说明:以下表格中适配电动机功率仅供参考,实际
以电动机额定电流为准,选配的变频器额定输出电流
应大于等于电动机额定电流。
高压电动机变频节能分析
由于工业企业设备的传动电动机大部分是交流异步电动机,其耗电量约占企业全部电耗的65%左右。尤其是风机和泵类负载其能源利用率和功率因数都比较低,严重制约着企业经济效益的提高。这类设备的节电问题已变得越来越重要和迫切,这一问题的解决必须尽快提到议事日程上来。
对于节能粗略的计算应该是简单的饿,只要将设备的工作方式了解详细,如设备平均工作的时间,工作期间的平均负载率,起动和运行时的要求,工艺过程,必要时段的电压,电流,力矩(可以通过电流大小估算)。同时在选用满足变频器的条件下,首先力矩的要求确定,即变频器在不同时段所要的力矩一定得满足,同时工作效率能满足条件,这就和工时有关,在此情况下,变频器的最低并运行,不至于使电机发热频率下。其输出电压就得到确定,电流大小和力矩有关,这样就可测算出节能效果。即只要能估算出变频器能运行的最低,最高效率,及每个频率的工作时间,节能效果就能预测。
由于没有对现场运行和工况进行详细的了解,故只能进行节能估算。下面从风机的工作原理和实际的工作情况进行分析,说明为什么使用变频器后能够取得显著的经济效益。
一、节能原理
我们这里将采用变频控制和风门调节两者方式的节能效果进行对比。
从效率方面看,采用风门调节的风机,随着风量的减小,风机的效率下降的比较快,而采用变频调节的方式,可以保证风机始终在高效区范围运行,由此在同样的风量条件下,采用变频调速的效率比风门调节的方式效率高。
由流体力学可知:风量q与转速n的一次方成正比,风压h与转速n的平方成正比,轴功率ps与转速n的立方成正比。当所需要的风量减少,风机转速降低时,其轴功率按转速的三次方下降。
因此,采用变频调速调节风量可以大幅度节约电能,如所需风量为额定风量的80%,则转速也下降为额定转速的80%,那么风机的轴功率将下降为额定功率的饿(0.8)3=51.2%。当所需要风量为额定风量的50%时,风机的轴功率将下降为其额定功率的(0.5)3=12.5%。当然还应考虑控制装置的附加损耗等影响。
二、某电厂风机变频改造数据分析
1.一次风机
一次风机参数 电机参数
型号规格jfg17.5d-c9a
型号规格y450-4
额定风量60000m3/h
电机额定功率450kw
静压17500pa
额定电压6kv
轴功率450kw
额定电流52a
主轴转速1480r/min
功率因数0.84 4#
炉一次风机额定风量是60000m3/h
静压是17500pa
运行在风机进口挡板开度46%左右,实际风压是12500pa,实际流量是58000m3/h,实际电流是33a,根据实际运行的情况:
1)预计改造前工频运行功率
工频运行消耗的功率:
p11=1.732uicos=1.732*6*33*0.84=288.07kw
变频运行消耗的功率:
p12=450*(125001/2*58000/175001/2*60000)3
=245.35kw
系统其他损耗按照3%即p13=p12*3%=7.36kw
节约功率:
p14=p11-p12=288.07-245.35-7.36kw=35.99kw
节点率:
p14/p11*100%=35.99/288.07*100%=12.49%
一年节电:
w1=p14*24*350=302316kw=30.23万度
2.二次风机
二次风机参数
电机参数型号规格jfg16d-c9a
型号规格y355s-4
额定风量14m3/s
电机额定功率:280kw
静压:14913pa
额定电压:6kv
轴功率:280 kw
额定电流:32a
主轴转速:1480r/min
额定转速:1480r/min
功率因数:0.86
4#炉二次风机额定风量是50400m3/h,静压是14913pa;运行在风机进风口挡板开度20%左右,实际风压是5280pa,实际流量是30380m3/h,有功电流是23a,根据实际运行的情况:
1)预计改造前工频运行功率
工频运行消耗的功率:
p21=1.732uicos=1.732*6*23*0.86=205.55kw
变频运行消耗的功率:
p22=280*(52801/2*30380/149131/2*50400)3
=100.43kw
系统其他损耗按照3%即p23=p22*3%=3.03kw
节约功率:
p24=p21-p22-p23=205.55-100.43-3.03=102.09kw
节电率:p24/p21*100%=49.67%
一年节电:
w2=p13*24*350=857556kw=85.76万度
3.引次风机
引风机参数电机参数
型号规格jfy22d-c4a
型号规格y450-6
额定风量195000m3/h
电机额定功率450kw
静压5000pa
额定电压6kv
轴功率450kw
额定电流54a
主轴转速720r/min
额定转速720r/min
功率因数0.84
4#l炉引风机额定风量是195000m3/h,静压是5000pa;4#炉引风机在风机进风口挡板开度80%左右和40~45%运行时间各占50%。有功电流是34a,根据实际运行的情况:
1)预计改造前工频运行功率
工频运行消耗的功率:
p31=1.732ui=1.732*6*34*0.84=296.80kw
由于现场没有风压和流量数据,4#炉引风机在风机进风口挡板开度80%左右和40~45%运行时间各占50%。近似认为挡板开度在60%,根据挡板开度一般特性曲线,在满足风压情况下,风量应该在80%左右,变频器耗电可以估算:
变频运行消耗的功率:
p32=450*(0.82)3=248.11kw
系统其他损耗按照3%即p33=p32*3%=7.44kw
节约功率:
p34=p31-p32-p33=41.25kw
节电率:
p34/p31*100%=13.90%
三、风机改变频后优点
1)用变频调速装置后,可对电机实现软启动,启动时电流不超过额定电流的1.2倍,对电网无任何冲击,电机使用寿命延长。水泵启动时的噪音和启动电流非常小,无任何异常振动和噪音。在整个运行范围内,电机可保证运行平稳,损耗减小。
2)适应电网电压波动能力强,电压工作范围宽,电网电压在-10%~+10%之间波动时,变频器可以稳定输出,系统均可正常运行。
3)操作简单,运行方便。可通过计算机远程给定风量或压力等参数,实现智能调节。
4)挡板保持较大的开度甚至全开,通过调节电机转速来实现风量和流量调节,减少了挡板处的阻力损耗,减少系统耗电率,提高了系统效率。
5)提高了工艺自动化水平,减少了系统运行