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車間降溫風(fēng)機(jī)_變頻調(diào)速技術(shù)在風(fēng)機(jī)、泵類應(yīng)用中的節(jié)能分析機(jī)械百


變頻調(diào)速技術(shù)在風(fēng)機(jī)、泵類應(yīng)用中的節(jié)能分析
    一、引言 　　在工業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品加工制造業(yè)中，風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備應(yīng)用范圍廣泛；其電能消耗和諸如閥門、擋板相關(guān)設(shè)備的節(jié)流損失以及維護(hù)、維修費(fèi)用占到生產(chǎn)成本的7%~25%，是一筆不小的生產(chǎn)費(fèi)用開(kāi)支。隨著經(jīng)濟(jì)改革的不斷深入，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇；節(jié)能降耗業(yè)已成為降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段之一。 　　而八十年代初發(fā)展起來(lái)的變頻調(diào)速技術(shù)，正是順應(yīng)了工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化發(fā)展的要求，開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)全新的智能電機(jī)時(shí)代。一改普通電動(dòng)機(jī)只能以定速方式運(yùn)行的陳舊模式，使得電動(dòng)機(jī)及其拖動(dòng)負(fù)載在無(wú)須任何改動(dòng)的情況下即可以按照生產(chǎn)工藝要求調(diào)整轉(zhuǎn)速輸出，從而降低電機(jī)功耗達(dá)到系統(tǒng)高效運(yùn)行的目的。 　　八十年代末，該技術(shù)引入我國(guó)并得到推廣�，F(xiàn)已在電力、冶金、石油、化工、造紙、食品、紡織等多種行業(yè)的電機(jī)傳動(dòng)設(shè)備中得到實(shí)際應(yīng)用。目前，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代電力傳動(dòng)技術(shù)的一個(gè)主要發(fā)展方向。卓越的調(diào)速性能、顯著的節(jié)電效果，改善現(xiàn)有設(shè)備的運(yùn)行工況，提高系統(tǒng)的安全可靠性和設(shè)備利用率，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命等優(yōu)點(diǎn)隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大而得到充分的體現(xiàn)。 ?? 　二、綜述 　　通常在工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品加工制造業(yè)中風(fēng)機(jī)設(shè)備主要用于鍋爐燃燒系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等場(chǎng)合，根據(jù)生產(chǎn)需要對(duì)爐膛壓力、風(fēng)速、風(fēng)量、溫度等指標(biāo)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)以適應(yīng)工藝要求和運(yùn)行工況。而最常用的控制手段則是調(diào)節(jié)風(fēng)門、擋板開(kāi)度的大小來(lái)調(diào)整受控對(duì)象。這樣，不論生產(chǎn)的需求大小，風(fēng)機(jī)都要全速運(yùn)轉(zhuǎn)，而運(yùn)行工況的變化則使得能量以風(fēng)門、擋板的節(jié)流損失消耗掉了。在生產(chǎn)過(guò)程中，不僅控制精度受到限制，而且還造成大量的能源浪費(fèi)和設(shè)備損耗。從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，設(shè)備使用壽命縮短，設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用高居不下。 　　泵類設(shè)備在生產(chǎn)領(lǐng)域同樣有著廣闊的應(yīng)用空間，提水泵站、水池儲(chǔ)罐給排系統(tǒng)、工業(yè)水（油）循環(huán)系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)均使用離心泵、軸流泵、齒輪泵、柱塞泵等設(shè)備。而且，根據(jù)不同的生產(chǎn)需求往往采用調(diào)整閥、回流閥、截止閥等節(jié)流設(shè)備進(jìn)行流量、壓力、水位等信號(hào)的控制。這樣，不僅造成大量的能源浪費(fèi)，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(yán)重時(shí)損壞設(shè)備、影響生產(chǎn)、危及產(chǎn)品質(zhì)量。 　　