大连电机厂水泥厂风机水泵变频改造方案
大连电机厂www.dalianmotor.com王经理0411-66372436变频电机 三相异步电动机 冶金起重电机 高转差率电动机 辊道变频电机
大连电机厂： 变频器用于水泥生产过程,具有明显的节能效果,是目前最先进的节能调整设备｡变频调速电气传动由于其在性能上的优异表现,性价比的不断提高,也正快速取代传统的调速方式,成为水泥行业调速控制的主｡
一､概述
风机水泵类负载都是根据满负荷工作需用量来选型,实际应用中大部分时间并非工作于满负荷状态,由于交流电机调速很困难｡常用挡风板､回流阀或开/停机时间,来调节风量或流量,同时大电机在工频状态下频繁开/停比较困难,电力冲击较大,势必造成电能损耗和开/停机时的电流冲击｡采用变频器直接控制风机､泵类负载是一种最科学的控制方法,当电机在额定转速的80%运行时,理论上其消耗的功率为额定功率的(80%)2次方,即51.2%,去除机械损耗电机铜､铁损等影响｡节能效率也接近40%,同时也可以实现闭环恒压控制,节能效率将进一步提高｡由于变频器可实现电动机的软停､软起,避免了启动时的电压冲击,减少电动机故障率,延长使用寿命,同时也降低了对电网的容量要求和无功损耗｡
二､交流变频调速系统（变频器）的特点:
1､效率高，提高功率因素，节约能源：在相同的情况下.变频器驱动比一般直流传动方式能提高效率5%左右,比电动机一发电机组供电的直流传动方式提高效率15%左右,比其它交流调速方式提高效率20%以上,节能效果显，变频器用于风机水泵上调速控制,甚至可节约电能50%以上｡
2､ED2003系列风机水泵型变频器具有和直流调速系统相同的调速平滑､方便､超载力矩和起动力矩大等优点｡目前较先进的变频器的调速范围可达1:100,超载能力可达120%､60秒｡
3､系统的控制精度和响应速度均优于工频传动指标和水平｡
4､工/变频转换电路,保障系统的安全可靠
5､提高了运行可靠性.减少了维修工作量，降低了运行成本，降低了水泥产品成本及提高了产品品质｡
三､节能原理
罗茨风机节能
罗茨风机的风压是不受风机转速限制的,不论转速变化如何其风压可以保持不变｡而风量则与风机转速成正比的,即Q=KN
Q:表示风量N:表示风机转速K:为系数
从公式可知,风量调节,完全由变频器改变电机频率达到无级变速,起到调节风量的效果｡根据现场应用工艺，风机的最低频15HZ,通常在35HZ左右,有个别时刻50HZ满风量运行,由于立窑工艺基本是一致的,因此在不同的立窑风量调节量是基本相同的,凡立窑应用变频技术都可以获40%左右的节能效果｡
罗茨鼓风机个恒转矩负载,其节电率与转速降成正比即N%=△N%,虽然不同于一般风机､水泵节电率更高,但因它的功率较大,而且只要炉墙不坏,是连续24小时工作的,并开动时间亦很长｡因此节电潜力大,节电效果好｡
罗茨鼓风机进行技术改造后,改变了过去以调节出口(进口)阀门开度方式来调节风压或风量的生产方式,劳动强度减轻,调节的及时性好,提高了产品的合格率,能耗明显下降｡
离心式风机､泵类设备的流量与转速成正比：Q∝N
压力与转速平方成正比：H∝N²
功率与转速的立方成正比：P∝N³
(Q:表示流量风量/N:表示转速H:表示压力P:表示功率)
由上图(左)可知,改变转速其流量线性变化的而功耗则是立方关系变化,因此在调节风量或流量时如降低20%的风量或流量,功耗则会下降50%｡但是必须注意,转速与压力是平方关系,当转速下降20%压力则会下降64%,因此必须要注意工艺要求压力范围不能象罗茨风机那样,不用考虑转速与风压的关系｡
离心风机､泵类设备传统的风量､流量控制的,大量的能源耗在风门或截流阀的阻力上,风门或截流阀控制流量的功耗与流量关系:P=P0+K•QQ:表示流量K:为系数P:表示功耗P0:表示基本功率｡
由上图(右)比较风门或截流阀控制与变频调速调节,可以看到在流量变化范围,采用变频调速的方法具有很大的节能潜力,因此在水泥厂的供水泵或其它离心风机上进行变频改造同样会取得很大的节能效果｡
变频系统特点：
变频节能技术在水泥厂应用后不但节省了电费支出(节电率可达20-50%),提高了产品质量,也增加了使用上的灵活性,对不同工艺性要求适应性更强｡
避免电机启动时电流冲击大和电网电压降低,可明显减少风机叶轮､机壳及轴承的磨损,延长检修换件周期和设备使用寿命,节约维修费｡
四、工况描述
1、贵厂水泥窑炉罗茨风机1台，具体情况是：
风机型号功率额定电压额定电流功率因素运行电压
罗茨风机JS127-6185KW380V340A0.85380V
极对数启动方式运行电流流/风量调节方式阀门/挡板开度调节要求
6极自耦降压启动90～200A10万m³/分钟风门调节全开时最大满足生产
工艺要求
五､改造方案
根据技术要求,本方案采用变频调速技术,把挡风门开的最大,根据生产需要人工可随时在现场､也可在电气控制室控制,只需调节电位器即可调节风机转速｡系统可随时随意改变引风､鼓风量以适应变化,保持风机的正常经济运行,并达到稳定控制､方便操作､节约能源的目的，根据现场采集数据，具体技改措施如下：
1、水泥窑炉罗茨风机改造：为185KW罗茨风机进行相应匹配的变频节电设备改造
风机罗茨风机
额定功率185KW
额定电压380V
额定电流340A
匹配变频器ED2003-4T1850FP
风门开度100%80%75%60%10~30%
预计节电率025％以上35％以上40％以上50％以上
六､报价和投资回报预算：00
1、我司变频节电设备（包含周边设备等）初步报价：
按1KW报价600元计算，计所需改造的电机功率为185KW，故报价为185×600＝111000元。
ED2003－FP风机水泵型变频器：185KW1台52500元/台（不含税）；含税加5％税款。
2、投资回报预算：
按每天开机24小时，每月28天，电费0.6元/KWh，平均节电率为30％来计算每月能节省的电费为：185×24×28×0.6×0.3＝22377.5元/月；
3、从而算出投资变频节电改造回报期约为：111000/22377.5≈5（个月），即5个月左右就能收回投资成本。
七､大连电机厂：利用变频器调速是目前最佳的调速方式.传统的调速､流量控制方式存在效率低､质量差､消耗大､故障率高等弱点｡利用变频器调速来改造落后的传统调速方式,能明显提高用电效率,同时有利于提高水泥生产过程的自动化水平,提高设备运转率,降低工人劳动,从而有利于提高水泥企业竞争力｡随着变频技术的不断提高和水泥从业人员对其认识的不断加深,变频技术必将在水泥生产过程中有关更广阔的应用前景｡
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