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廠房降溫風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速裝置在煤氣鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用蓄能空調(diào)工程

摘要:通過對煤氣鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況的分析,為解決“大馬拉小車”的問題,應(yīng)用變頻調(diào)速裝置和PLC構(gòu)成風(fēng)壓閉環(huán)控制工程,實(shí)現(xiàn)對煤氣鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量的自動控制,解決了“大馬拉小車”的問題,達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。
敘詞:可遍程序控制器變頻調(diào)速節(jié)能鼓風(fēng)工程
1引言
在電氣拖動設(shè)備的運(yùn)行過程中,經(jīng)常遇到這樣的問題,即拖動設(shè)備的負(fù)荷變化較大,而動力源電機(jī)的轉(zhuǎn)速卻不變,也就是說輸出功率的變化不能隨負(fù)荷的變化而變化。在實(shí)際中這種“大馬拉小車”的現(xiàn)象較為普遍,浪費(fèi)能源。在許多生產(chǎn)過程中采用變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的變速運(yùn)行,不僅可以滿足生產(chǎn)的需要,而且還能降低電能消耗,延長設(shè)備的使用壽命。這里介紹的煤氣鼓風(fēng)機(jī)工程采用變頻調(diào),并應(yīng)用PLC構(gòu)成風(fēng)壓閉環(huán)自動控工程,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)負(fù)荷的變化變速運(yùn)行自動調(diào)節(jié)風(fēng)量,即滿足了生產(chǎn)需要,又達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。
2工況分析
鼓風(fēng)機(jī)工程構(gòu)成如下。
(1)風(fēng)機(jī)型號:9-26,風(fēng)量:8588~10735m3/h,風(fēng)壓:10020~9630Pa。
(2)電機(jī)型號:Y225M-2,功率:45kW,電壓:380V,電流:83.9A,頻率:50Hz,功率因數(shù):0.89,效率:2970r/min。
鼓風(fēng)機(jī)的特性曲線如圖1所示。
@gas_1.jpg