風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備多數(shù)采用異步電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的方式運(yùn)行，存在啟動(dòng)電流大、機(jī)械沖擊、電氣保護(hù)特性差等缺點(diǎn)。不僅影響設(shè)備使用壽命，而且當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)機(jī)械故障時(shí)不能瞬間動(dòng)作保護(hù)設(shè)備，時(shí)常出現(xiàn)泵損壞同時(shí)電機(jī)也被燒毀的現(xiàn)象。 　　近年來(lái)，出于節(jié)能的迫切需要和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高的要求，加之采用變頻調(diào)速器（簡(jiǎn)稱變頻器）易操作、免維護(hù)、控制精度高，并可以實(shí)現(xiàn)高功能化等特點(diǎn)；因而采用變頻器驅(qū)動(dòng)的方案開(kāi)始逐步取代風(fēng)門、擋板、閥門的控制方案。 　　變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)差率、電機(jī)磁極對(duì)數(shù)）；通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)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(shù)，電力電子、微電腦控制等技術(shù)于一身的綜合性電氣產(chǎn)品。 ?? 　三、節(jié)能分析 　　通過(guò)流體力學(xué)的基本定律可知：風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)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。 　　以一臺(tái)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(zhuǎn)速為n0,閥門全開(kāi)時(shí)的管阻特性為r0,額定工況下與之對(duì)應(yīng)的壓力為H1,出口流量為Q1。流量-轉(zhuǎn)速-壓力關(guān)系曲線如下圖所示。 ?? 　　在現(xiàn)場(chǎng)控制中，通常采用水泵定速運(yùn)行出口閥門控制流量。當(dāng)流量從Q1減小50%至Q2時(shí)，閥門開(kāi)度減小使管網(wǎng)阻力特性由r0變?yōu)閞1，系統(tǒng)工作點(diǎn)沿方向I由原來(lái)的A點(diǎn)移至B點(diǎn)；受其節(jié)流作用壓力H1變?yōu)镠2。水泵軸功率實(shí)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(dòng)裝置效率，直接傳動(dòng)為1。假設(shè)總效率（η c?η b）為1，則水泵由A點(diǎn)移至B點(diǎn)工作時(shí)，電機(jī)節(jié)省的功耗為AQ1OH1和BQ2OH2的面積差。如果采用調(diào)速手段改變水泵的轉(zhuǎn)速n，當(dāng)流量從Q1減小50%至Q2時(shí)，那么管網(wǎng)阻力特性為同一曲線r0，系統(tǒng)工作點(diǎn)將沿方向II由原來(lái)的A點(diǎn)移至C點(diǎn)，水泵的運(yùn)行也更趨合理。在閥門全開(kāi)，只有管網(wǎng)阻力的情況下，系統(tǒng)滿足現(xiàn)場(chǎng)的流量要求，能耗勢(shì)必降低。此時(shí)，電機(jī)節(jié)省的功耗為AQ1OH1和CQ2OH3的面積差。比較采用閥門開(kāi)度調(diào)節(jié)和水泵轉(zhuǎn)速控制，顯然使用水泵轉(zhuǎn)速控制更為有效合理，具有顯著的節(jié)能效果。 　　另外，從圖中還可以看出：閥門調(diào)節(jié)時(shí)將使系統(tǒng)壓力H升高，這將對(duì)管路和閥門的密封性能形成威脅和破壞；而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時(shí)，系統(tǒng)壓力H將隨泵轉(zhuǎn)速n的降低而降低，因此不會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。 　　從上面的比較不難得出：當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)水泵流量的需求從100%降至50%時(shí)，采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)將比原來(lái)的閥門調(diào)節(jié)節(jié)省BCH3H2所對(duì)應(yīng)的功率大小，節(jié)能率在75%以上。 　　與此相類似的，如果采用變頻調(diào)速技術(shù)改變泵類、風(fēng)機(jī)類設(shè)備轉(zhuǎn)速來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)壓力、溫度、水位等其它過(guò)程控制參量，同樣可以依據(jù)系統(tǒng)控制特性繪制出關(guān)系曲線得出上述的比較結(jié)果。亦即，采用變頻調(diào)速技術(shù)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法，要比采用閥門、擋板調(diào)節(jié)更為節(jié)能經(jīng)濟(jì)，設(shè)備運(yùn)行工況也將得到明顯改善。 ?? 　四、節(jié)能計(jì)算 　　對(duì)于風(fēng)機(jī)、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(jìn)行計(jì)算： 　　　　1、根據(jù)已知風(fēng)機(jī)、泵類在不同控制方式下的流量－負(fù)載關(guān)系曲線和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的負(fù)荷變化情況進(jìn)行計(jì)算。 以一臺(tái)IS150-125-400型離心泵為例，額定流量200.16m3/h，揚(yáng)程50m；配備Y225M-4型電動(dòng)機(jī)，額定功率45kW。泵在閥門調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時(shí)的流量－負(fù)載曲線如下圖示。根據(jù)運(yùn)行要求，水泵連續(xù)24小時(shí)運(yùn)行，其中每天11小時(shí)運(yùn)行在90%負(fù)荷，13小時(shí)運(yùn)行在50%負(fù)荷；全年運(yùn)行時(shí)間在300天。 ?? 　　則每年的節(jié)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(jì)算，則每年可節(jié)約電費(fèi)8.883萬(wàn)元。 　　2、根據(jù)風(fēng)機(jī)、泵類平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載關(guān)系式：P / P0=（n / n0）3計(jì)算，式中為P0額定轉(zhuǎn)速n0時(shí)的功率；P為轉(zhuǎn)速n時(shí)的功率。 　　以一臺(tái)工業(yè)鍋爐使用的22 kW鼓風(fēng)機(jī)為例。運(yùn)行工況仍以 24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，其中每天11小時(shí)運(yùn)行在90%負(fù)荷（頻率按46Hz計(jì)算,擋板調(diào)節(jié)時(shí)電機(jī)功耗按98%計(jì)算），13小時(shí)運(yùn)行在50%負(fù)荷（頻率按20Hz計(jì)算，擋板調(diào)節(jié)時(shí)電機(jī)功耗按70%計(jì)算）；全年運(yùn)行時(shí)間在300天為計(jì)算依據(jù)。 　　則變頻調(diào)速時(shí)每年的節(jié)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(kāi)度時(shí)的節(jié)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(jié)電量為：W= Wb－Wd=96376－23232=73144 kW?h 　　每度電按0.5元計(jì)算，則采用變頻調(diào)速每年可節(jié)約電費(fèi)3.657萬(wàn)元。 　　某工廠離心式水泵參數(shù)為：離心泵型號(hào)6SA-8，額定流量53. 5 L/s，揚(yáng)程50m；所配電機(jī)Y200L2-2型37 kW。對(duì)水泵進(jìn)行閥門節(jié)流控制和電機(jī)調(diào)速控制情況下的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)記錄如下： ?? 　　流 量L/s 時(shí) 間（h） 消耗電網(wǎng)輸出的電能（kW?h） 　　閥門節(jié)流調(diào)節(jié) 電機(jī)變頻調(diào)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(jì) 24 653.4 378.3 　　相比之下，在一天內(nèi)變頻調(diào)速可比閥門節(jié)流控制節(jié)省275.1 kW?h的電量，節(jié)電率達(dá)42.1%。 ?? 　　五、結(jié)束語(yǔ) 　　風(fēng)機(jī)、泵類等設(shè)備采用變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行是我國(guó)節(jié)能的一項(xiàng)重點(diǎn)推廣技術(shù)，受到國(guó)家政府的普遍重視，《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》第39條就把它列為通用技術(shù)加以推廣。實(shí)踐證明，變頻器用于風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備驅(qū)動(dòng)控制場(chǎng)合取得了顯著的節(jié)電效果，是一種理想的調(diào)速控制方式。既提高了設(shè)備效率，又滿足了生產(chǎn)工藝要求，并且因此而大大減少了設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用，還降低了停產(chǎn)周期。直接和間接經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，設(shè)備一次性投資通常可以在9個(gè)月到16個(gè)月的生產(chǎn)中全部收回。


