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风机选型与安装

玻璃钢负压风机_湖北黄石大冶特钢除尘风机变频应用工业自动化SY4


湖北黄石大冶特钢除尘风机变频应用
    

1 引言
大冶特殊钢团体第四炼钢厂的7#炼钢炉为60吨国产交流电弧炉,采用布袋除尘方式,其除尘风机及电机的铭牌参数如下:
电机 离心引风机
型号:Y6304-8 型号:Y4-73No311/2F
额定功率:1600 kW 额定压力:570 - 375 mmH2O
额定电流:192.3 A 额定流量:470000 - 874000 m3/h
额定电压:6 kV 轴 功 率:954 - 1185 kW
额定转速:744 rpm 额定转速:730 rpm
正常情况下,电炉每70分钟生产一炉钢,为一个生产周期,每个周期共分为7个步骤:1、加料,3分钟;2、加铁水,3分钟;3、供电,21分钟;4、供电供氧,30分钟;5、采样,5分钟;6、出钢,5分钟;7、堵眼,3分钟。在每个步骤中,电炉产生的烟气量不同,对炉子的温度要求也不一样,因此需要调节除尘风机的风量,以满足生产工艺的要求。若风量过大,损失炉内热量,延永生产周期,浪费能源;风量小,则导致炉内温度过高,可能烧毁设备
原工频运行时,通过调节进风口导流叶片调节风量,电机通过电抗器降压完成工频启动。工频启动特别困难,且对电网冲击较大,并造成电机笼条松动、有断条的危险。一般启动后不答应停机,电机始终满负荷运行,电耗惊人。基于上述原因,四炼钢决定对7#炼钢炉除尘风机进行变频改造。
变频调速的优越性已在通用变频器中得到充分体现,近两年来,国产高压变频器业已成熟,取得了国内众多行业的认可,并逐步在生产中推广应用。四炼钢厂变频改造项目部就此项目考察了几家高压变频器生产厂商及其运行现场,最后通过招标选择了在质量、价格及服务上有一定综合上风的武汉合康电气有限公司。
2 变频器选型及特性
变频器容量选择的一般原则是,额定输出电流不小于电机的额定电流。当然,还要考虑实际应用工况,如负载性质及实际功率,恒转矩负载时容量应适当选大一些,而有些负载容量可以选小一些,比如叶轮切削后的水泵轴功率减小、锅炉引风机所配的电机至少留有30%的余量等,这时建议根据实际功率选配变频器,降低投资用度;环境温度超过40℃时,变频器需降容使用;海拔高度超过1000米时,每升高100米,要求变频器降容1%使用。
电机额定电流192.3A,为了满足50Hz时满负荷运行要求,选用选用适合驱动高压异步电动机的HIVERT-Y06/220高压变频器,额定输出电流220A,其主要性能指标如下:
● 额定容量: 1250kVA
● 适配电机功率: 1800kW
● 额定电流: 220A
● 额定输进电压: 6kV(-20%~+15%)
● 输进功率因数: 大于0.96(额定负载时)
● 效率: 大于96%(额定负载时)
● 防护等级: IP30
运行参数自动记录和输出、自动故障记录、限流功能、输出电压自动调整功能、瞬时停电自动跟踪功能、单元旁路功能、PID功能等。
HIVERT变频器采用功率单元串联叠波技术,每相5单元串联,所有单元都是完全相同的一个三相输进、单相输出的交―直―交变频器,原理见图1,其优点是:

● 吸收低压变频器成熟的控制技术和通用功率器件,可靠性高;
● 输进侧30脉冲不可控整流输进,消除了大部分由单个功率单元所引起的谐波电流,大大抑制了网侧谐波的产生。变频器引起的电网谐波含量满足IEEE Std 519-1992和GB/T 14549-93《电能质量 公用电网谐波》对谐波含量的最严格要求,无需安装输进滤波器;输进功率因数高;
● 单元串联脉宽调制叠波输出,大大削弱了输出谐波含量,输出波形几近完美的正弦波,无需输出滤波装置,可以驱动普通高压电动机,保护电机尽缘不受dv/dt应力的损害;
● 采用全中文WINNT操纵平台,12英寸真彩LCD显示,液晶屏直接操纵,更适合国人使用习惯;
● 输进电压范围宽广,更适合国内电网条件;
● 功率单元模块化结构,可以互换,维护简单;
● 隔离RS485接口,采用MODBUS通讯规约,可以和单独的上位机或大系统中的DCS联接,实现智能化控制;
● 控制电源采用220VAC和高压电源双路供电,运行过程中220VAC掉电时,不影响变频器正常工作;
● 直接高-高结构,体积小,效率高;
● 功率单元自动旁路功能,进一步进步了运行的可靠性;

