解決方案

              解決方案

              solution

              MV300P在九江聯達引風機的節能改造案例

              一、改造前基本情況

              1. 基本情況

              風機項目

              數量

              額定功率

              額定電壓

              額定電流

              額定轉速

              運行時間

              擋板開度范圍

              1#引風機

              1

              220kw

              380V

              401A

              960

              24

              50%—65%

              2#引風機

              1

              185kw

              380V

              336A

              960

              24

              60%—77%

              2.改造前設備操作的缺點

              二、傳統方案情況

              1、 傳統風機運行情況分析

              1.1 電能浪費
                  風機功率220KW,擋板的調節控制風門。風機的轉速恒定,由擋板來控制風量,造成風量的大小與電機輸出功率不成比例,造成大量的能量浪費。
              1.2 對生產工藝中負荷的適應能力差
                  由于生產負荷在變化,而風門的調節也在不斷變化,若風量不穩定,便造成風壓的變化,影響到工作效率。
              1.3 電機起動沖擊電網
                  電機啟動采用降壓起動方式。在啟動過程中起動沖擊高壓額不定期電流的3-4倍,對電網沖擊很大。而且操作復雜,維護量大,設備故障率高,維護費用高,造成停產損失大。

              2、傳統方案概況

              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。

              三、改造方案設計要求

              1、變頻器工作原理

              變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。低壓變頻器主要采用交—直—交方式,先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源,然后再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環節、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器,逆變部分為IGBT三相橋式逆變器,且輸出為PWM波形,中間直流環節為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。通過變頻器可以自由調節電機的速度。

              image.png

               圖1 變頻器內的控制電路框圖

              2、MV300P變頻器技術參數

              2.1 MEGMEET變頻器MV300系列變頻器的主要技術特點:

              控制

              控制方法

              V/F、矢量控制方式

              頻率設定分辯率

              數字 : 0.01 Hz   模擬 : 0.02 Hz / 50 Hz,  輸出頻率范圍:0 – 650 Hz

              頻率精度

              數字 : 最大輸出頻率的0.01 %      模擬 : 12位絕對值+符號位

              V/F 比率

              線性, 平方根, 任意 V/F

              過載能力

              額定電流150 % -1 分鐘, 額定電流200% - 1秒。(特性與時間成反比)

              轉矩補償

              手動轉矩補償 (0 - 20 %),  自動轉矩補償

              運行

              輸入信號

              運行方式

              鍵盤/ 端子 /RS485 通訊

              頻率設定

              模擬 : 0 - 10V / 4 - 20 mA /,     數字 : 鍵盤/RS485 通訊

              啟動信號

              正轉,反轉

              多段速度

              至多可以設定8個速度 (使用多功能端子)

              加減速時間

              0-600秒,加減速時間可切換加減速方式:線性, S型

              緊急停止

              中斷變頻器的輸出

              寸動

              慢速運行

              自動運行

              通過設定的參數自動運行(64段速度)

              故障復位

              當保護功能處于有效狀態時,可以自動復位故障狀態。

              輸出信號

              運行狀態

              頻率檢測等級,過載報警,過電壓,欠電壓,變頻器過熱, 運行,停止,恒速,自動程序運行

              故障輸出

              觸點輸出  – 交流250V 3A, 直流30V 3A

              模擬輸出

              從輸出頻率,輸出電流,輸出電壓,直流電壓中選擇(輸出電壓: 0 - 10V)

              運行功能

              直流制動,頻率限制,跳頻,滑差補償,反轉保護,PID 控制等

              保護功能

              變頻器保護

              過電壓,欠電壓, 過電流, 保險絲斷,接地故障, 變頻器過熱, 電機過熱, 缺相,過載保護,外部故障1,2, 通訊錯誤,速度指令丟失, 硬件故障, 選件錯誤等。

              變頻器報警

              堵轉防護,過載報警, 溫度傳感器故障。

              瞬間掉電

              小于15 毫秒:連續運行大于15 毫秒:允許自動重新啟動

              顯示

              鍵盤

              運行信息

              輸出頻率,輸出電流,輸出電壓,設定頻率,運行速度,直流電壓

              錯誤信息

              當故障保護時的運行狀態, 保存有3個故障歷史信息。

              環境

              環境溫度

              -10 ℃ ~ 40 ℃

              儲存溫度

              -20 ℃ ~ 65 ℃

              環境濕度

              最大90 % RH .(不結露)

              高度/振動

              1,000 m 以下,5.9m/秒2(=0.6g)以下

              應用地點

              無腐蝕氣體、易燃氣體、油霧及其它

              冷卻方式

              強制風冷

               

              3、 節能方案

              3.1 改造原理

              變頻器的節能功能實質上是它通過對電機轉速的控制來盡量減少電機不必要消耗而工藝卻必須消耗的那部分能量。以風機為例,傳統的控制是利用風門擋板的開度來調節風量,在這種情況下電機是以恒定速度運行的,輸出的功率也是恒定的,但是在風門不是全開的情況下,總是有能量消耗在風門擋板上,而采用變頻器時,風門全開,靠的是降低電機的轉速來調節風量的,這種情況下,電動機是靠減小輸出功率來實現減小風量的,節省的電能就是原系統中消耗在擋板上的那部分能量。在這個過程中,轉矩是減小的,電壓、電流也減小。  

