力學的基本定律可知：風機、泵類設備均屬平方轉矩負載，其轉速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關系：Q∝n ，H∝n2，P∝n3；即，流量與轉速成正比，壓力與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比。如下圖示為壓力H-流量Q曲線特性圖:風機、泵類在管路特性曲線R1工作時，工況點為A，其流量壓力分別為Q1、H1，此時風機、泵類所需的功率正比于H1與Q1的乘積，即正比于AH1OQ1的面積。由于工藝要求需減小流量到Q2，實際上通過增加管網管阻，使風機、泵類的工作點移到R2上的B點，壓力增大到H2，這時風機、泵類所需的功率正比于H2與Q2的乘積，即正比于BH2OQ2的面積。顯然風機、泵類所需的功率增大了。這種調節(jié)方式控制雖然簡單、但功率消耗大，不利于節(jié)能，是以高運行成本換取簡單控制方式。
n1-代表電機在額定轉速運行時的特性；
n2-代表電機降速運行在n2轉速時的特性；
R1-代表風機、泵類管路阻力最小時的阻力特性；
R2-代表風機、泵類管路阻力增大到某一數(shù)組時的阻力特性。
若采用變頻調速，風機轉速由n1下降到n2，這時工作點由A點移到C點，流量仍是Q2，壓力由H1降到H3，這時變頻調速后風機所需的功率正比于H3與Q2的乘積，即正比于CH3OQ2的面積，由圖可見功率的減少是明顯的。對于風機、泵類設備采用變頻調速后的節(jié)能效果，通常采用以下兩種方式進行計算：若采用變頻調速，風機轉速由n1下降到n2，這時工作點由A點移到C點，流量仍是Q2，壓力由H1降到H3，這時變頻調速后風機所需的功率正比于H3與Q2的乘積，即正比于CH3OQ2的面積，由圖可見功率的減少是明顯的。
三、改造前設備工況
貴公司設備是通過調節(jié)擋風板和閥門的開啟角度的機械調節(jié)方法來滿足不同的用風量，這種操作方式的缺點是:
?。?）電機及風機的轉速高，負荷強度重，電能浪費嚴重；
?。?）調節(jié)精度差，控制不精確；
（3）電氣控制直接起動，啟動時電流對電網沖擊大，需要的電源（電網）容量大，功率因素較低；
?。?）起動時機械沖擊大,設備使用壽命低；
?。?）電氣保護特性差，當負載出現(xiàn)機械故障時不能瞬間動作保護設備等。采用變頻器可實現(xiàn)大的電動機的軟停、軟起，避免了啟動時的電壓沖擊，減少電動機故障率，延長使用壽命，同時也降低了對電網的容量要求和無功損耗。
四、變頻改造方案
變頻柜具有工/變頻切換功能，系統(tǒng)各臺電機均由相應變頻器驅動，在變頻器出現(xiàn)故障時可自動切換到工頻啟動，以保證生產的連續(xù)性。能遠程控制起動、停止。變頻柜控制電氣圖如下：
五、總結
采用變頻器控制將有以下諸多優(yōu)點：
?。?）、采用變頻器控制電機的轉速，取消擋板調節(jié)，降低了設備的故障 率，節(jié)電效果顯著；
?。?）、采用變頻器控制電機，實現(xiàn)了電機的軟啟動，延長了設備的使用壽 命，避免了對電網的沖擊；
（3）、電機在低于額定轉速的狀態(tài)下運行，減少了噪聲對環(huán)境的影響；
?。?）、具有過載、過壓、過流、欠壓、電源缺相等自動保護功能；
?。?）、變頻具有工/變頻自動切換功能，能夠保證生產的連續(xù)性。
實踐證明，變頻改造具有顯著的節(jié)電效果，是一種理想的調速控制方式。既提高了設備效率，又滿足了生產工藝要求，并且還大大減少了設備維護、維修費用，另外當采用變頻調速時，由于變頻裝置內的直流電抗器能很好的改善功率因數(shù)，也可以為電網節(jié)約容量。直接和間接經濟效益十分明顯。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號