一、引言
鍋爐在選用與其配套的風機容量時,均是按鍋爐的zui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*,zui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(yīng)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(jīng)濟意義。風機系統(tǒng)中流量的調(diào)節(jié)常采用改變擋板開度的方式,因而在擋板上產(chǎn)生了附加的壓力損失。浪費了大量能源。采用變頻調(diào)速技術(shù)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、變頻器工作原理及技術(shù)規(guī)范
1、變頻器原理介紹
變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。低壓變頻器主要采用交—直—交方式,先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源,然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器,逆變部分為IGBT三相橋式逆變器,且輸出為PWM波形,中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。通過變頻器可以自由調(diào)節(jié)電機的速度。如圖1為變頻器內(nèi)的控制電路框圖。
圖1 變頻器內(nèi)的控制電路框圖
2、變頻器技術(shù)規(guī)范
三、節(jié)能分析
變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系: n =60 f(1-s)/p,(式中n、f、s、p分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速的目的。通過流體力學的基本定律可知:風機、泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負載,其轉(zhuǎn)速n與流量Q,壓力H以及軸功率P具有如下關(guān)系:Q∝n ,H∝n2,P∝n3;即,流量與轉(zhuǎn)速成正比,壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比,軸功率與轉(zhuǎn)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(wǎng)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(diào)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(zhuǎn)速運行時的特性;
n2-代表電機降速運行在n2轉(zhuǎn)速時的特性;
R1-代表風機、泵類管路阻力zui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(diào)速,風機轉(zhuǎn)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(diào)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(shè)備采用變頻調(diào)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(diào)速,風機轉(zhuǎn)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(diào)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。
下表為貴公司鍋爐風機的具體運行參數(shù)情況:
節(jié)能效果計算
對于風機、泵類設(shè)備采用變頻調(diào)速后的節(jié)能效果,根據(jù)風機平方轉(zhuǎn)矩負載關(guān)系式:P / P0=(n / n0)3計算(P0額定轉(zhuǎn)速n0時的功率;P為轉(zhuǎn)速n時的功率) 。
1#爐一次風機90KW,風門開度46.8%,運行電流100A,則節(jié)電率為1-(0.468)3-(170-100)/ 170=47%,在除去變頻器本身損耗節(jié)電率保守值可達到40%,則年節(jié)約電費(風機效率以0.8,每年運行7000小時,電費0.445元計算)90*40%*0.8*7000*0.445=89700元。
1#爐二次風機75KW,風門開度51.5%,運行電流90A,則節(jié)電率為1-(0.515)3-(150-90)/ 150=46%,在除去變頻器本身損耗節(jié)電率保守值可達到40%,則年節(jié)約電費(風機效率以0.8,每年運行7000小時,電費0.445元計算)75*40%*0.8*7000*0.445=74760元。
同樣的計算方法可得
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