鋒速達通風降溫系統
電 話：0573-83418060>
傳 真：0573-83418060
聯系人
售前咨詢:15068216608
技術指導:18858318765
售后服務:15821073963
地 址：浙江省嘉興市南湖區
車間降溫風機_變頻調速技術在風機、泵類應用中的節能分析機械百
| 變頻調速技術在風機、泵類應用中的節能分析 |
|||||||||||||||
| 一、引言 在工業生產和產品加工制造業中，風機、泵類設備應用范圍廣泛；其電能消耗和諸如閥門、擋板相關設備的節流損失以及維護、維修費用占到生產成本的7%~25%，是一筆不小的生產費用開支。隨著經濟改革的不斷深入，市場競爭的不斷加劇；節能降耗業已成為降低生產成本、提高產品質量的重要手段之一。 而八十年代初發展起來的變頻調速技術，正是順應了工業生產自動化發展的要求，開創了一個全新的智能電機時代。一改普通電動機只能以定速方式運行的陳舊模式，使得電動機及其拖動負載在無須任何改動的情況下即可以按照生產工藝要求調整轉速輸出，從而降低電機功耗達到系統高效運行的目的。 八十年代末，該技術引入我國并得到推廣。現已在電力、冶金、石油、化工、造紙、食品、紡織等多種行業的電機傳動設備中得到實際應用。目前，變頻調速技術已經成為現代電力傳動技術的一個主要發展方向。卓越的調速性能、顯著的節電效果，改善現有設備的運行工況，提高系統的安全可靠性和設備利用率，延長設備使用壽命等優點隨著應用領域的不斷擴大而得到充分的體現。 ?? 二、綜述 通常在工業生產、產品加工制造業中風機設備主要用于鍋爐燃燒系統、烘干系統、冷卻系統、通風系統等場合，根據生產需要對爐膛壓力、風速、風量、溫度等指標進行控制和調節以適應工藝要求和運行工況。而最常用的控制手段則是調節風門、擋板開度的大小來調整受控對象。這樣，不論生產的需求大小，風機都要全速運轉，而運行工況的變化則使得能量以風門、擋板的節流損失消耗掉了。在生產過程中，不僅控制精度受到限制，而且還造成大量的能源浪費和設備損耗。從而導致生產成本增加，設備使用壽命縮短，設備維護、維修費用高居不下。 泵類設備在生產領域同樣有著廣闊的應用空間，提水泵站、水池儲罐給排系統、工業水（油）循環系統、熱交換系統均使用離心泵、軸流泵、齒輪泵、柱塞泵等設備。而且，根據不同的生產需求往往采用調整閥、回流閥、截止閥等節流設備進行流量、壓力、水位等信號的控制。這樣，不僅造成大量的能源浪費，管路、閥門等密封性能的破壞；還加速了泵腔、閥體的磨損和汽蝕，嚴重時損壞設備、影響生產、危及產品質量。 風機、泵類設備多數采用異步電動機直接驅動的方式運行，存在啟動電流大、機械沖擊、電氣保護特性差等缺點。不僅影響設備使用壽命，而且當負載出現機械故障時不能瞬間動作保護設備，時常出現泵損壞同時電機也被燒毀的現象。 近年來，出于節能的迫切需要和對產品質量不斷提高的要求，加之采用變頻調速器（簡稱變頻器）易操作、免維護、控制精度高，并可以實現高功能化等特點；因而采用變頻器驅動的方案開始逐步取代風門、擋板、閥門的控制方案。 變頻調速技術的基本原理是根據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）；通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉速的目的。變頻器就是基于上述原理采用交-直-交電源變換技術，電力電子、微電腦控制等技術于一身的綜合性電氣產品。 ?? 三、節能分析 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。 以一臺水泵為例，它的出口壓頭為H0（出口壓頭即泵入口和管路出口的靜壓力差），額定轉速為n0,閥門全開時的管阻特性為r0,額定工況下與之對應的壓力為H1,出口流量為Q1。流量-轉速-壓力關系曲線如下圖所示。 ?? 