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收錄時(shí)間:2011年01月02日 11:32:24 來(lái)源: 作者:


              n  該切換控制方式優(yōu)點(diǎn)：


              2  變頻器輸進(jìn)、輸出設(shè)計(jì)有隔離刀閘，便于變頻器的維護(hù)與檢驗(yàn)。


              2  該切換控制有兩種起動(dòng)方式,不論那種方式起動(dòng)運(yùn)行,都具有軟起動(dòng)功能,不造成對(duì)電網(wǎng)沖擊.


              2  操縱方便，可以就地操縱，也可遠(yuǎn)程操縱，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。


         


              4.變頻調(diào)速系統(tǒng)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(xiàn)場(chǎng)采用手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式控制：在檢驗(yàn),非生產(chǎn)時(shí),采用手動(dòng)控制方式,在正常生產(chǎn)時(shí),采用自動(dòng)控制方式.


              n  手動(dòng)控制方式


              值班電工根據(jù)壓縮機(jī)進(jìn)口所要求的壓力(流量), 通過(guò)在遠(yuǎn)程監(jiān)控反饋信號(hào),手動(dòng)調(diào)節(jié)頻率給定信號(hào),從而達(dá)到滿足風(fēng)機(jī)需要的風(fēng)量和風(fēng)壓要求。


              n  自動(dòng)控制方式


              自動(dòng)控制方式有兩種選擇，一是壓縮機(jī)進(jìn)口要求控制的壓力值由手操器給定(4~20mA電流信號(hào))，壓縮機(jī)進(jìn)口反饋信號(hào)經(jīng)壓力變送器檢測(cè)后，再由DCS供給。壓力比較和PID運(yùn)算均由DCS完成，其變換出來(lái)信號(hào)作為變頻器給定信號(hào)，以控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使壓縮機(jī)進(jìn)口的壓力穩(wěn)定在壓力設(shè)定值上，達(dá)到自動(dòng)跟蹤壓縮機(jī)進(jìn)口壓力的目的。同時(shí)，通過(guò)變頻器的模擬量輸出接口將壓縮機(jī)進(jìn)口壓力、實(shí)際電壓、電流、頻率反饋到DCS監(jiān)控系統(tǒng)上。變頻器仍然作為一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，類似擋板特性，只是時(shí)間系數(shù)需要重新調(diào)整，這種調(diào)節(jié)方式比較簡(jiǎn)便公道，只需要DCS根據(jù)以往的工頻調(diào)節(jié)方式增加變頻調(diào)節(jié)回路，以前的工頻擋板控制方式繼續(xù)保存?zhèn)溆�。另一種方式是壓縮機(jī)進(jìn)口反饋信號(hào)送至變頻器進(jìn)行變換和處理，變頻器本身也具有PID功能。實(shí)現(xiàn)頻率的自動(dòng)調(diào)整,也就是說(shuō)對(duì)風(fēng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制,以達(dá)到根據(jù)負(fù)荷變化而調(diào)整輸出功率、穩(wěn)定壓縮機(jī)進(jìn)口壓力和節(jié)能降耗的目的。根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)，建議采用DCS完成自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。


         


              (2).高壓變頻用具有遠(yuǎn)程和本機(jī)控制功能。


              高壓變頻用具有遠(yuǎn)程和本機(jī)控制功能。本機(jī)控制時(shí)通過(guò)高壓變頻器控制柜上觸摸屏可就地人工啟動(dòng)、停止高壓變頻器，可以調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速、頻率。遠(yuǎn)程控制放在控制室，設(shè)有操縱臺(tái)和上位機(jī)，由配電工操縱控制。通過(guò)上位機(jī)配電工可以隨時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行情況，通過(guò)操縱臺(tái)可實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓變頻器進(jìn)行簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)方操縱。配電工可以根據(jù)工況自由選定高壓變頻器“手動(dòng)/自動(dòng)”調(diào)速運(yùn)行。


         


