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風機安裝與維護

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日富RF系列變頻器在水泥、建材行業(yè)應用
    前在我國各行各業(yè)的各類機械與電氣設備中與風機水泵配套的電機約占全國電機裝機量的60%，耗用電能約占全國發(fā)電總量的三分之一。并且大多數(shù)風機、水泵在使用過程中都存在大馬拉小車的現(xiàn)象。因生產(chǎn)、工藝等方面的變化，需要經(jīng)常調(diào)節(jié)氣體和液體的流量、壓力、溫度等；目前，許多單位仍然采用落后的調(diào)節(jié)檔風板或閥門開啟度的方式來調(diào)節(jié)氣體或液體的流量、壓力、溫度等。這實際上是通過人為增加阻力的方式，并以浪費電能和金錢為代價來滿足工藝和工況對氣體、液體流量調(diào)節(jié)的要求。這種落后的調(diào)節(jié)方式，不僅浪費了寶貴的能源，而且調(diào)節(jié)精度差，很難滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)及服務等方面的要求，負面效應十分嚴重。

　　變頻調(diào)速器的出現(xiàn)為交流調(diào)速方式帶來了一場革命。隨著近十幾年變頻技術(shù)的不斷完善、發(fā)展。變頻調(diào)速性能日趨完美，已被不同學科、不同行業(yè)的工程技術(shù)人員廣泛應用于不同領(lǐng)域的交流調(diào)速。為企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟效益，推動了工業(yè)生產(chǎn)的自動化進程。

　　變頻調(diào)速用于交流異步電機調(diào)速，其性能遠遠超過以往任何交、直流調(diào)速方式。而且結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、安裝調(diào)試使用方便、保護功能完善、運行穩(wěn)定可靠、節(jié)能效果顯著，已經(jīng)成為交流電機調(diào)速的最新潮流。

　　二、變頻調(diào)速節(jié)能原理：

　　采用變頻器對風機進行控制，屬于減少空氣動力的節(jié)電方法，它和一般常用的調(diào)節(jié)風門控制風量的方法比較，具有明顯的節(jié)電效果。

　　由圖可以說明其節(jié)電原理：

　　圖中，曲線（1）為風機在恒定轉(zhuǎn)速n1下的風壓一風量（H?Q）特性，曲線（2） 為管網(wǎng)風阻特性（風門全開）。

　　假設風機工作在A點效率最高，此時風壓為H2，風量為Q1，軸功率N1與Q1、H2的乘積成正比，在圖中可用面積AH2OQ1表示。如果生產(chǎn)工藝要求，風量需要從Q1減至Q2，這時用調(diào)節(jié)風門的方法相當于增加管網(wǎng)阻力，使管網(wǎng)阻力特性變到曲線（3），系統(tǒng)由原來的工況點A變到新的工況點B運行。從圖中看出，風壓反而增加，軸功率與面積BH1OQ2成正比。顯然，軸功率下降不大。如果采用變頻器調(diào)速控制方式，風機轉(zhuǎn)速由n1降到 n2，根據(jù)風機參數(shù)的比例定律，畫出在轉(zhuǎn)速n2風量（Q?H）特性，如曲線（4）所示�？梢娫跐M足同樣風量Q2的情況下，風壓H3大幅度降低，功率N3隨著顯著減少，用面積CH3OQ2表示。節(jié)省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面積BH1H3C表示。顯然,車間負壓通風降溫設計，節(jié)能的經(jīng)濟效果是十分明顯的。

　　風機是傳送氣體的機械設備，從流體力學原理得知，風機風量與電機轉(zhuǎn)速功率相關(guān)：風機的風量（流量）與風機（電機）的轉(zhuǎn)速成正比，風機的風壓與風機（電機）的轉(zhuǎn)速的平方成正比，風機的軸功率等于風量與風壓的乘積，故風機的軸功率與風機（電機）的轉(zhuǎn)速的二次方成正比（即風機的軸功率與供電頻率的二次方成正比）：

　　眾所周知，在供風系統(tǒng)中，對于風機，其風壓（H）、風量（Q）、轉(zhuǎn)速（n）和軸功率（P）之間存在如下關(guān)系：

　　Q＝K1×n

　　H＝K2×n2

　　P＝K3×H×Q＝K1×K2×K3×n3＝K×n3

　　結(jié)論:改變風機的轉(zhuǎn)速就可改變風機的功率

　　根據(jù)電學原理交流電機轉(zhuǎn)速如下：

　　n=60f(1-s)/p

　　式中：n-電機轉(zhuǎn)速， f-電源頻率，  p-電機的極對數(shù)，

　　s-轉(zhuǎn)差率。

　　由公式可見，電機調(diào)速有多種，如調(diào)壓調(diào)速，變極調(diào)速，串級調(diào)速和變頻調(diào)速等。其中變頻調(diào)速方式的調(diào)速范圍寬，電機效率高、適用面廣，節(jié)能效果好。結(jié)論:改變風機的運行頻率就可改變風機的轉(zhuǎn)速。