在現場控制中，通常采用水泵定速運行出口閥門控制流量。當流量從Q1減小50%至Q2時，閥門開度減小使管網阻力特性由r0變為r1，系統工作點沿方向I由原來的A點移至B點；受其節流作用壓力H1變為H2。水泵軸功率實際值（kW）可由公式：P =Q?H／（η c?η b）×10-3得出。其中，P、Q 、H 、η c 、η b 分別表示功率、流量、壓力、水泵效率、傳動裝置效率，直接傳動為1。假設總效率（η c?η b）為1，則水泵由A點移至B點工作時，電機節省的功耗為AQ1OH1和BQ2OH2的面積差。如果采用調速手段改變水泵的轉速n，當流量從Q1減小50%至Q2時，那么管網阻力特性為同一曲線r0，系統工作點將沿方向II由原來的A點移至C點，水泵的運行也更趨合理。在閥門全開，只有管網阻力的情況下，系統滿足現場的流量要求，能耗勢必降低。此時，電機節省的功耗為AQ1OH1和CQ2OH3的面積差。比較采用閥門開度調節和水泵轉速控制，顯然使用水泵轉速控制更為有效合理，具有顯著的節能效果。 另外，從圖中還可以看出：閥門調節時將使系統壓力H升高，這將對管路和閥門的密封性能形成威脅和破壞；而轉速調節時，系統壓力H將隨泵轉速n的降低而降低，因此不會對系統產生不良影響。 從上面的比較不難得出：當現場對水泵流量的需求從100%降至50%時，采用轉速調節將比原來的閥門調節節省BCH3H2所對應的功率大小，節能率在75%以上。 與此相類似的，如果采用變頻調速技術改變泵類、風機類設備轉速來控制現場壓力、溫度、水位等其它過程控制參量，同樣可以依據系統控制特性繪制出關系曲線得出上述的比較結果。亦即，采用變頻調速技術改變電機轉速的方法，要比采用閥門、擋板調節更為節能經濟，設備運行工況也將得到明顯改善。 ?? 四、節能計算 對于風機、泵類設備采用變頻調速后的節能效果，通常采用以下兩種方式進行計算： 1、根據已知風機、泵類在不同控制方式下的流量－負載關系曲線和現場運行的負荷變化情況進行計算。 以一臺IS150-125-400型離心泵為例，額定流量200.16m3/h，揚程50m；配備Y225M-4型電動機，額定功率45kW。泵在閥門調節和轉速調節時的流量－負載曲線如下圖示。根據運行要求，水泵連續24小時運行，其中每天11小時運行在90%負荷，13小時運行在50%負荷；全年運行時間在300天。 ?? 則每年的節電量為：W1=45×11×（100%－69%）×300=46035kW?h W2=45×13×（95%－20%）×300 =131625kW?h W = W1＋W2=46035＋131625=177660kW?h 每度電按0.5元計算，則每年可節約電費8.883萬元。 2、根據風機、泵類平方轉矩負載關系式：P / P0=（n / n0）3計算，式中為P0額定轉速n0時的功率；P為轉速n時的功率。 以一臺工業鍋爐使用的22 kW鼓風機為例。運行工況仍以 24小時連續運行，其中每天11小時運行在90%負荷（頻率按46Hz計算,擋板調節時電機功耗按98%計算），13小時運行在50%負荷（頻率按20Hz計算，擋板調節時電機功耗按70%計算）；全年運行時間在300天為計算依據。 則變頻調速時每年的節電量為：W1=22×11×[1－（46/50）3]×300=16067kW?h W2=22×13×[1－（20/50）3]×300=80309kW?h W = W1＋W2=46035＋131625=177660kW?h ?? 擋板開度時的節電量為：W1=22×（1－98%）×11×300=1452kW?h W2=22×（1－70%）×11×300=21780kW?h Wd = W1＋W2=1452＋21780=23232 kW?h 相比較節電量為：W= Wb－Wd=96376－23232=73144 kW?h 每度電按0.5元計算，則采用變頻調速每年可節約電費3.657萬元。 