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負壓風機廠家研究引風機變頻調速節能技術電氣行業發展路遇七大問
【關鍵詞】技術,節能,研究,變頻,風機,接觸,調節,功率,轉速,電機,
高壓交流變頻調速技術是一種主要用于交流電動機的變頻調速技術,其技術和性能勝過其它任何一種調速方式(如降壓調速、變極調速等。315KW引風機日常運行風量調節為入口擋板調節方式,入口擋板開度最大不到70%左右,該方式不能及時調節,運行效率低,節流損失大,電機啟動時會產生5～7倍的沖擊電流,對電機造成損害。為此,采用變頻調節方式對風機工程進行改造,將1#引風機改為變頻驅動,風量由手動給定4～20mA信號調節,以減少溢流和節流損失,提高工程運行的經濟性。
一、引風機變頻調速節能技術
(1)節能原理。當采用變頻調速時,可以按需要升降電機轉速,改變風機的性能曲線,使風機的額定參數滿足工藝要求,根據風機的相似定律,變速前后風量、風壓、功率與轉速之間的關系為:Q1/Q2=N1/N2;H1/H2=(N1/N2)2;P1/P2=(N1/N2)3
式中:Q1、H1、P1—風機在N1轉速時的風量、風壓、功率;Q2、H2、P2—風機在N2轉速時相似工況下的風量、風壓、功率。
假如轉速降低一半,即:N2/N1=1/2,則P2/P1=1/8,可見降低轉速能大大降低軸功率達到節能的目的。當轉速由N1降為N2時,風機的額定工作參數Q、H、P都降低了。也就是說當轉速降低時,額定工作參數相應降低,但效率不會降低,有時甚至會提高。因此在滿足操作要求的前提下,風機仍能在同樣甚至更高的效率下工作。降低了轉速,風量就不再用關小風門來控制,風門始終處于全開狀態,避免了由于關小風門引起的風力損失增加,也就避免了總效率的下降,確保了能源的充分利用。當采用變頻調速時,50Hz滿載時功率因數為接近1,工作電流比電機額定電流值要低,這是由于變頻裝置的內濾波電容產生的改善功率因數的作用,可以為電網節約容量20%左右。
(2)擋板控制。擋板調節就是利用改變管道閥門的開度,來調節風機的流量。擋板調節時,風機的功率基本不變,風機的性能曲線不變,而管道阻力特性曲線發生變化,風機的性能曲線與新的管道阻力特性曲線的交點處就是新的工作點。(見圖1)
(3)變頻控制。變頻調節就是利用改變性能曲線方法來改變工作點,變速調節中沒有附加阻力,是比較理想的一種調節方法。通過變頻器改變電源的工作頻率,從而實現對交流電機的無級調速。風機采用變速調節時,其效率幾乎不變,流量隨轉速按一次方規律變化,而軸功率按三次方規律變化。同時采用變頻調節,可以降低泵和風機的噪聲,減輕磨損,延長使用壽命。(見圖2)。
二、節能分析計算
(1)變頻調速工程回路。見圖3。6KV電源經變頻裝置輸入接觸器KM1到高壓變頻調速裝置,變頻裝置輸出經出線接觸器KM5送至電動機1;或6KV電源經變頻裝置輸入接觸器KM2到高壓變頻調速裝置,變頻裝置輸出經出線接觸器KM6送至電動機2;6KV電源還可以經旁路接觸器KM3和KM4直接起動電動機1和電動機2。
(2)互鎖。接觸器KM1和KM2互相閉鎖,即KM1和KM2不能同時閉合;接觸器KM5和接觸器KM6互相閉鎖,即KM5和KM6不能同時閉合;接觸器KM5和接觸器KM3互相閉鎖,即KM5和KM3不能同時閉合;接觸器KM6和接觸器KM4互相閉鎖,即KM6和KM4不能同時閉合;接觸器KM1和接觸器KM6互相閉鎖,即KM1和KM6不能同時閉合;接觸器KM2和接觸器KM5互相閉鎖,即KM2和KM5不能同時閉合;
