电厂风机的工艺变革及节能剖析
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www.shfjcj.com | 发布时间:2017年06月19日
异步电动机的转速n与电源频率f、转差率s、电机极对数p的关系由下式决定[1]n=60fp(1-s)。
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能够看出,转速n与电源频率f成正比,即改动f就可改动n.基于这一原理,要完成变频调速可用变频器作为变频电源来调理电动机的转速。
节能原理
由风机的基本理论可知,风机风量qV与转速n的一次方成正比,风压p与转速n的平方成正比,轴功率P与转速n的三次方成正比,即qV1=qV2n1n2,p1=p2n1n2,P1=P2n1n23。
因而,当体系需削减风量时,调低转速可使风机功率迅速下降。例如,当风量与转速均下降到额外值的80时,风机功率下降到额外功率的51;当风量与转速均下降到额外值的60时,风机功率下降到额外功率的21.
变频调速操控风量与调理风门操控风量的节约用电原理可经过进行比较说明。图中曲线1为风机在恒速下的风压-风量特性曲线,曲线2为恒速下功率-风量特性曲线,曲线3为风门全开时的管网风阻特性曲线。风机轴功率正比于管网阻力曲线上的点对应的风压值p与风量值qV的乘积。点A为额外作业点,此刻输出风量qV1为100,功率最高,轴功率P1正比于p1与qV1的乘积,相当于图中Ap1OqV1的面积。依据生产的需求,当风量从qV1削减到qV2时,若减小风门开度,则管网阻力添加,管网阻力特性曲线变为曲线4,工况点A移至新的工况点B.能够看出,风量下降,风压添加,轴功率P2(正比于p2与qV2的乘积,相当于图中Bp2OqV2面积)和轴功率P1比较削减不多。假如经过变频调速技能来操控风量,因为风门全开,只改动风机转速而不改动管网阻力,风机风量由qV1变到qV2时,风机转速由n1降到n2,风压-风量曲线下移,如图中曲线5所示,工况点A沿管网阻力曲线3移至工况点C,即风量削减时风压p2下降显着,轴功率P3(正比于p3与qV2的乘积,相当于图中面积Cp3OqV2)和轴功率P1比较显着削减,节约的功耗P正比于p(p=p2-p3)与qV2的乘积,相当于图中面积Bp2p3C.
变频调速技能的特色及评估特色
变频调速具有以下特色:(1)调速规模广。可使用于异步电动机完成无级调速;高压大容量变频器能够做到在0100额外转速规模内恣意调理。
(2)调理精度高、功率高,没有附加损耗,在正常调速规模内,变频设备的总功率在93以上,功率因数超过0.95.
风机的特性曲线(3)可完成真实的软发动,并且发动转矩大、发动电流小。
(4)设备发作毛病时可随时切换以坚持作业,适用于不允许停机的场合。
(5)简略完成生产过程的自动操控及远程操控。
(6)变频器预留有操控接口,能为机组完成核算机优化操控提供方便。
评估
使用变频调速操控技能节能作用显着、调理功能安稳、调理规模大、调理呼应速度快,并能完成自动化操控。
当然,变频调速技能也有其不足之处:一是中国电站中大功率电动机供电电压高,而变频器开关器材的耐压水平较低,形成电压匹配上的难题;二是高压大功率变频调速技能的技能含量高、难度大、本钱高,装备低压变频器为800元/kW,而装备高电压电动机变频器为2000元/kW,装备高压电动机变频器的出资为液力偶合器的68倍,但是通常风机的节能改造都请求低投入高回报,然后形成经济上的难题。
跟着变频设备国产化作业的加强,不久的将来国内可望能生产出技能先进、功能牢靠、报价合理的商品,满意国内对变频设备日益增长的需求。
节能效益剖析
目前200MW以下火电机组的风机最常用的调理方法是阀门或挡板节约调理,这种调理方法虽然简略,但能耗很高。据测验,当风机的风量由100降至50时,电机功率则降至额外功率的64,而此刻风机的轴功率理论核算值应为额外功率的12.5,可见,大多数功率丢失在了节约调理中。
为3种调理方法下,风机电动机的耗电特性表。从中可知,在风机高负荷时,变频调速技能在节能方面并没有优胜性,但在负荷低于80下时,节能作用十分显着。因为电网峰谷差不断增大的因素,200MW以下火电机组的引、送风机终年运转在70额外负荷左右,变频器与风机联系的归纳评估,所以,电站锅炉风机使用变频调速技能有很多节能潜力可挖。
国产125MW机组锅炉装备了2台送风机和2台引风机,电动机容量分别为550kW和700kW.选用变频调速技能后,依据测验和核算,与定速风机选用进口导向器调理比较,全年按作业7000h核算,节能作用如下:
(1)机组负荷为120MW运转时,每年节约用电80万kWh.
(2)机组负荷为90MW运转时,每年节约用电201万kWh.
(3)若按全年1/3时刻在8090MW低谷运转,2/3时刻在120MW高峰运转,则均匀年节约用电120.3万kWh,以电费0.6元/(kWh)核算,则年节约电费72.2万元。
(4)若配用2台西门子ECOO1-500K/3变频器和2台西门子ECOO1-800K/3变频器,设备总价170万,热工外表及自动操控外表费用2万元,其他费用1万元,则总投入173万元,需求2年5个月回收出资。从报价方面看,通常情况下,液力偶合器的出资能够在半年到一年的时刻内,经过节约的电费得到回收,而相同功率的变频调速器的出资,大约需求一年半到三年的时刻。假如是高-高变频,则需求的时刻会更长。
某电站联系风机调速改造,对原设备进行了优化装备,取得了相当可观的节能作用,改造前后节约用电测验数据如2所示:(1)风机选用变频器调速后,当负荷为410t/h,节约用电率26.5;当负荷为370t/h,节约用电率30.5;当负荷为290t/h,节约用电率48.5.
(2)因为对风机进行了优化装备,加之选用变频调速技能,避免了大马拉小车!现象,使风机运转功率大为进步,这也是节约用电的一个主要因素。
(3)这些年,工业发达国家已逐渐用沟通电机变频调速替代直流电机调速。沟通变频调速在频率规模、动态呼应、作业效益、精度请求、输出特性及使用方便等方面比以往的调压调速、变极调速、串级调速、滑差调速、液力偶合器调速等均较为优胜,也取得了杰出的经济效益。
定论
变频调速操控技能在电站风机节能使用中,具有其他调理方法不可比较的优势。在风机耗电量占有无穷份额的电站中,使用变频调速技能,既可进步设备功率,又满意了生产工艺的请求,大大削减了设备保护、修理费用,经济效益十分显着,在电力工业和全部国民经济的发展中,具有宽广的使用远景。