变频器改造案方案.doc

高压变频器对肇庆桂峰水泥有限公司 风机/水泵项目节能技术改造方案 一、前言： 在上个世纪八十年代末，交流变频调速逐渐登上了工业传动调速方式的历史舞台，并演变到日趋取代直流调速方式传动的程度。尤其是矢量控制和直接转矩控制技术在通用变频器中的运用，以及政府部门在“十五”节能规划中目标的提出，都加速了通用变频器和国外大功率高压变频器在我国各行各业的使用规模和改造力度。变频器这一交流调速产品本身属于工业自动控制产品中传动调速产品的范畴，21世纪，这一产品被冠上了“节能产品”、“绿色产品”乃至“绿色节能产品”等，产品的宣传在广告词方面可谓得到了淋漓尽致的发挥。我们大家都知道：风机、泵类属于二次方递减转矩的负载性质，对于二次方递减转矩的这种性质负载，其流量与负载的转速成正比变化，压力（扬程）的变化与流量的变化成平方关系，而其功率的变化则与流量的变化成立方关系； H1:H2=N12:N22 或 P1:P2=N13:N23 或 其中：P1表示风机或泵在N1转速下的功率，P2表示风机或泵在N2转速下的功率，上式表达出风机、泵类功率与转速的关系。 通过风门、阀门与通过转速调节负载大小的能量需求效果比较图 图1 转速功率关系图 变频器调节方式的能量需求最小，其曲线最接近负载能量需求的理想曲线。在实际应用和节能分析中，还不能简单的依赖流量、压力（扬程）和功率这三者之间的变化关系，还要考虑到负载的选型（如鼓风机负载的1.15倍选型和引风机负载的1.3倍选型）、负载的平时工况、工况的变化趋势、负载变化时引起的负载效率和功率因数等参数的变化等变频器一种交流传动的调速产品，其主要功能是进行负载的转速调节，实现负载传动的自动化控制，至于提高生产的过程控制水平、提高生产效率、软启动控制、负载设备寿命的延长以及风机、水泵和压缩机类负载的需求电能的节省等这些都是应用变频器的结果，都属于变频器应用的“副产品”。 目前工厂大型风机常用的方法是入口挡板调节、动叶调节、液力耦合器调速、液体粘性调速器调速、绕线式转子串电阻调速、变频器调速等，也有工厂采用双速电动机来驱动离心式风机，配合进口导叶调节风量，可在一定范围内降低功率损耗，但不能无级调速，驱动系统的总体效率仍然较低。 动叶可调式风机控制油系统复杂，故障率高，动叶常常卡涩，给工厂的安全运行带来隐患。 液力耦合器和液体粘性调速器都要用油控制调速，系统复杂庞大，调速效率低，且调速范围有限，不能从0-50HZ调速，节能空间小，维修费用大，故障率高等。 变频调速方法调速效 率高，调速范围大，可用于电动机的调速。 绕线式异步电机转子串入可变电阻调速法，由于以前的可变电阻采用的是电阻片，经常烧坏，影响了这种调速方法的推广应用。随着电力电子和微电子技术的发展，以及对国外液体电阻起动调速器的消化和吸收，国产化的新一代液体电阻起动调速器已能很好地解决上述问题，但由于转差功率以发热的形式消耗在可变电阻上，调速效率虽然比液力耦合器高，却低于变频的调速效率。 上图给出了几种调节方法消耗功率的比较。综上所述，变频调速无疑是风机、水泵调速节能改造的优先考虑方案。 四：变频方案 风机是动力中枢，一旦不能正常运行，不但影响生产，造成巨大的经济损失，还有可能威胁到现场生产人员的人身安全，和风机配套的高压变频调速系统，要求具有极高的可靠性。基于以上工作特点，对变频调速系统的主要要求如下：要求变频器要有高可靠性，长期运行无故障。要求变频器有旁路功能，一旦出现故障，可使电机切换到工频运行。调速范围要大，效率要高。具有逻辑控制能力，可以自动按照周期升降速。有共振点跳转设置，能使电机避开共振点运行，让风机不喘震。改造方案：⑴、 图2 主电路框图 KM：变频器供电的高压真空断路器K3:为手动旁通柜的刀闸； K1、K2：维护用刀闸； IM：为用户异步电动机； 变频器：为东方日立的高压变频器。 正常运行时，KM、K1、K2合闸，风机运行如果变频器，电机自动切换到工频电网运行这样，在变频器时，系统能够转入工频电网中，负载，满足要求。⑵、控制电路： 根据工艺要求，结合现场实际情况，系统采用东方日立的变频器，进行变频调速控制改造后，采用变频器的多步速功能，按工艺要求控制风机/水泵的高速、低速（或多步速）运行。变频器运行采用（闭环）自动控制和（开环）手动控制两种方式，并能在两者之间方便切换，使生产工艺得到优化，操作得到简化。具体控制框图如图3所示： 图3 控制系统框图 ⑶、控制要点： ①、根据工艺要求、借助