某工廠離心式水泵參數為：離心泵型號6SA-8，額定流量53. 5 L/s，揚程50m；所配電機Y200L2-2型37 kW。對水泵進行閥門節流控制和電機調速控制情況下的實測數據記錄如下： ?? 流 量L/s 時 間（h） 消耗電網輸出的電能（kW?h） 閥門節流調節 電機變頻調速 47 2 33.2×2=66.4 28.39×2=56.8 40 8 30×8=240 21.16×8=169.3 30 4 27×4=108 13.88×4=55.5 20 10 23.9×10=239 9.67×10=96.7 合計 24 653.4 378.3 相比之下，在一天內變頻調速可比閥門節流控制節省275.1 kW?h的電量，節電率達42.1%。 ?? 五、結束語 風機、泵類等設備采用變頻調速技術實現節能運行是我國節能的一項重點推廣技術，受到國家政府的普遍重視，《中華人民共和國節約能源法》第39條就把它列為通用技術加以推廣。實踐證明，變頻器用于風機、泵類設備驅動控制場合取得了顯著的節電效果，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，并且因此而大大減少了設備維護、維修費用，還降低了停產周期。直接和間接經濟效益十分明顯，設備一次性投資通�？梢栽�9個月到16個月的生產中全部收回。
|
|||||||||||||||
|
|||||||||||||||
收錄時間:2011年01月02日 11:32:24 來源: 作者: |
|||||||||||||||
n 該切換控制方式優點：
2 變頻器輸進、輸出設計有隔離刀閘，便于變頻器的維護與檢驗。
2 該切換控制有兩種起動方式,不論那種方式起動運行,都具有軟起動功能,不造成對電網沖擊.
2 操縱方便，可以就地操縱，也可遠程操縱，易于實現自動控制。
4.變頻調速系統控制方式
(1)我方提供的CHH100變頻器控制方式：
我公司CHH100系列高壓變頻器在現場采用手動和自動兩種方式控制：在檢驗,非生產時,采用手動控制方式,在正常生產時,采用自動控制方式.
n 手動控制方式
值班電工根據壓縮機進口所要求的壓力(流量), 通過在遠程監控反饋信號,手動調節頻率給定信號,從而達到滿足風機需要的風量和風壓要求。
n 自動控制方式
自動控制方式有兩種選擇，一是壓縮機進口要求控制的壓力值由手操器給定(4~20mA電流信號)，壓縮機進口反饋信號經壓力變送器檢測后，再由DCS供給。壓力比較和PID運算均由DCS完成，其變換出來信號作為變頻器給定信號，以控制電動機轉速，使壓縮機進口的壓力穩定在壓力設定值上，達到自動跟蹤壓縮機進口壓力的目的。同時，通過變頻器的模擬量輸出接口將壓縮機進口壓力、實際電壓、電流、頻率反饋到DCS監控系統上。變頻器仍然作為一個執行機構，類似擋板特性，只是時間系數需要重新調整，這種調節方式比較簡便公道，只需要DCS根據以往的工頻調節方式增加變頻調節回路，以前的工頻擋板控制方式繼續保存備用。另一種方式是壓縮機進口反饋信號送至變頻器進行變換和處理，變頻器本身也具有PID功能。實現頻率的自動調整,也就是說對風機電機的轉速進行控制,以達到根據負荷變化而調整輸出功率、穩定壓縮機進口壓力和節能降耗的目的。根據以往的工程經驗，建議采用DCS完成自動調節功能。
(2).高壓變頻用具有遠程和本機控制功能。
高壓變頻用具有遠程和本機控制功能。本機控制時通過高壓變頻器控制柜上觸摸屏可就地人工啟動、停止高壓變頻器，可以調整電機轉速、頻率。遠程控制放在控制室，設有操縱臺和上位機，由配電工操縱控制。通過上位機配電工可以隨時了解設備的運行情況，通過操縱臺可實現對高壓變頻器進行簡單的遠方操縱。配電工可以根據工況自由選定高壓變頻器“手動/自動”調速運行。
四.現場運行情況