　　電機轉(zhuǎn)速與節(jié)能率的關(guān)系表

頻率f（Hz）
轉(zhuǎn)速N%
風量Q%
風壓H%
軸功率P%
節(jié)電率
50
100%
100%
100%
100%
0.00%
45
90%
90%
81%
27.10%
40
80%
80%
64%
51.2%
48.80%
35
70%
70%
49%
34.3%
65.70%

　　根據(jù)上述原理可知改變風機的轉(zhuǎn)速就可改變風機的功率。

　　例如：將供電頻率由50Hz降為45Hz，則P45/P50=453/503=0.729，即P45=0.729P50    理論上節(jié)電率達  29.1%。

　　將供電頻率由50 Hz降為40Hz，則P40/P50=403/503=0.512，即P40=0.512P50 ，理論上節(jié)電率達  48.2%。

　　三、水泥廠的的生產(chǎn)情況：

　　風機是水泥生產(chǎn)過程中的重要設備,也是消耗電量最大的設備之一。不過，電量消耗的絕對數(shù)字本身并不重要。重要的是，該消耗量的相當部份并沒有用于生產(chǎn)需要，而是白白的浪費掉了！在行業(yè)竟爭日益激烈的市場條件下，企業(yè)為了贏得市場，必須采取各種挫施不斷提高企業(yè)在市場竟爭中的竟爭能力。如果說開源節(jié)流是從管理的角度提高企業(yè)的竟爭能力的方法，則提高生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品單耗就是提高企業(yè)竟爭能力的重要保障。

　　水泥生產(chǎn)的主要設備是窯爐，窯爐有分立式（立窯）和臥式（回轉(zhuǎn)式）。就綜合指標而言，立窯遠不能與回轉(zhuǎn)窯相比，然而，立窯在現(xiàn)在中小水泥廠中仍占有很大的比例，且不可能馬上全部退出生產(chǎn)應用。對一臺3-10年內(nèi)不能退出生產(chǎn)的立窯進行技術(shù)改造即具有極其重要的意義。

　　立窯的生產(chǎn)過程:燃料和水泥原料分別從立窯的頂端送入窯體中，在窯的中部混合燃燒，燃燒所需的空氣由鼓風機從窯的底部送入。燃燒過后產(chǎn)生的熟料由窯的底部出口送出。

　　在上述生產(chǎn)過程中，傳統(tǒng)的送風系統(tǒng)由羅茨鼓風機、送風管道和放風閥門組成。由于生產(chǎn)過程中風的需求量取決于燃料質(zhì)量、原材料質(zhì)量。另外，整過生產(chǎn)過程中不同的時間段對風的需求量也有很大的不同。因此，在整過生產(chǎn)過程中，送入窯爐的通風量需要經(jīng)常調(diào)整。在傳統(tǒng)的送風系統(tǒng)中，風機時刻處于額定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，即送風量是固定的。風量的調(diào)整是靠放風閥的開度進行的�；蚴钦f，每當窯爐對風的需求量減少時（此時進行放風），便是能量浪費產(chǎn)生的時刻,負壓風機外框。因為風是由風機產(chǎn)生的，放掉的風就是放掉電能，白白地放掉電能是一種極大的浪費。窯爐需要的風量越小，放掉的就越大，能量浪費就越嚴重。據(jù)某一水泥生產(chǎn)現(xiàn)場統(tǒng)計，窯爐20%的時間需要滿風量，40%時間處于80%的滿風量，另40%時間風量的需求量約為65%的滿風量。在這種情況下，不需要的那20%和35%的風量就白白地浪費掉了，前者的能量浪費約為48%，而后者的能量浪費竟高達65%。

　　四、水泥機立窯、回轉(zhuǎn)旋窯節(jié)能應用

　　深圳市日業(yè)電氣有限公司的工程技術(shù)人員針對水泥廠旋窯、機立窯供風系統(tǒng)、進行了長期跟蹤專門研究，開發(fā)生產(chǎn)了水泥廠專用變頻器及《變頻調(diào)速控制柜》，通過上百條水泥生產(chǎn)線實際應用，該裝置安裝調(diào)試方便，運行可靠，節(jié)電效果明顯，在提高生產(chǎn)效率、改善生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品品質(zhì)和環(huán)保等方面效果明顯，受到水泥行業(yè)的歡迎。