              四.現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況


              煤氣脫硫羅茨風(fēng)機(jī)所配置的高壓變頻器（型號(hào)CHH100-0900-06，額定電壓6KV，額定電流106A）于2009年12月11日開(kāi)始安裝就位；2009年12月15日開(kāi)始一次調(diào)試成功投進(jìn)運(yùn)行。裝調(diào)試周期都很短，為系統(tǒng)的正常生產(chǎn)提供了有利的保證。該煤氣脫硫羅茨風(fēng)機(jī)是技改項(xiàng)目,所配套電機(jī)和輔助高壓配電控制柜及水阻軟起動(dòng)柜。


         


              五.節(jié)能效果


        1．羅茨風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能原理


        １.１羅茨風(fēng)機(jī)的理論流量與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的關(guān)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(zhǎng)度，m                    N??葉輪轉(zhuǎn)速r/min


        λ??面積利用系數(shù)；表征風(fēng)機(jī)氣缸空間的有效利用程度（圓弧一漸開(kāi)線型線的面積利用系數(shù)λ＝0.563～0.521）


        １.２ 羅茨風(fēng)機(jī)的實(shí)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(duì)每一臺(tái)具體的羅茨風(fēng)機(jī)，其葉輪外徑長(zhǎng)度和面積利用系數(shù)都是一個(gè)定值，當(dāng)可忽略容積效率的變化時(shí)，羅茨風(fēng)機(jī)的流量正比于轉(zhuǎn)速．


        １.３功率特性


        羅茨風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)進(jìn)出口壓差，Pa                β??機(jī)械效率，一般為0.9


        由式（１）和（３）可知，當(dāng)羅茨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，其軸功率與轉(zhuǎn)速成正比，


        １.４轉(zhuǎn)矩特性


        羅茨風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩為：


        　　　　　　　　M=9552(P/N)                              (4)


        由于羅茨風(fēng)機(jī)的軸功率與轉(zhuǎn)速在正比，因此式（４）可知，當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，轉(zhuǎn)矩不變，即羅茨風(fēng)機(jī)屬于恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行．


        可見(jiàn)羅茨風(fēng)機(jī)風(fēng)量Q和電機(jī)的轉(zhuǎn)速n是成正比關(guān)系的，而軸功率P與轉(zhuǎn)速也是成正比關(guān)系。所以當(dāng)需要80％的額定風(fēng)量時(shí)，通過(guò)變頻調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速的80％，即調(diào)節(jié)頻率到40赫茲即可，這時(shí)所需功率將僅為原來(lái)的80％．


        考慮減速后效率下降和調(diào)速裝置的附加損耗，通過(guò)實(shí)踐的統(tǒng)計(jì)，羅茨風(fēng)機(jī)類通過(guò)調(diào)速控制可節(jié)能  10％～40％。


        ,屋頂負(fù)壓風(fēng)機(jī)廠家;2.節(jié)能效益計(jì)算如下：              


        實(shí)測(cè)節(jié)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(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)丈量?jī)x表進(jìn)行丈量數(shù)據(jù)如下表:

 


         測(cè)試結(jié)果表明,


        900 KW/6KV煤氣鼓風(fēng)機(jī)在閥門調(diào)節(jié)和變頻調(diào)節(jié)的節(jié)能比較如下表:


         


              可見(jiàn)，投進(jìn)一臺(tái)深圳市英威騰電氣股份有限公司生產(chǎn)的CHH100系列高壓變頻器后，該項(xiàng)目全年節(jié)約電費(fèi)均可達(dá)45萬(wàn)元左右。另外，由于深圳市英威騰電氣股份有限公司生產(chǎn)的CHH100系列高壓變頻器功率因數(shù)可達(dá)0.95以上，大于電機(jī)功率因數(shù)0.89，減少大量無(wú)功。并且實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟啟動(dòng)，可避免因大電流啟動(dòng)沖擊造成對(duì)電機(jī)盡緣的影響，減少電機(jī)維護(hù)量，節(jié)約檢驗(yàn)維護(hù)用度，同時(shí)電機(jī)壽命大幅度延長(zhǎng)。減輕了運(yùn)行職員的勞動(dòng)強(qiáng)度，深受運(yùn)行職員和維修職員的歡迎。