通過對鼓風(fēng)機(jī)幾年來的恒速運(yùn)動實(shí)際情況的記錄分析,鼓風(fēng)機(jī)工程運(yùn)行規(guī)律如下:最大負(fù)荷時(shí)的風(fēng)量為1600m3/h,電機(jī)的電流為38A,運(yùn)行時(shí)間1個(gè)月;一般負(fù)荷的風(fēng)量為950m3/h,電機(jī)的電流為36A,運(yùn)行時(shí)間9個(gè)月;最低負(fù)荷時(shí)的風(fēng)量為500m3/h,電機(jī)的電流為18A,運(yùn)行時(shí)間2個(gè)月。由此可以看出,對于該鼓風(fēng)機(jī)來說,最大負(fù)荷也不到額定負(fù)荷的一半,當(dāng)風(fēng)量下降時(shí),用調(diào)節(jié)管道風(fēng)門的方法來改變風(fēng)道阻力,使功率下降不多,耗能仍很大,這由圖1可以看出。
圖1中曲線1為風(fēng)機(jī)在恒速下調(diào)節(jié)風(fēng)門時(shí)的風(fēng)壓-風(fēng)量(H-Q)特性,曲線2為恒速下調(diào)節(jié)風(fēng)門時(shí)的功率-風(fēng)量(P-Q)特性,曲線3為管網(wǎng)風(fēng)阻(R-Q)特性。假設(shè)風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)工作在A點(diǎn)效率最高,輸出風(fēng)量Q1100%。此時(shí),軸功率P1與Q1、H1的乘積面積AH1OQ1成正比(AH1OQ1為耗能),根據(jù)生產(chǎn)工藝要求,當(dāng)風(fēng)量需從Q1減少到Q2(例如50%風(fēng)量)時(shí),如采用調(diào)節(jié)風(fēng)門的方法調(diào)整風(fēng)量,相當(dāng)于增加了管網(wǎng)阻力,使管網(wǎng)阻力特性由曲線3變到曲線4,工程由原來的工況點(diǎn)A變到新的工況點(diǎn)B運(yùn)行,盡管此時(shí)風(fēng)量由Q1減小到Q2,但風(fēng)壓反而由H1增加到H2,軸功率P2與Q2、H2的乘積面積BH2OQ2成正比,功率的減少并不多,可見耗能仍然很大。
采用電氣傳動調(diào)速裝置來調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)地調(diào)節(jié)風(fēng)量、有效節(jié)能的最佳方法。我們選用變頻調(diào)速裝置對原煤氣鼓風(fēng)機(jī)工程進(jìn)行了改造,將電機(jī)恒速運(yùn)行改為按負(fù)荷變化的變速運(yùn)行,得到風(fēng)機(jī)合適的功率輸出,達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。
3風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能原理
交流異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為
n=60f/p(1-s)(1)
由式(1)可以看出,電源頻率f與轉(zhuǎn)速n成正比。即改變頻率可改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,由額定轉(zhuǎn)速n1調(diào)整到某一轉(zhuǎn)速n2時(shí),理論上風(fēng)量、風(fēng)壓及軸功率變化的關(guān)系如下:Q2=Q1(n2/n1),H2=H1(n2/n1)2,P2=P1(n2/n1)3?梢姡L(fēng)量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比,風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比,軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。由圖1可以看出當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由n1降到n2,根據(jù)風(fēng)機(jī)參數(shù)的比例定律,在轉(zhuǎn)速n2下的風(fēng)壓-風(fēng)量特性如曲線5所示。可見,在滿足同樣風(fēng)量Q2的情況下,風(fēng)壓H3大幅度降低,功率P3(相當(dāng)于面積CH3OQ2)明顯減小,節(jié)省的功率損耗DP=P1-P2與面積BH2H3C成正比,節(jié)能效果十分明顯。所以,采用改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法對風(fēng)量和風(fēng)壓進(jìn)行控制是最合理和經(jīng)濟(jì)的。
4工程構(gòu)成
對原有煤氣鼓風(fēng)機(jī)加裝變頻調(diào)速裝置,并且在鼓風(fēng)機(jī)工程出口的管道上安裝壓力變送器,測定管道的風(fēng)量變化,通過PLC對管道壓力信號的變換和處理,為變頻調(diào)速裝置提供參變量,實(shí)現(xiàn)對頻率的自動調(diào)整,也就是說對電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整,以達(dá)到根據(jù)負(fù)荷變化調(diào)整輸出功率,節(jié)能降耗的目的。
經(jīng)過比較,我們選用日本富士變頻器FRN45P9S-4,德國西門子公司可編程序控制器S7-200,組成風(fēng)壓變頻調(diào)速自動控制裝置,對原鼓風(fēng)機(jī)工程進(jìn)行改造。
4.1硬件組成
工程構(gòu)成框圖如圖2所示。
@gas_2.jpg

各部分主要功能分述如下
(1)操作臺。實(shí)現(xiàn)工程操作控制及參數(shù)的設(shè)定與顯示。
(2)可編程序控制器。選用S7-200可編程序控制器及EM235模擬量I/O模塊,完成風(fēng)壓信號和操作信號可輸入以及PLC的控制輸出。
(3)變頻器。選用FRN45P9S-4變頻器,具有手動和自動調(diào)速功能。
(4)切換裝置。由繼電器、接觸器,開關(guān)等組成,實(shí)現(xiàn)1臺變頻器控制3臺鼓風(fēng)機(jī)的切換,以及在變頻器故障時(shí)鼓風(fēng)機(jī)的旁路工頻運(yùn)行。
(5)壓力變送器。選用CECY型電容器式變送器,測定管道的風(fēng)量變化。
4.2軟件框圖
PLC軟件采用梯形圖語言,實(shí)現(xiàn)各種邏輯順序控制,風(fēng)壓閉環(huán)控制等,程序框圖如圖3所示。
@gas_3.jpg