3 系统方案
考虑到变频器退出运行后,为了不影响生产,确保除尘系统正常工作,系统需配置工频旁路,当变频器出现故障时,将电机投切到工频下运行。
图3旁路柜中,共有3个高压隔离开关,为了确保不向变频器输出端反送电,K2与K3采用一个双投隔离开关,实现自然机械互锁。当K1、K2闭合,K3断开时,电机运行在变频状态;当K1、K2断开,K3闭合时,电机工频运行,此时变频器从高压中隔离出来,便于检验、维护和调试。旁路柜必须与上级高压断路器DL连锁,旁路柜隔离开关未合到位时,不答应DL合闸,DL合闸时,尽对不答应操纵隔离开关,以防止出现拉弧现象,确保操纵职员和设备的安全。
系统中保存了原有启动电抗器CK,同时保存原有对电机的保护及其整定,以确保电机工频旁路时的启动性能,及实现工频旁路时对电机的保护和变频运行时对变频器的保护。
变频器大约有4%的损耗,以热量的方式通过柜顶离心风机带到变频器外,为了防止室内环境温度超过40℃,采取了两个措施:
● 墙体上安了装两台APB-60E产业排气扇,加强与室外空气交换;
● 室内安装了两台5P产业空调,夏天室外环境温度超过40℃时,以制冷方式确保室内环境温度。

4 控制方案
在炼钢周期的7个步骤中,对风量的要求不一样,需要电机运行在不同的速度,其中第1、2、5、6、7步低速运行,第3、4步高速运行。变频器设置六档速度,分别为额定速度的40%、50%、60%、70%、90%和100%,操纵按钮装设在炉前的控制室内,可根据炼钢炉的实际工况选择速度,并将运行速度档反馈到按钮指示灯上。
除尘系统的监控在间隔变频器安装现场约80米外的操纵室内,变频器通过RS485接口与操纵室内上位工控机联接,双方采用MODBUS通讯规约。操纵室内的工控机可以实现对变频器的启动、停机、复位和高压分断等控制(选择上位控制答应时有效),设置变频器各项参数设置(选择上位参数设置答应时有效),调节变频器给定频率(选择上位给定答应时有效),水帘厂家,并实时监视变频器的运行工况。变频器输出频率和输出电流,以4-20mA方式反馈到DCS系统。
在保护方面,变频器有两对接点与高压开关柜相连,一对接点是“合闸答应”,串联于DL的合闸回路中,当处于变频投进状态,而变频器无控制电源或故障状态时,高压无法合闸。一对接点是“高压分断”,并联于DL分闸回路,当变频器在运行过程中出现故障或拍下高压分断自锁按钮时,分断变频器的高压输进电源。
5 变频效果
变频器2月18日运抵安装现场,并于越日安装到位。2月23日7#炉检验停机,完成变频器主电路接线和与高压开关柜联锁接线,于下午6:30变频器一次投运成功。
理论上,风机的风量Q与转速成正比,风压H与转速的平方成正比,轴功率P与转速的立方成正比。随着转速的降低,风机在维持效率不变(风阻不变为条件)的状态下,轴功率以转速的立方关系下降,电机消耗的电能急剧减小;而采用进口导流叶片调节时,风量下降导致风机效率降低和风压的升高,运行工况偏离额定工况越远效率越低,因此,风量固然下降了,风机轴功率及电机消耗的电能变化并不大,这就是风机变频调速的节能依据。
该风机在变频改造前,工频运行电流基本保持在165-170A,消耗功率约为1530kW,变频改造后,实测运行参数见表1。
运行频率(Hz) 输进电流(A) 输出电流(A) 输进电压(V) 输进功率(kW) 运行时间(Min)
20 13.2 72.8 6338 128 15
25 23.5 78.5 6334 247 15
30 35.2 86.6 6500 388 10
35 57.3 101.3 6241 605 15
45 122.6 150.6 6157 1263 10
50 148.4 166.6 6360 1585 5
变频运行时,一个周期内的均匀运行功率为650kW,与工频运行相比,均匀节约功率880 kW,一天节电量:
880×24 = 21120 度/天
按电价0.46元/度计算,一天节约电费:
21120 × 0.46 = 9700 元/天
除上述实实在在的电费节省外,变频运行还带来下列软性效益:
● 实现电机软启动,延长电机使用寿命,减小启动电流对电网的冲击;
● 调节简便,快捷;
● 易于实现智能控制,下一步预备改造成炉温、烟气闭环控制;
● 减小电炉热量损失,节约能源;
● 降低风机噪音,改善环境;
● 降低风压,延长风道及风机使用寿命等。