　　機立窯、回轉(zhuǎn)旋窯供風系統(tǒng)變頻調(diào)速裝置

　　采用《變頻調(diào)速控制柜》或變頻器調(diào)速取代調(diào)節(jié)擋風板或閥門開啟度來調(diào)節(jié)用風量的比例（即調(diào)節(jié)風量利用率），滿足原水泥生料燒結(jié)時不同用風量的落后的傳統(tǒng)的機械調(diào)節(jié)方法，（這種傳統(tǒng)供風方法缺點是電能浪費嚴重、調(diào)節(jié)精度差、啟動電流大、噪音大、粉塵污染嚴重）。變頻改造后的供風系統(tǒng)是在保留原工頻控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一套變頻回路與原工頻控制并聯(lián)，形成的雙回路控制系統(tǒng)，從而保障生產(chǎn)的連續(xù)正常運行。其特點：由于變頻器具有軟起動功能，電機啟動時無大電流沖擊，延長設備使用壽命；由于變頻器可任意調(diào)節(jié)風機電機輸入頻率改變電機轉(zhuǎn)速，因此可按燒結(jié)時不同階段所需風量，準確調(diào)節(jié)供風量，無須旁通放風、減少噪音污染、節(jié)電可達15%―40%。綜合效益可觀，一般6個月―12個月可收回全部投資。（如廣東恩平水泥廠2004年7月選用315KW變頻器用于立窯風機改造，節(jié)電率高達38%，僅節(jié)電一項，7個月即可收回投資。）

　　交流鼠籠電機因結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維修方便，應用十分廣泛。約占全國電機總用量的80%。采用變頻調(diào)速技術(shù)與交流鼠籠電機結(jié)合，作為新一代調(diào)速設備，可謂是良馬配好鞍。是當今最佳調(diào)速設備的完善結(jié)合。

　　六、公司簡介及產(chǎn)品特點

　　青島日富自動化設計院隸屬于日富集團，是一家現(xiàn)代化專業(yè)從事變頻器的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，擁有獨立知識產(chǎn)權(quán)與自主商標的高新企業(yè)。

　　公司致力于開發(fā)各種變頻技術(shù)和產(chǎn)品，不斷引進國外先進技術(shù)，與國內(nèi)科研機構(gòu)建立聯(lián)盟，以技術(shù)為先導不斷創(chuàng)新。目前已經(jīng)開發(fā)出具有國際先進水平的產(chǎn)品，有恒轉(zhuǎn)距、平方轉(zhuǎn)矩型、注塑機專用型三大系列。日富系列變頻器是采用正弦波PWM控制方式的變頻器，低速額定轉(zhuǎn)矩輸出，超靜音穩(wěn)定運行，內(nèi)置PID功能可以方便的實現(xiàn)PID閉環(huán)控制，先進的自動轉(zhuǎn)矩補償，控制方式多樣，多達40種的完善保護及報警功能，多種參數(shù)在線監(jiān)視及在線調(diào)整，內(nèi)置RS-485通訊接口，操作靈活，能最大限的滿足用戶的多種需求。節(jié)能運行可以最大限度地提高電機功率因數(shù)和電機效率。

　　日富集團堅持以市場為導向，營銷為龍頭，基地為依托，人才為根本，機制為保障，發(fā)揮整體綜合優(yōu)勢，使之成為縱深發(fā)展的現(xiàn)代化企業(yè)�！罢\信、務實、高效、創(chuàng)新”是我們的企業(yè)精神，通過建立持續(xù)的產(chǎn)品科技優(yōu)勢和市場競爭優(yōu)勢，為客戶提供系統(tǒng)、完善、周詳?shù)姆⻊铡?/FONT>

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收錄時間:2011年03月29日 03:57:53 來源:未知 作者:



高壓變頻器在混鐵爐除塵風機上的應用
    
高壓變頻器在混鐵爐除塵風機上的應用
作者：北京利德華福電氣技術(shù)有限公司 趙鎮(zhèn)
邯鄲鋼鐵團體一煉鋼廠設置1#和2#兩個混鐵爐，每個混鐵爐設有一個兌鐵口和一個出鐵口，混鐵爐兌鐵或出鐵時，高溫的鐵水會同空氣發(fā)生劇烈的化學反應，產(chǎn)生大量的煙氣。一方面對現(xiàn)場操縱的工人不利，另一方面也對環(huán)境造成了巨大的污染。為改善現(xiàn)場環(huán)境，降低污染，需要對混鐵爐的兌鐵、出鐵進行除塵改造。該除塵設施配置Y4-73№29.5F除塵風機一臺（配套電機功率800kw），混鐵爐除塵風機需要五種風量來適應混鐵爐兌出鐵工藝要求，為了進步風機的運行效率，節(jié)能降耗，必須對風機進行調(diào)速控制。東方產(chǎn)業(yè)環(huán)保有限公司負責該混鐵爐項目總承包，在以前的類似除塵項目中，多采用液力耦合器進行調(diào)速。近幾年隨著高壓變頻技術(shù)的進步，高壓變頻器的性價比有很大幅度的提升，液力耦合器逐漸失往上風，終極無錫東方選購了北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的Harsvert-A系列高壓變頻器對風機進行調(diào)速控制�；扈F爐除塵風機高壓變頻器于2003年4月份調(diào)試完畢投進運行，至今已穩(wěn)定運行一年多。

一、除塵風機工藝要求

邯鄲鋼鐵團體一煉鋼1#和2#兩個混鐵爐，當混鐵爐既不兌鐵也不出鐵時不需要風量；當混鐵爐工作時，一個兌鐵口兌鐵需要風量35萬m3/h；一個出鐵口出鐵需要風量15萬m3/h；兩臺爐出鐵口同時出鐵需要風量30萬m3/h；當一臺混鐵爐的兌鐵口和出鐵口同時兌鐵出鐵時需要風量50萬m3/h。兩個混鐵爐兌鐵口不能同時打開，只能有一個兌鐵口打開，兩個混鐵爐出鐵口可以同時打開。

兌鐵：由一臺125t天車完成，鐵水罐分為70t和100t兩種規(guī)格，每罐兌鐵時間為4-6min；

出鐵：按三臺煉鋼轉(zhuǎn)爐同時生產(chǎn)20爐/班計算，單臺混鐵爐出鐵30罐/班，天天三班，每班八小時，單罐出鐵時間1-2min，兩次出鐵周期最短為8min，每班出鐵累計時間30-60min。

A到B為既不兌鐵也不出鐵時間；
B到D為一個出鐵口出鐵時間，其中B到C為風機升速時間；
D到F為兩個出鐵口出鐵時間，其中D到E為風機升速時間；
F到H為一個兌鐵口兌鐵時間，其中F到G為風機升速時間；
H到J為一個兌鐵口兌鐵、一個出鐵口出鐵時間，其中H到I為風機升速時間；風機升速時可以根據(jù)需要跨越任一升速點；J點風機開始減速。
J到L為一個兌鐵口兌鐵、一個出鐵口出鐵轉(zhuǎn)換為一個兌鐵口兌鐵時間，其中J到K為風機減速時間；
L到N為一個兌鐵口兌鐵轉(zhuǎn)換為兩個出鐵口出鐵時間，其中L到M為風機減速時間；
N到P為兩個出鐵口出鐵轉(zhuǎn)換為一個出鐵口出鐵時間，其中N到O為風機減速時間；
P到R為一個出鐵口出鐵轉(zhuǎn)換為既不出鐵也不兌鐵時間，其中P到Q為風機減速時間；
Q到R為既不兌鐵也不出鐵時間。

二、調(diào)速要求

為簡化控制邏輯，現(xiàn)場直接根據(jù)出鐵口、兌鐵口的開關(guān)狀態(tài)來控制變頻器的轉(zhuǎn)速，變頻器預設5個速度點，根據(jù)現(xiàn)場所需風量不同自動調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速。

變頻器內(nèi)置PLC和中文的人機界面給現(xiàn)場調(diào)試工作帶來很大便利，調(diào)試周期大大縮短。各種參數(shù)設置十分方便，根據(jù)現(xiàn)場煙氣的多少，可以及時調(diào)整各速度段點的風量，除塵改造后，現(xiàn)場條件大為改善。

三、節(jié)能計算

根據(jù)變頻器的運行記錄，統(tǒng)計風機在一天中各速度段的運行時間，得到如下運行數(shù)據(jù)：

各速度段變頻器的輸進功率為：

P1＝1.732×6×5.8×0.8=48.2kW
P2＝1.732×6×25.1×0.8=208.7kW
P3＝1.732×6×37.9×0.8=315.1kW
P4＝1.732×6×23.89×0.8=198.6kW
P5＝1.732×6×62.50×0.8=519.6kW