對(duì)風(fēng)機(jī)偏航系統(tǒng)的理解
    
對(duì)風(fēng)機(jī)偏航系統(tǒng)的理解
作者：國(guó)電聯(lián)合動(dòng)力技術(shù)（連云港）有限公司技術(shù)部 張超產(chǎn)
偏航系統(tǒng)的作用

偏航系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特有的伺服系統(tǒng)。它主要有兩個(gè)功能：一是使風(fēng)輪跟蹤變化穩(wěn)定的風(fēng)向;二是當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于偏航作用，機(jī)艙內(nèi)引出的電纜發(fā)生纏繞時(shí)，自動(dòng)解纜。

偏航控制系統(tǒng)

偏航系統(tǒng)是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)，風(fēng)向儀將采集的信號(hào)傳送給機(jī)艙柜的PLC的I/O板，計(jì)算10分鐘均勻風(fēng)向，與偏航角度盡對(duì)值編碼器比較，輸出指令驅(qū)動(dòng)四臺(tái)偏航電機(jī)（帶失電制動(dòng)），將機(jī)頭朝正對(duì)風(fēng)的方向調(diào)整，并記錄當(dāng)前調(diào)整的角度，調(diào)整完畢電機(jī)停轉(zhuǎn)并啟動(dòng)偏航制動(dòng)。偏航控制系統(tǒng)框圖如下圖所示：

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下文將對(duì)偏航控制系統(tǒng)的各機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析：

1、風(fēng)速儀

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)有兩個(gè)可加熱式風(fēng)速計(jì)。在正常運(yùn)行或風(fēng)速大于最小極限風(fēng)速時(shí)，風(fēng)速計(jì)程序連續(xù)檢查和監(jiān)視所有風(fēng)速計(jì)的同步運(yùn)行。計(jì)算機(jī)每秒采集一次來(lái)自于風(fēng)速儀的風(fēng)速數(shù)據(jù)；每10min計(jì)算一次均勻值，用于判別起動(dòng)風(fēng)速和停機(jī)風(fēng)速。丈量數(shù)據(jù)的差值應(yīng)在差值極限1.5m/s以內(nèi)。假如所有風(fēng)速計(jì)發(fā)送的都是公道信號(hào)，控制系統(tǒng)將取一個(gè)均勻值。

2、風(fēng)向標(biāo)

風(fēng)向標(biāo)安裝在機(jī)艙頂部?jī)蓚?cè)，主要丈量風(fēng)向與機(jī)艙中心線的偏差角。一般采用兩個(gè)風(fēng)向標(biāo)，以便互相校驗(yàn)，排除可能產(chǎn)生的誤信號(hào)。控制器根據(jù)風(fēng)向信號(hào)，起動(dòng)偏航系統(tǒng)。當(dāng)兩個(gè)風(fēng)向標(biāo)不一致時(shí)，偏航會(huì)自動(dòng)中斷。當(dāng)風(fēng)速低于3m/s時(shí)，偏航系統(tǒng)不會(huì)起動(dòng)。

3、扭攬開(kāi)關(guān)