在軟件設(shè)計(jì)中利用PLC定時(shí)中斷功能完成數(shù)據(jù)采樣,數(shù)字濾波,PID運(yùn)算及控制輸出。
5運(yùn)行結(jié)果
變頻調(diào)速裝置安裝投入運(yùn)行后,風(fēng)門全部打開,在壓力為2200Pa,風(fēng)量為600m3/h,即可滿足生產(chǎn)要求。此時(shí)測得的工程參數(shù)如下:變頻器輸出頻率為25Hz,電壓為189V,電流為20V;電機(jī)轉(zhuǎn)速為1485r/min。實(shí)際運(yùn)行工況在以下幾個(gè)方面有了明顯改善:?噪聲由80dB降為40dB左右;?風(fēng)量(壓力)控制自動化,降低勞動強(qiáng)度,故障率降低;?運(yùn)行參數(shù)觀測直觀,可同時(shí)顯示壓力、頻率、轉(zhuǎn)速、電壓、電流、轉(zhuǎn)矩等運(yùn)行參數(shù);?管道閥門全部打開,節(jié)門損失大大降低。
6節(jié)約電能計(jì)算
采用變頻調(diào)速前全年總耗能為1.511×105kW·h,變頻調(diào)速后全年總耗能為4.53×104kW·h。采用變頻調(diào)速后全年節(jié)約電能為10.58×104kW·h。
另外在投運(yùn)變頻調(diào)速裝置后,根據(jù)運(yùn)行工況測算,可延長修周期1~2年,每年可節(jié)約大修費(fèi)用約2萬元。
7結(jié)論
實(shí)踐證明,在煤氣鼓風(fēng)機(jī)工程中采用變頻調(diào)速運(yùn)行方式,可以根據(jù)負(fù)荷的變化自動調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,解決了“大馬拉小車”的問題,為降低生產(chǎn)成本,延長設(shè)備使用壽命,節(jié)能降耗,減輕勞動強(qiáng)度,改善工作環(huán)境開創(chuàng)了新的途徑。

摘要:蓄能空調(diào)工程的應(yīng)用與電力工程的政策是密不可分的,主要原因就是蓄能工程具有巨大的社會效益。蓄能工程能夠轉(zhuǎn)移電力高峰用電量,平衡電網(wǎng)峰谷差,因此可以減少新建電廠投資,提高現(xiàn)有發(fā)電設(shè)備和輸變電設(shè)備的使用率,同時(shí),可以減少能源使用(特別是對于火力發(fā)電)引起的環(huán)境污染,充分利用有限的不可再生資源,有利于生態(tài)平衡。
關(guān)鍵詞:蓄能 空調(diào)工程 特點(diǎn)

1 社會效益

  蓄能空調(diào)工程的應(yīng)用與電力工程的政策是密不可分的,主要原因就是蓄能工程具有巨大的社會效益。蓄能工程能夠轉(zhuǎn)移電力高峰用電量,平衡電網(wǎng)峰谷差,因此可以減少新建電廠投資,提高現(xiàn)有發(fā)電設(shè)備和輸變電設(shè)備的使用率,同時(shí),可以減少能源使用(特別是對于火力發(fā)電)引起的環(huán)境污染,充分利用有限的不可再生資源,有利于生態(tài)平衡。

  電網(wǎng)的峰谷差是現(xiàn)代電網(wǎng)的一大特點(diǎn),而且隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展有加劇的趨勢。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,雖然國家電力部門耗用大量的財(cái)力物力建設(shè)電廠,但仍然滿足不了每年用電量以5-7%增長的需要。特別是近年來隨著城市化進(jìn)程的不斷發(fā)展,城市建筑能耗呈現(xiàn)加速增長的趨勢。據(jù)統(tǒng)計(jì),國內(nèi)部分大城市的高峰用電量中空調(diào)用電就占了30%以上,這樣使得電力工程峰谷差急劇增加,電網(wǎng)負(fù)荷率明顯下降,這極大影響了發(fā)電的成本和電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

  由于電能本身不易儲存,因此通常在電用戶方面考慮辦法?照{(diào)用電在電網(wǎng)中,特別是民用電中的比例越來越大。據(jù)統(tǒng)計(jì),一般寫字樓空調(diào)用電占1/3多一些,而商場建筑中空調(diào)用電占50~60%,從空調(diào)用電入手解決電網(wǎng)峰谷差問題無疑是最有效的,而且蓄能空調(diào)包括蓄冷(冰或水)和蓄熱(供暖和生活熱水)等應(yīng)用面相當(dāng)寬,同時(shí)空調(diào)用能一般具有如下特點(diǎn),也非常適合蓄能使用:首先,大多數(shù)空調(diào)與供暖工程可以間歇使用,如上班時(shí)供應(yīng)、下班時(shí)關(guān)閉,使工程本身有可能利用原有設(shè)備在間歇期(夜間電力低谷期)進(jìn)行能量蓄存,為第二天空調(diào)運(yùn)行供能或補(bǔ)充。第二,空調(diào)用能多為7/12℃冷水或40/50~50/60℃熱水,屬于低品位能量,而電能是高品位能源,可以轉(zhuǎn)化為任意低品位的能源,而且利用制冷機(jī)或熱泵的工作,每使用1kW電能可以獲得3~6kW的熱能,電能轉(zhuǎn)化利用率非常高,而且蓄存使用也比較方便。