(3)節能效果分析計算。由于在運行過程中,爐側需根據機組負荷變化的要求調整風機完成過程控制量的調節,且風機運行性能指標一致,可以對引風機運行數據分別合并處理,并且采用流量百分比和擋板開度之間關系的變化趨勢曲線對引風機的變頻功耗進行計算。Pd:電動機功率;U:電動機輸入電壓6kV;I:電動機輸入電流28 A;COSφ:功率因數0.85。計算公式:Pd=1.732×U×I×COSφ;①單臺工頻功耗計算。Pd=1.732×6×28×0.85=247.33(kW)(包含管道縮口及擋板節流損失)。②單臺變頻功耗計算。根據流體力學原理,風機風量與電機轉速及電機功率存在一定的關系:Q1/Q2=n1/n2;H1/H2=(n1/n2)2;P1/P2=(n1/n2)3。其中:Q1實際流量,Q2額定流量,Q為風量;H為風壓;P為電機軸功率;n為電機轉速;將現場運行數據代入P1/P2=( Q1/Q2)3,得(85000/188730)3=P1/315,p1=28.67KW;變頻器網側功耗Pb=P1/ηb=28.67/0.92=31.16KW;單臺計算節電率:(ΔP/ Pd)*100%=(247.33-31.16/247.33)=87%;單臺實現節電率:變頻運行時電動機平均電流Ig為12A。1-(Ib/Is)*100%=1-(12/28)=57%;變頻改造后的效益:年節約電量=引風機臺數*單臺變頻節電率*單臺工頻功率*年運行小時=57%*247.33*5400=761281.74(KWh)。按工廠0.5717元/kWh計算,每年可節約電費761281.74*0.5717=435224.7元
三、結束語
高壓變頻裝置在二甲醇引風機上的應用,可實現電機軟啟動,延長電機使用壽命,引風機擋板全開,減少風道振動與磨損。2009年對一甲醇轉化250KW引風機安裝高壓變頻調速工程后,目前設備運轉狀況良好,年可節約電能34萬元,節能效果明顯。
參考文獻:
[1] 吳忠智 黃立培.調速用變頻器及配套設備選用指南[M].機械工業出版社,2001.
改革開放以來，我國電氣裝備制造業取得了巨大成就，為電力、冶金、石化、交通等行業，以及重大基礎設施提供了大量發電、輸電、供配電和工業用電裝備等，為國民經濟發展，做出了重要貢獻。電力建設有力地支持了國民經濟的快速健康發展。
近幾年來，我國電力工業超常規發展，每年裝機容量超過6000萬千瓦，30萬千瓦、60萬千瓦亞臨界火電機組成為我國電網的主力機組。目前，我國30萬千瓦、60萬千瓦的火力發電機組，70萬千瓦的水力發電機組，在國際招標中中標成功率大于90%以上。
我認為，這幾年電力工業之所以能飛速發展，其重要原因是，為中國電力市場提供的火力發電設備主要立足于國內生產。這一觀點得到國內各發電公司以及電廠老總們的認同。今天電氣制造企業的國內用戶率已達到75%以上。
我國的哈爾濱、上海、東方等發電設備行業領軍企業，其產品的性能價格比很有優勢。我接觸到的美國通用電氣公司、法國阿爾斯通公司及日本三菱重工、日立、東芝等公司駐中國的首席代表，他們也承認這種觀點的正確性。他們都表示，中國通過引進、消化、吸收、優化、再創新，現在生產出的30萬千瓦、60萬千瓦亞臨界火電機組，以及60萬千瓦的超臨界火電機組，技術成熟，已形成規�；a，在性能上已接近或已經達到國際水平，在價格上也占盡優勢，實在無法競爭。
當年，三峽工程左岸的14臺/70萬千瓦混流式水輪發電機組是以外方為主，中方承擔分包任務。通過引進、消化、吸收、優化、再創新的過程之后，右岸12臺機組則是通過國際公平、公開、公正競標，形成了以中方為主，中方承擔了大部分獨立承包任務。目前，中國哈爾濱電機、東方電機企業在轉輪模型參數及軟件仿真工程、硬件制造上已經掌握了核心技術�，F在西部開工建設的金沙江、向家壩、溪洛渡、白鶴灘、小灣等大型水電站，需要提供的70萬千瓦容量的整套水電機組90%以上分別由哈爾濱電機、四川東方電機中標。