煤氣脫硫羅茨風機所配置的高壓變頻器（型號CHH100-0900-06，額定電壓6KV，額定電流106A）于2009年12月11日開始安裝就位；2009年12月15日開始一次調試成功投進運行。裝調試周期都很短，為系統的正常生產提供了有利的保證。該煤氣脫硫羅茨風機是技改項目,所配套電機和輔助高壓配電控制柜及水阻軟起動柜。
五.節能效果
1．羅茨風機變頻調速節能原理
１.１羅茨風機的理論流量與轉子轉速的關系式為：
Qth=(丌/2)D2LλN (1)
式中： Qth??理論流量，m3/min D??葉輪外徑，m
L??葉輪長度，m N??葉輪轉速r/min
λ??面積利用系數；表征風機氣缸空間的有效利用程度（圓弧一漸開線型線的面積利用系數λ＝0.563～0.521）
１.２ 羅茨風機的實際流量Q，為：
Q＝Qthη (2)
式中：η??容積效率，一般為0.7～0.9
由（１）和（２）可知，對每一臺具體的羅茨風機，其葉輪外徑長度和面積利用系數都是一個定值，當可忽略容積效率的變化時，羅茨風機的流量正比于轉速．
１.３功率特性
羅茨風機的軸功率為：
P =( QthΔH)/6000β (3)
式中： P??軸功率，KW Qth??理論流量，m3/min
ΔH??風機進出口壓差，Pa β??機械效率，一般為0.9
由式（１）和（３）可知，當羅茨風機轉速變化時，其軸功率與轉速成正比，
１.４轉矩特性
羅茨風機的轉矩為：
M=9552(P/N) (4)
由于羅茨風機的軸功率與轉速在正比，因此式（４）可知，當轉速變化時，轉矩不變，即羅茨風機屬于恒轉矩運行．
可見羅茨風機風量Q和電機的轉速n是成正比關系的，而軸功率P與轉速也是成正比關系。所以當需要80％的額定風量時，通過變頻調節電機的轉速至額定轉速的80％，即調節頻率到40赫茲即可，這時所需功率將僅為原來的80％．
考慮減速后效率下降和調速裝置的附加損耗，通過實踐的統計，羅茨風機類通過調速控制可節能 10％～40％。
實測節能比較
2009年12月20日在中化平原化工有限公司煤氣脫硫羅茨風機現場通過丈量儀表進行丈量數據如下表:
測試結果表明,
900 KW/6KV煤氣鼓風機在閥門調節和變頻調節的節能比較如下表:
可見，投進一臺深圳市英威騰電氣股份有限公司生產的CHH100系列高壓變頻器后，該項目全年節約電費均可達45萬元左右。另外，由于深圳市英威騰電氣股份有限公司生產的CHH100系列高壓變頻器功率因數可達0.95以上，大于電機功率因數0.89，減少大量無功。并且實現電機軟啟動，可避免因大電流啟動沖擊造成對電機盡緣的影響，減少電機維護量，節約檢驗維護用度，同時電機壽命大幅度延長。減輕了運行職員的勞動強度，深受運行職員和維修職員的歡迎。
???? 風機包括通風機、透平鼓風機、羅茨鼓風機和透平壓縮機，詳細劃分包括離心式壓縮機、軸流式壓縮機、離心式鼓風機、羅茨鼓風機、離心式通風機、軸流式通風機和葉氏鼓風機等7大類。未來風機發展趨勢和方向分析如下： 從風機需求特點預測對于使用量大面廣的中小型風機，產品結構及制造工藝比較簡單，成本也較低，用戶主要追求的是高效率、低噪聲、長壽命，且價格便宜。另一種是資金、技術密集型，產品結構復雜，制造周期長，成套性和系統性也強，而且在高壓、高溫及高速條件下運行，有的甚至在惡劣工況下運行，用戶對該類風機各有不同要求。對透平鼓 風機和壓縮機及大型通風機，用戶主要追求的是高質量、高可靠性、運轉平穩且周期長。 從主要領域需求結構預測一般通風換氣風機（一般為中小型離心和軸流通風機）使用最廣泛，需求量最多，制造廠商也最多�？傮w講，這類產品供大于求。特殊用途風機（包括防腐風機、高溫風機、耐磨風機、消防排煙風機等）需求量雖然不很大，但因作業環境特殊，需要區別對待，因為主要材質要求較特殊。羅茨鼓風機的最大特點是當壓力在允許 范圍內調節時，流量變化甚微，壓力選擇范圍寬，具有強制輸氣特征，主要缺點是噪聲較大。近年來，通過引進技術、合資及自行開發等，我國已推出噪聲較低的三葉羅茨鼓風機，頗受用戶歡迎，市場前景較好。