  移峰填谷和節(jié)約用電,統(tǒng)稱為用電需求側(cè)管理,英文縮寫為DSM。美國在70年代開始用電需求側(cè)管理工作,在三十年時(shí)間里,政府陸續(xù)出臺了鼓勵用電需求側(cè)管理項(xiàng)目的一系列優(yōu)惠政策,包括直接提供經(jīng)費(fèi)、提供各種低息或無息貸款、鼓勵各行業(yè)投資此類項(xiàng)目并給予電價(jià)政策回收投資、提供購買蓄能節(jié)能設(shè)備的價(jià)格折扣等。在亞洲,泰國、菲律賓、斯里蘭卡等發(fā)展中國家都開展了需求側(cè)管理工作,也收到了巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。在國外,工廠車間、辦公樓、商場、醫(yī)院、學(xué)校甚至居民住宅等建筑物都可以看到蓄能技術(shù)的應(yīng)用,使用范圍非常廣闊,可以說前途光明。

  我國電力行業(yè)的技術(shù)裝備和管理水平經(jīng)過多年的努力,已經(jīng)躍上了一個(gè)新的臺階,電網(wǎng)建設(shè)和改造也取得了重大進(jìn)展。但是,電網(wǎng)負(fù)荷率低、峰谷差大的特點(diǎn)使電力供應(yīng)仍很緊張。例如華北電網(wǎng)的最大峰谷差別達(dá)到最大負(fù)荷的40%,而1999年電網(wǎng)負(fù)荷率在95%以上的只有12天,而實(shí)際每天達(dá)到最高負(fù)荷的僅持續(xù)1~2小時(shí)。國家計(jì)委、國家經(jīng)貿(mào)委協(xié)同國家電力公司歷經(jīng)數(shù)次研究,先后出臺了一系列指令性或指導(dǎo)性的計(jì)劃下達(dá)至各地方經(jīng)委和電力公司,要以經(jīng)濟(jì)手段推動電力“削峰填谷”的實(shí)現(xiàn)。目前絕大多數(shù)地方電力公司均推出了峰谷分時(shí)電價(jià)政策,特別是制訂了針對蓄能空調(diào)技術(shù)推廣使用的各種優(yōu)惠政策,為蓄能空調(diào)的廣泛推廣帶來了契機(jī)。

  2 用戶收益

  蓄能工程在帶來巨大的社會效益的同時(shí),也具有良好的經(jīng)濟(jì)效益,如推遲或減少發(fā)電裝機(jī)容量,減少環(huán)境污染治理費(fèi)用,減少電網(wǎng)調(diào)峰次數(shù)、降低發(fā)電成本等。對用戶來說,實(shí)實(shí)在在的經(jīng)濟(jì)效益和運(yùn)行管理的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下方面:

  首先,利用分時(shí)電價(jià)政策,可以大幅節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。就象炒股票一樣,蓄能工程的用電策略也是“高拋低吸”,即在電價(jià)高時(shí)少用或不用電,把蓄存的能量釋放出來使用,而在電價(jià)低時(shí)多用電,把制得的冷或熱量儲存起來。一般情況下,峰谷時(shí)段的電價(jià)比可達(dá)3:1或4:1,因此每年節(jié)省的運(yùn)行電費(fèi)是相當(dāng)可觀的。