扭纜開(kāi)關(guān)是通過(guò)齒輪咬合機(jī)械裝置將信號(hào)傳遞PLC進(jìn)行處理和發(fā)出指令進(jìn)行工作的。除了在控制軟件上編進(jìn)調(diào)向記數(shù)程序外，一般在電纜處安裝行程開(kāi)關(guān)，當(dāng)其觸點(diǎn)與電纜束連接，當(dāng)電纜束隨機(jī)艙轉(zhuǎn)動(dòng)到一定程度即啟動(dòng)開(kāi)關(guān)。以國(guó)內(nèi)某著名公司生產(chǎn)的1.5MW風(fēng)機(jī)為例，當(dāng)機(jī)身在同一方向己旋轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)(720度)，且風(fēng)力機(jī)不處在工作區(qū)域(即10分鐘均勻風(fēng)速低于切進(jìn)風(fēng)速) 系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)解纜程序。解纜過(guò)程中，當(dāng)風(fēng)力機(jī)回到工作區(qū)域(即10分鐘均勻風(fēng)速高于切進(jìn)風(fēng)速)，系統(tǒng)停止解纜程序，進(jìn)進(jìn)發(fā)電程序，但當(dāng)機(jī)身在同一方向己旋轉(zhuǎn)2.5轉(zhuǎn)(900度)偏航限位動(dòng)作扭纜保護(hù)，系統(tǒng)強(qiáng)行進(jìn)進(jìn)解纜程序，此時(shí)系統(tǒng)停止全部工作，直至解纜完成。當(dāng)風(fēng)速超過(guò)25 m/s時(shí)，自動(dòng)解纜停止。 自動(dòng)解除電纜纏繞可以通過(guò)人工調(diào)向來(lái)檢驗(yàn)是否正常。當(dāng)調(diào)向停止觸點(diǎn)由常閉進(jìn)進(jìn)常開(kāi)狀態(tài)時(shí)，風(fēng)機(jī)自動(dòng)解除電纜纏繞，此時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)不處于維修狀態(tài)，因此自動(dòng)調(diào)向功能在維修狀態(tài)時(shí)無(wú)法使用。

4、偏航編碼器

偏航編碼器是一個(gè)盡對(duì)值編碼器，可以正確記錄偏航位置。由于盡對(duì)編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置的唯一性，它無(wú)需記憶，無(wú)需找參考點(diǎn)，而且不用一直計(jì)數(shù)，什么時(shí)候需要知道位置，什么時(shí)候就往讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大進(jìn)步了。

5、軟啟動(dòng)器

軟啟動(dòng)器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，將其接進(jìn)電源和電動(dòng)機(jī)定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路，使用軟啟動(dòng)器啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動(dòng)機(jī)逐漸加速，直到晶閘管全導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上，實(shí)現(xiàn)平滑啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流，避免啟動(dòng)過(guò)流跳閘。待電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束,六葉模壓風(fēng)機(jī)，軟啟動(dòng)器自動(dòng)用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管，為電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長(zhǎng)軟啟動(dòng)器的使用壽命，進(jìn)步其工作效率，又使電網(wǎng)避免了諧波污染。軟啟動(dòng)器同時(shí)還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動(dòng)過(guò)程相反，電壓逐漸降低，轉(zhuǎn)數(shù)逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉(zhuǎn)矩沖擊。

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圖1 軟啟動(dòng)器控制電機(jī)的主電路圖

圖1為軟啟動(dòng)器控制電機(jī)的主電路圖，圖2為電機(jī)啟動(dòng)電壓變化曲線，圖三為軟啟動(dòng)器的接線圖和電氣圖。

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圖2 電機(jī)啟動(dòng)電壓變化曲線

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圖3 軟啟動(dòng)器的接線圖和電氣圖

6、偏航機(jī)構(gòu)

偏航系統(tǒng)是由回轉(zhuǎn)支撐軸承、彈簧阻尼裝置和四臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成的 。帶有內(nèi)齒的偏航軸承用螺栓連接在塔筒頂部，外環(huán)與機(jī)艙座連接，內(nèi)環(huán)與塔架法蘭連接。在偏航系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般都是由電機(jī)加減速機(jī)構(gòu)成，電機(jī)是偏航的動(dòng)力來(lái)源，減速機(jī)是將電機(jī)輸出的高速轉(zhuǎn)變成低速的機(jī)構(gòu)，那么在一般的偏航系統(tǒng)中偏航剎車部分一般由兩部分組成，一個(gè)是安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)后真?zhèn)�電機(jī)電磁制動(dòng)器，一部分是安裝在偏航軸承四周的液壓偏航。偏航時(shí)10個(gè)剎車盤處于半開(kāi)釋狀態(tài),換氣負(fù)壓風(fēng)機(jī)，偏航系統(tǒng)壓力約45bar; 自動(dòng)解纜時(shí)剎車盤處于全開(kāi)釋狀態(tài)。(end)

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收錄時(shí)間:2011年01月27日 22:50:13 來(lái)源:國(guó)電聯(lián)合動(dòng)力技術(shù)（連云港）有限 作者:

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