SY4200型风机水泵专用变频器在水泵、风机中的应用
    1、 水泵、风机简介及特性:
  水泵、风机在各行各业应用广泛,其使用总功率约占1/3电动机的总容量,是量大,面广的通用设备,是节电的主要源头。
  泵类包括水泵、油泵、化工泵、往复泵、泥浆泵等。
  风机包括排风机、鼓风机、引风机、排气风机、均匀风量等。
  据调查测试表明多数水泵、风机并非都处于满负荷的工作状态,湿帘风机。而压力、流量都有一定的富裕度,也就是说设计值偏大,使用时偏小。目前不少单位还是采用人工的调节压力或流量的控制方法,即关小水泵出口的阀门来调节它的压力或流量值,这是种不经济的运行方式,约有15~20%的电能白白的浪费了,经大量实践证实,只有选用变频器来调速才是经济、有效的。其节电率普遍可达30~50%(按工况条件不同而定),经济效益十分明显。
根据流体力学相似原理流量Q∝n转速,压力H∝n2,功率P∝n3,因此只要略有降速,功率下降幅度很大。水泵、风机属平方转矩下降负载特性见图,因此要选用的变频器必须与之相匹配,可选用v/f控制并具有节能型的水泵、风机类变频器更为合适。
   ,玻璃钢屋顶风机; 2、 使用变频器后的效果:
  水泵、风机使用变频器的目的,主要是节能降耗,节电率可达30~50%。
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    3、 实施方法:
    A、 人工设定频率值―按使用要求,将24小时内的流量变化情况,分成若干频率由人工设定的方式。
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    B、 自动设定频率段值―可按时间段自动设定频率值,即利用变频器的多段速度控制。
    C、 按压力信号自动恒压供水方式。
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本方式主要用在需要恒压供水系统例生活小区的恒压供水系统使用后突出优点是:
(1) 高效节能,约有10~40%节电效果。
(2) 水压恒定,流量可在大范围内变化。
(3) 安全卫生,减少水质二次污染,水池的清洗。
(4) 简便治理,完全的保护,实现自动化。
(5) 延长设备寿命,保护电网稳定,减少磨损,降低故障率,实现软起动、制动,消除
   水锤效应。
(6) 占地少、投资少、回收快,不要水池、水塔,占地小,省投资用度。并有节电效
   果,一般回收期2年之内。
总之:
  我公司SY4200系列水泵、风机型变频器在各类风机、水泵应用十分普遍,节能效果明显。


????   离心泵开启前必须使泵内灌满液体,常在吸进管下端安置一个使液体只进不出的单向阀,以便于充液。由于离心泵运转时,若泵内无液体,则其内部的气体经离心力的作用所形成的吸进室内的真空度很小,没有足够的压差使液体进进泵内,使离心泵吸不上液体,这种现象叫做离心泵的"气缚"。   离心泵的吸进管在吸液池中安装时应尽量防止产生旋涡,且吸进管应短而直,其直径不应小于泵进口的直径。采用直径大于泵进口的直径有利于降低阻力,但要留意不能由于泵进口处的变径引起气体积存而导致气缚。另外排出管路上也装有止回阀,以防忽然停泵时引起排出侧高位水倒流,造成水击事故。止回阀应尽量靠近泵体。   透风机与风管连接时,应负气流通畅,不要有方向或速度的忽然变化,否则会使透风机性能恶化。 相关阅读:

锅炉鼓风机的节能改造
     [摘 要] 通过对锅炉鼓风机'>锅炉鼓风机转速工作特性的分析,对系统进行了变频调速'>变频调速的改造,运行结果表明,变频调速'>变频调速的改造后节能'>节能效果明显。

[关键词]锅炉鼓风机'>锅炉鼓风机 变频调速 节能'>节能 
 
引言
大型风机是工矿企业的关键设备,其耗电常达到企业电力消耗的1/3以上。这些风机常在50%~70%甚至更低的流量下运行。这是由于,一方面设备的设计时常留有一定的余量,另一方面,由于工况的变化需要风机输出不同的风量。我厂的锅炉鼓风机为9?19No.16D型,其额定参数为流量Q=6330m3/h,转速n=1450r/min,驱动电机是功率为400KW型号为Y400?4的三相异步交流电动机。鼓风机工作时,需根据锅炉的情况随时调节风量,而控制风量的方法是调节风门。多年来锅炉鼓风机工作时的流量一般为额定流量的50%~70%,消耗的电能有30%~50%被浪费,因此对其进行节能改造势在必行。
节能改造方法的确定
2.1 分析锅炉鼓风机的工作特性
锅炉鼓风机的工作特性主要由风压?风量(H?Q)特性曲线来表述的。H?Q曲线是表示当转速恒定时H与Q之间关系的特性,如图1所示。