  其次,可以減少制冷主機(jī)裝機(jī)容量和功率達(dá)30~50%,相應(yīng)地,減少冷卻塔和水泵等的裝機(jī)容量和功率。由于在空調(diào)負(fù)荷高峰時(shí),可以依靠融冰來供冷,因此主機(jī)的裝機(jī)制冷容量可以減少,而不必象常規(guī)空調(diào)工程那樣按高峰負(fù)荷配備設(shè)備。相應(yīng)地,設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)行比例增大,可充分提高設(shè)備利用率,而且設(shè)備運(yùn)行效率也較高。

  第三,減少一次電力初投資費(fèi)用。由于制冷工程設(shè)備裝機(jī)功率下降,電貼費(fèi)、變壓器和高低壓配電柜等費(fèi)用均可減少。另外,由于電力工程的優(yōu)惠政策,蓄能工程可以爭取到電貼費(fèi)減免的額外優(yōu)惠。

  另外,蓄冷工程可作為應(yīng)急冷源,停電時(shí)可利用自備電力啟動水泵融冰供冷;蓄熱工程減少了粉塵煙塵的污染,減少或免除了消防措施等。因此,蓄能工程在運(yùn)行管理上具有更大的靈活性和更廣的適應(yīng)性。

  以某地建筑面積22000m2的辦公大樓為例,夏天設(shè)計(jì)日空調(diào)的尖峰負(fù)荷2616kW,空調(diào)使用時(shí)間為8:00~18:00,年使用時(shí)間為135天,冰蓄冷空調(diào)與常規(guī)電制冷空調(diào)工程的經(jīng)濟(jì)性分析如表1所示。

   表1 冰蓄冷空調(diào)工程與常規(guī)電制冷空調(diào)工程經(jīng)濟(jì)分析表

序號名稱 冰蓄冷空調(diào)工程 常規(guī)電制冷空調(diào)工程規(guī)格電功率(kW)價(jià)格 (萬元)規(guī)格電功率 (kW)價(jià)格 (萬元)1螺桿式冷水機(jī)組810kW2x1602x65870kW3x1753x702制冷輔助設(shè)備冰蓄冷專用設(shè)備441604配電設(shè)施53243 初投資費(fèi)用總計(jì) 398萬元 344萬元 年運(yùn)行電費(fèi) 30.6萬元 49.3萬元

  可以看出,冰蓄冷空調(diào)工程比常規(guī)電制冷空調(diào)工程初投資增加16%,而年運(yùn)行費(fèi)用減少38%,初投資增加費(fèi)用的投資回收周期約為3年。因此,冰蓄冷空調(diào)工程具有良好的推廣意義。

  3 工程設(shè)計(jì)

  蓄能工程的方案設(shè)計(jì)需要依據(jù)當(dāng)?shù)仉娏φ、建筑物?shí)際使用情況和蓄能設(shè)備的性能進(jìn)行工程形式和設(shè)備容量的優(yōu)化設(shè)計(jì)。一般情況下,商業(yè)、民用和工業(yè)建筑用空調(diào)均為非全日空調(diào),即每天空調(diào)工程只需運(yùn)行10~14小時(shí),而且?guī)缀醵荚诜菨M負(fù)荷下工作。下圖中A部分為某建筑典型設(shè)計(jì)日空調(diào)冷負(fù)荷:


廠房降溫風(fēng)機(jī)
安徽負(fù)壓風(fēng)機(jī)
養(yǎng)殖廠排風(fēng)機(jī)

鋒速達(dá)是水簾生產(chǎn)廠家|環(huán)?照{(diào)生產(chǎn)廠家|屋頂風(fēng)機(jī)廠家|,鋒速達(dá)承接規(guī)劃:豬場降溫|車間降溫|廠房降溫|豬場通風(fēng)|車間通風(fēng)|廠房通風(fēng)|屋頂排風(fēng)機(jī)|屋頂排熱|廠房通風(fēng)降溫|車間通風(fēng)降溫|通風(fēng)換氣排熱降溫工程|屋頂風(fēng)機(jī)安裝|負(fù)壓風(fēng)機(jī)安裝|水簾安裝|環(huán)保空調(diào)安裝|通風(fēng)設(shè)備安裝|通風(fēng)降溫設(shè)備|通風(fēng)系統(tǒng)安裝案例|通風(fēng)降溫系統(tǒng)|屋頂通風(fēng)機(jī)|屋頂排風(fēng)系統(tǒng)
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