核電站的建設，由適度發展向積極發展過渡，給電氣裝備制造業提供了極為有力的發展機遇。秦山一期、二期和出口巴基斯坦核電站的成功運行，證明我國具備自主設計、自主制造大型核電站的能力。核電站設備國產化率由初期的50%提高到70%以上。
除此之外的其他產品，如超高壓輸變電設備、中壓供配電設備等相當部分的產品，基本都可以立足于國內制造。由于提供設備立足國內，我國電氣裝備制造業的能力和水平有了較大提高，形成較為完整的電氣工業制造體系。這些成就有目共睹。在總結經驗、肯定成績的同時，需要保持清醒的頭腦，冷靜地思考一下，反思一下，有沒有問題，問題在哪里，差距在哪里，我認為有以下七個方面值得注意。
更新裝備是關鍵
電力工業近三年來連續超常規發展，2005年企業生產量達到8600萬千瓦，裝機容量接近7000萬千瓦。專家們預測，估計到2008年電力供需矛盾就會得到緩和，大體平衡。換句話說，2008年開始，哈爾濱、上海、東方三個動力基地，就不可能每年生產量超過2000萬千瓦。實際上按2005年產量分析，其中30%~40%的加工量是依賴國外發電設備制造廠家來加工分包完成的，國內制造能力大約在4500萬~5000萬千瓦之間。這樣的能力到2008年以后，我認為基本可以滿足電力工業發展的需求。這就提請各制造廠家，下一步工廠改造主要重點是在工藝創新———更新裝備上加大投入，而不是再花巨資去大規模建設廠房，換句話說，就是要用優良裝備生產出高性能、高可靠性的產品。
積極拓展國際市場我們的工廠要面向兩個市場，即國內市場和國際市場。也就是說，生產的產品，既要滿足國內電力市場的需求，還要面向世界市場———立足國內，走向世界。近幾年來，有的工廠十分注意這個問題，下大力氣開拓國際市場，用積極的態度爭取在國際招標中中標。去年山東電力建設集團用總承包的方式在印度項目國際招標中贏得9臺13.5萬千瓦火電機組中標交鑰匙工程，合計6億多美元。天威、沈陽、西安變壓器有限公司的領導在承攬國際項目中，遇到生產能力矛盾時，寧可放棄國內技術上一般變壓器的任務，也要下狠心，以合理的價格拿下出口大容量變壓器的訂單。去年這三家公司研制出容量最大的變壓器出口到美國，經過半年多運行實踐證明，其產品性能優良，運行可靠，且后續項目不斷增加。
質量控制貫穿始終
始終要把質量放在第一位。質量控制，質量保證，是在生產過程中來進行的，始終貫穿于生產全過程。加工零件到哪里，質量控制就到哪里；零件到哪里，質量控制卡就到哪里。
現在，我國電力工業處在發展大電廠、大容量、高參數、超高壓、高可靠性、高度自動化的新階段。歷史的經驗要記住，80年代初我國引進了30萬千瓦、60萬千瓦亞臨界機組，承擔引進任務企業的領導、職工和電力工業的領導、職工經過將近10~15年時間的努力，才取得今天主要產品立足國內生產的輝煌成果�，F在建設大電廠為了節約一次能源，提高一次能源的綜合利用效率，通過主蒸汽的壓力和溫度來提高鍋爐的熱效率，降低供電煤耗，這是目前世界上最先進的燃煤發電技術。今后，絕大多數的電廠將采用超臨界或超超臨界機組。因此，制造工廠必須注意，既要努力保證每個零件、每道工序過程中的質量，做到一絲不茍，又要經常了解收集超臨界或超超臨界機組在運行中出現的各種問題，掌握信息，提出對策，服務到現場，及時消除隱患及缺陷，保證機組穩發滿發。提高可靠性，提高適應性。
下力氣開發新能源