              3 .2 變頻節能特點和效果

              節能效果顯著。根據流體力學原理,風機負載的風量Q與轉速N成正比,而所需功率P與轉速N的三次方成正比。因此當風量小于額定風量時,改變電機轉速,其功率明顯下降,具有顯著的節能效果。

              風機的工作效率由下式計算: 

              ηp=C1(Q/n)-C2(Q/n)2 

              式中Q為風量,n為轉速,C1C2為常數 

              通過風門控風量時,因轉速n不變,而風量Q下降,故效率ηp下降,而通過轉速控制風量時,風量與轉速成正比,比值(Q/n)不變,故效率ηp始終保持最佳狀況。 

              網側功率因數提高:原電機直接由工頻驅動時,滿載時功率因數為0.85左右,實際運行功率因數遠低于0.8。采用節能控制系統調速系統后,電源側的功率因數可提高到0.9以上,無需無功補償裝置就能大大的減少無功功率,滿足電網要求,可進一步節約上游設備的運行費用。

              設備運行與維護費用下降:采用節能控制系統調節后,由于通過調節電機轉速實現節能,在負荷率較低時,電機、風機/水泵轉速也降低,主設備及相應輔助設備如軸承等磨損較前減輕,維護周期可加長,設備運行壽命延長;并且節能控制系統改造后風門/閥門開度可達100%,運行中不承受壓力,可顯著減少風門/閥門的維護量。節能控制系統器運行中,只需定期對節能控制系統器除塵,不用停機,保證了生產的連續性。隨著生產的需要,調節風機/水泵的轉速,進而調節風機/水泵風量,既滿足生產工藝的要求,工作強度又大大降低。采用節能控制系統技術調速后,減少了機械磨損,維護工作量降低,檢修費用下降。

              ③ 用節能控制系統調速裝置后,可對電機實現軟啟動,啟動時電流不超過電機額定電流的1.2倍,對電網無任何沖擊,電機使用壽命延長。在整個運行范圍內,電機可保證運行平穩,損耗減小,溫升正常。風機啟動時的噪音和啟動電流非常小,無任何異常振動和噪音。

              ④ 與原來舊系統相比較,節能控制系統器具有過流、短路、過壓、欠壓、缺相、溫升等多項保護功能,更完善地保護了電機。

              ⑤ 操作簡單,運行方便??赏ㄟ^計算機遠程給定風量或壓力等參數,實現智能調節。

              ⑥ 適應電網電壓波動能力強,電壓工作范圍寬,電網電壓在-15%~+10%之間波動時,系統均可正常運行。

               

              四、改造方案與傳統方案理論上的對比

              1、傳統方案

              傳統擋板調節風量特性如下: 

              image.png

              圖1為引風機用擋板門控制時,當風量要求從Q1減小到Q2,必須關小擋板。這時擋板的磨擦阻力變大,管路曲線從R移到R1,揚程則從Ha上升到Hb,運行工況點從a1點移到b1點。 要求揚程增加即電機的功率增加,能耗增加,擋板開度越小能耗越大,同時管網壓力增加,加速設備的老化。由于電機始終工作在工頻,電機電流大,不會隨流量的變化而降低,從而也不會降低電機的使用壽命。

              2、變頻器調速方案

              調節電機轉速的流量特性:

               image.png

              上圖為調速控制時,當風量要求從QB減小到QC,由于阻力曲線R不變,引風機的特性取決于轉速。如果把速度從n降到n′,運行工況點則從B點移到C點,揚程從HB下降到HC。風量減小時,電機的揚程減小,功率減小 能耗降低

              3、方案對比

               

               image.png

              在保證相同風量控制時,用擋板控制風量方案,部分功率被損耗浪費掉了(如圖損耗部分的功率為BCHF陰影部分的面積),且隨著擋板不斷關小,這個損耗還要增加。而用轉速控制時,由于風量Q與轉速n的一次方成正比;揚程H與轉速n的平方成正比;軸功率P與轉速n的立方成正比,即功率與轉速n成3次方的關系下降。如果不是用關小擋板的方法,而是把電機轉速降下來,那么在轉運同樣風量的情況下,原來消耗在擋板的功率就可以全避免,取得良好的節能效果,這就是風機調速節能原理。

              因此,目前大部分的風機控制都引入了最先進的變頻控制,有效的降低了系統的功耗,符合國家倡導的綠色節能政策,目前正被大面積的推廣。  

              五、效益分析

              備名設稱

              極數

              電機功率

              改造前功率

              變頻器型號

              改造后功率

              1#引風機

              四極

              220kW

              158kW

              MV300P-4T220

              83kW

              2#引風機

              四極

              185kW

              110kW

              MV300P-4T200

              72kW

              六、總結

              對風機改造表明:

              1、改造后系統運行非常穩定,麥格米特變頻器性能好,品質優越,對其他設備無干擾。 
              2、采用交輪流變頻器對風機進行節能改造具有結構簡單、改造方便、節能效果明顯。
              3、使用變頻器后,風機可軟起停、減少設備機械沖擊、延長設備使用壽命、降低設備的維修費用。
              4、變頻調速技術先進、成熟,提高了設備的技術含量。 


              庄闲app