則使用變頻器后一天風機所消耗的電能為：

8.2×3+208.7×7+315.1×4+198.6×7+519.6×3＝4694.9 kW?h

電價按0.4元計算，整個系統(tǒng)按照一年運行300天計算，則一年的電費為：

4694.9×0.4×300＝56.3388萬元

假如不使用變頻器，電機始終工頻運行，則一年的電費為：

P＝1.732×6×76×0.8=631.8kW
631.8×24×300×0.4=182萬元

節(jié)約電費約為：125.7萬元

說明：以上計算僅為初步的理論計算，變頻器節(jié)能情況是根據(jù)試運行時的數(shù)據(jù)計算，與具體運行情況存在偏差。

四、應用高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)生的其他效果

改善了工藝。投進變頻器后除塵風機可以非常平滑穩(wěn)定的調(diào)整風量，運行職員可以自如的調(diào)控，除塵風機運行參數(shù)得到了改善，進步了效率。

延長電機和風機的使用壽命。一般除塵風機均為離心式風機，啟動時間長，啟動電流大（約6～8倍額定電流），對電機和風機的機械沖擊力很大，嚴重影響其使用壽命。而采用變頻調(diào)速后，可以實現(xiàn)軟起動和軟制動，對電機幾乎不產(chǎn)生沖擊，可大大延長機械的使用壽命。

減少閥門機械和風機葉輪的磨損。安裝變頻調(diào)速后，風機經(jīng)常工作在比原來定速時低150轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下運行，因此，大大減少了風機葉輪的磨損，減少了風機振動。延長風機的大修周期，節(jié)省檢驗用度和時間。

便于實現(xiàn)除塵控制系統(tǒng)自動化。除塵系統(tǒng)的的風量經(jīng)常需要根據(jù)工藝的要求變化，在過往用擋板調(diào)節(jié)時，存在執(zhí)行機構(gòu)的開度與流量的關(guān)系曲線的線形題目。往往由于執(zhí)行機構(gòu)的磨損量過大，閥門特性發(fā)生變化，出現(xiàn)非線形題目，致使調(diào)節(jié)過程失誤，自動控制系統(tǒng)無法正常工作。而變頻調(diào)速始終保持在線形高精度0.1～0.01HZ的范圍內(nèi)工作，為實現(xiàn)除塵系統(tǒng)的自動化創(chuàng)造優(yōu)越條件。

五、調(diào)試經(jīng)驗總結(jié)

1 變頻器同現(xiàn)場設備的接口要主要抗干擾題目。變頻器受除塵系統(tǒng)的PLC控制，變頻器提供的4路模擬輸出2路進進控制柜上的儀表進行顯示，2路進進PLC中參與各項保護。現(xiàn)場調(diào)試時發(fā)現(xiàn)，進進儀表的信號顯示無誤，而進進除塵系統(tǒng)PLC的信號卻時有時無�，F(xiàn)場丈量PLC的模擬輸出信號，一切正常。后來將除塵系統(tǒng)PLC可靠接地后題目解決。

2 主要干式變壓器的合閘涌流。HARSVERT-A系列高壓變頻器采用單元串聯(lián)多電平技術(shù)，前端設有一臺干式變壓器。在邯鋼項目中使用的干式變壓器為F級盡緣的環(huán)氧澆注變壓器，按變壓器的使用說明書，合閘涌流應在6倍以內(nèi)。變頻器上級的高壓開關(guān)的速斷保護按照7倍整定，但給變頻器送電時有時正常，有時高壓開關(guān)的速斷保護動作造成無法正常送電。后來將速斷保護的定值由7倍增加到11倍，題目才得到解決。

六、結(jié)束語

利德華福從1999年開始進進高壓變頻器領(lǐng)域，至今已有5個年頭了，目前近200臺的應用業(yè)績，也可算走出了國產(chǎn)高壓變頻器大規(guī)模應用的一小步。在冶金行業(yè)的應用達到30多臺，為冶金行業(yè)的節(jié)能環(huán)保做出了自己的貢獻。我們以為目前高壓變頻器正逐步取代液力耦合器的傳統(tǒng)應用領(lǐng)域，隨著高壓變頻器的大規(guī)模應用，性價比不斷進步，終極變頻器將會取代液力耦合器而成為電機調(diào)速的最佳選擇。

參考文獻

[1] 《高壓變頻調(diào)速系統(tǒng) HARSVERT-A系列技術(shù)手冊》
[2] 《HARSVERT-A高壓變頻器現(xiàn)場調(diào)試大綱》
[3] 《HARSVERT-A高壓變頻器邯鋼調(diào)試報告》(end)

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收錄時間:2011年01月24日 11:53:35 來源:北京利德華福電氣技術(shù)有限公司 作者:

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