          
 图1
A点为风机运行工作点,HA和QA分别为在A点运行时的风压和风量,根据特性曲线可以看出当转速恒定时H与Q成反比,当Q减小时H增大,而轴功率Ps与H、Q乘积成正比,所以Ps无明显变化。又由于风机的耗电与轴功率Ps成正比,所以在转速恒定的情况下无法达到节能的目的,因此必须调节转速。
2.2 变频调速法的确定
采用调节转速控制风量的方法和常用的调节风门的方法相比有明显的节能效果,其原理如图2所示。

图2
曲线1为恒速n1下的H?Q特性曲线,曲线2为管网风阻特性曲线(风门全开)。当需要调节风量时,例如,所需风量从100%减小到额定风量的70%即从图中的Q1减小到Q2假如用调节风门的方法调节时, 管网风阻特性曲线从2变到3,此时系统工作点从A移至B,可以看出固然风量降低了,但风压从H1变到H2增加了,因此轴功率Ps基本没有减小。而采用调节转速来调节风量时 ,风机的转速由原来的n1降至n2,根据风机参数比例定律可以画出转速n2下的H?Q特性曲线4,此时风机工作在C点,从图中可以看出在满足同样风量Q2的情况下,风压将大幅度下降到H3,轴功率Ps也将随之大幅度下降。由此可见对锅炉鼓风机进行变速调节,就可以达到节能的目的。而调节风机转速必须通过调节驱动电机的转速来完成,在众多的调节方法中经比较,变频调速技术最为先进,调速效率高,调速性能好,改造方便,因此决定,采用变频调速技术对锅炉鼓风机进行节能改造,不但可达到节能的目的,同时还可进步装置的自动控制水平。
3       锅炉鼓风机的变频调速改造
3.1 变频调速的工作原理
变频调速的主要工作原理是将三相交流工频电源经大功率整流元件整流,变成直流,再将直流电用正弦波脉宽调制技术逆变为频率可调、幅度亦随之改变的三相交流电,以此为电源供给电机使用,可以根据需要将电源频率调节到一定的值。其工作原理示意图如图3所示。
图3
锅炉鼓风机的电机采用的是交流三相异步电动机,其转速与电源频率的关系为n=60f(1-s)/p
式中  n?电机转速
f?电源频率
p?电机的磁极对数
s?电机的转差率,对确定的电机可视为定值
从式中可以看出转速n正比于电源频率f,调节f就可以达到调节n的目的。
3.2 高压变频器的选定与安装
(1)根据电机容量,选用HARSVER?A系列A06/050型高压变频器,该变频器适用于火力发电厂的风机、水泵等高压设备,特点是参数显示清楚、性能优越、维护简单、节能效果明显等,其电压等级为6KV,额定电流为50A,容量为500 KV A。
(2)安装接线如图4所示。
                  

图4
 
图中K为高压开关,K1为高压紧急分断,K2为高压合答应,M为电机,L1、L2、L3为变频器输进端,U、V、W为变频器输出端 。
(3)为便于变频器的维护与检验,利用变频器的旁路功能实现电机的手动旁路,接线示意图如图5所示。
 
 

图5
图中K3、K4、K5均为手动隔离开关,KM为带综合继保的高压断路器,M为电机。K3、K4闭合且K5断开时,电机由变频器控制调速运行;K3、K4断开且K5时闭合时,电机由KM直接启、停并进行保护,变频器可完全和电网脱离。
4       改造后的运行效果
4.1 节能
(1)节能效果。改造前单台
月耗电量约为203100KWh, 改造
后单台月耗电量约为36984 KWh(月运行时间均为600小时),每月可节约电量1661161 KWh。
(2)经济效益。按电价0.44元/ KWh计算,每月节省电费约73091元。锅炉鼓风机的变频改造总投资约80万元,经一年的运行即可收回全部投资,经济效益明显。
4.2 改善了系统的监控性和可靠性,进步了工作效率,减少了检验和维修的工作量。
4.3 限制启动电流,消除电机启停对机械的冲击,延长了设备的使用寿命。
5   结论
对锅炉鼓风机进行变频调速改造后,不仅节能效果良好,经济效益明显,而且改善了系统的监控性和可靠性,延长了设备的使用寿命,因此是一次成功的改造。
 
[1]吴忠智,吴加林等。变频器应用手册。机械产业出版社,2002.7。
[2]张燕宾等。实用变频调速技术培训教程。机械产业出版社,2003.8
作者简介:赵宇(1969?),电气工程师,从事电气技术及电气设备治理工作。

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收录时间:2011年03月05日 15:48:08 来源:未知 作者:


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