實行產品多元化，研發新能源發電設備。風電是再生能源，不需要燃料，不污染，不占耕地，運行成本低。截至2005年全國風力發電裝機容量已經達到128萬千瓦，國家發改委提出了2006~2020年風電發展目標，到2010年全國風力發電裝機容量累計將達到500萬千瓦，到2020年全國風力發電裝機容量將累計達到3000萬千瓦。從這個數字可以看出，風力發電前景廣闊。它是一種清潔干凈的能源。哈爾濱電機有限公司已經制造出擁有自主知識產權的1.2兆瓦風力發電機組。該機組采用直驅式變速恒頻發電機結構，用以取代傳統的齒輪箱結構，在產品性能上處于國際領先水平。湘潭電機集團、株洲研究所也相繼研制出1.2兆瓦的風力發電機，并且進入商業性運行。除風機以外，我建議其他企業可因地制宜、因廠制宜發展太陽能發電、生物質發電，在節能節電上多下些功夫。天威變壓器公司在生產太陽能硅極、電池組片上已經創造了奇跡。
加大研發增強競爭力
我國應發展行業內有影響的具有國際競爭力的大型集團股份有限公司。2005年中國500家最大企業集團中，屬電氣工業領域的只有20家，僅占4%。這個數字和電氣工業突飛猛進的發展狀況是不相稱的。因此，每個集團，應集中優勢兵力，建立工程技術中心，花兩三年時間出一批應用科技成果。我認為，一部分科研經費除集團投入以外，國家財政應給予重點傾斜政策，重點支持，重點扶植。對于這個問題，國家發改委應相應制定政策，不然企業是創新主體，只能是一句空話。
我們現在的問題是，新產品、新工藝、新技術的研發資金投入嚴重不足，擁有自主知識產權的技術成果和自主設計的產品數量少，電氣工業的許多裝備在國際競爭中仍然處于弱勢地位。
官產學研結合扶植中小企業扶植中小企業，盡快提高自主創新能力。全國中小企業千萬家，他們在國民經濟中發揮了十分重要的作用。德國、日本提供的經驗證明，不要忽視中小企業的作用�，F在的問題是，我們國內的大部分中小企業自主創新能力十分薄弱，不少工廠只能靠向研究所買圖紙來生產產品，且企業規模小，生產出的產品中低檔居多。
從中央到地方，企業是創新的主體已經逐漸形成共識。如何做到這一點，即將創新主體落實到企業，我個人認為，可參照目前國內的成熟經驗，鼓勵官產學研結合，政府起引導作用，把高校、研究所組織起來，將研究的成果轉讓給中小企業，從而形成拳頭，形成力量，迅速將科研成果轉化為生產力。
樹立民族品牌打造民族工業
提倡制造民族品牌，為祖國爭光�，F在外國人看好中國市場，加速資本流動，到中國來投資，投資的目的就是要賺錢。一些地方政府為了考慮招商引資，增資擴股，增加資金，這個心情是可以理解的，總體講，符合中央繼續改革開放的政策，符合經濟全球化的戰略方針，但也出現值得思考的一些問題。
一些地方只注意引資招商，卻不注意保護民族工業利益，樹立中華民族品牌理念。有些電氣公司的產品質量優良，市場銷售興旺，這樣的企業卻硬讓外國人來控股，使外國人利用中國的品牌在市場上銷售獲利，這種現象我認為不能提倡，要加以區別對待。
提高企業競爭力，就要具備競爭的優勢，主要表現在三個方面：品牌優勢、技術優勢、價格優勢。國家電網“十一五”發展戰略表明，國家將要投入近萬億元用于加強城市和農村電網建設。需求旺盛的國內輸配電市場為國內廠家帶來前所未有的發展機遇，用戶要求制造廠家提供高可靠性、高水平的高中低壓開關設備。針對這些要求，對照我們目前生產的電工產品，不難發現，仍有相當一部分產品能源消耗大，污染嚴重，其單位產值能耗遠高于國際先進水平，污染也遠高于發達國家。而且產品以中低檔為主，附加值不高。
特別是中低壓開關產品在國家電網建設中使用量大面廣，市場需求尤其旺盛。企業應做好市場調研，開發智能化的電器產品，即所研制的產品要滲入計算機技術、數字化控制技術、微電子技術、傳感器技術、通信（網絡技術）電力電子技術等，向集約化、分散化、數字化、工程化、模塊化、
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