透平壓縮機（包括離心壓縮機、軸流壓縮機和軸流-離心復合式壓縮機） 是重大工程成套裝置重要 設備 ，在國民經濟中起著重要作用。對透平壓縮機的性能要求既要壓力高，又要流量大。隨著成套裝置大型化，要求透平壓縮機參數越來越高。如高爐冶煉裝置、大型煤化工裝置、大型化肥裝置、大型乙烯裝置、大型空分裝置、天然氣管線輸送裝置及油田注氣裝置等。這類產品需求量占風機總量很少，但由于重要，以及結構復雜，制造周期長，技術含量高，因此，有比較好的經濟效益和社會效益。透平壓縮機制造水平代表了風機行業整體水平。 從國內市場容量預測風機根據不同壓力和流量等要求，差異很大。因此，風機需求應按其類型、大小加以區別，按不同行業需求情況來預測。據不完全統計，全國風機產量從1 980年到1996年，年均增長率為13.8％。預計2005年全國風機總產量在260萬～290萬臺之間，201 0年將達310萬～325萬臺。根據風機行業歷年統計，預測離心式壓縮機2005 年產量為160萬～180萬臺， 2010年將達200萬～210萬臺；軸流壓縮機2005 產量為26萬臺，2010年預計達36萬臺；透平壓縮機和鼓風機2005年市場占有率可達70％左右。 從國外市場預測中國通用機械風機行業協會會員單位2000年出口風機7969臺，出口交貨值為8115 .7萬元。1991年～2000年出口風機總臺數為72876臺，出口交貨總值為74726萬元。 目前，全球經濟一體化趨勢越來越明顯，各國經濟將進一步互相依存，國際經濟合作和交往日趨緊密，國際市場處在大幅度交叉和融合階段。同時，全球性產業結構調整步伐正在加快，國際分工規模和深度都出現重大進展，發達國家不斷將工業生產轉向資本密集型和技術密集型行業，勞動密集型產品向發展中國家和地區轉移。這為我國發揮自身優勢，躋身國際市場提供了很好的發展機遇。 國內從20世紀70年代開始引進國外離心壓縮機先進技術，經過消化吸收和創新，提高了產品檔次。只要保證質量和交貨期，利用價格優勢，在國際上是有競爭力的。特別是中國加入WTO后，增加風機出口是完全可能的。從歷史情況分析，主要出口品種是中小型通風機以及風機配件。國內生產這類風機的企業，主要差距是表面質量達不到出口要求，若提高外觀質量，又具有價格優勢，在國外市場的前景是廣闊的。從1991年～2000年風機出口情況看，中小型通風機出口不夠穩定，沒有明顯增長趨勢。但隨著技術不斷進步，預計這類風機出口量會不斷增加，預測在 2000年基礎上會以5％左右的年均速度遞增。 離心式壓縮機和鼓風機從1991年到2000年出口有較明顯的增加，2000 年已達到87臺。主要出口國是印度、巴基斯坦、伊朗、越南等發展中國家。預計這種趨勢還會發展，每年可達到100臺。 綜上所述，未來幾年風機市場會有較大發展，其中中小型風機國內市場需求也會相應增長，但總體供大于求。國家在宏觀調控方面，應出臺相應的經濟政策，限制這類企業進一步發展，鼓勵擴大出口，開拓國外市場。對于透平壓縮機，國內只有沈陽鼓風機廠、陜西鼓風機（集團） 有限公司、上海鼓風機廠有限公司、重慶通用（集團）有限責任公司等 少數企業能夠生產，目前國內市場占有率只有50％。因此，對這類產品國家不但不能限制其發展，在宏觀調控上還應給予支持，鼓勵用戶使用國產化設備。同時，對這類設備的出口也應給予相應支持。 相關閱讀: 鋒速達負壓風機-大北農集團巨農種豬示范基地風機設備水簾設備供應商！臺灣九龍灣負壓風機配件供應商！ 主要產品豬舍通風降溫,豬棚通風降溫,豬場通風降溫,豬舍風機,養殖地溝風機,豬舍地溝風機,豬舍多少臺風機,廠房多少臺風機,車間多少臺風機,豬舍什么風機好,廠房什么風機好,車間什么風機好,多少平方水簾,多大的風機,哪個型號的風機 相關的主題文章: 
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
