高壓變頻技術在鍋爐風機中的應用分析
關鍵詞：風機 高壓變頻 發(fā)布時間：2013-08-21 點擊數(shù)：1736
八十年代，在發(fā)電廠高壓電機采用的風門、閥門、電磁調速、液力偶合器調速、液態(tài)電阻調速、變極調速等耗能型電機調速方式，普遍存在適應范圍窄、節(jié)能 效果不顯著、機械特性變軟(除變極調速外)、運行可靠低等問題，一直沒有好的解決辦法。九十年代，隨著功率單元串聯(lián)技術的研發(fā)成功和應用，高壓變頻器裝置 以其獨特的節(jié)能、高效、高可靠性、平滑而較硬的機械特性、以及強勁的輸出動力，當之無愧地成為電力電子拖動的主角，成為新建和改造項目的*。
目前，應用高壓變頻調速 技術，一方面可以極大地節(jié)省風機消耗的電能，減少啟動沖擊，實現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能、經(jīng)濟運行;另一方面可以提高功率因、降低諧波污染，提高系統(tǒng)的運行品質，實現(xiàn) 高精度控制，提高可靠性，滿足對環(huán)境和生產(chǎn)工藝過程對流量和壓力的精度要求。從而有效地提高經(jīng)濟效益和產(chǎn)品質量。高壓變頻技術，廣泛應用電力行業(yè)、冶金行 業(yè)、水泥行業(yè)、化工生業(yè)、自來水行業(yè)、供熱系統(tǒng)等。在全國各地已有達八千臺套應用實例。總容量在1000多萬千瓦，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益。其高效率、高可 靠、優(yōu)良的技術性能，得到用戶的一致好評，是企業(yè)用于高壓電動機調速領域較為完善的技術，同以往的任何一種調速方式相比變頻器均具有不可比擬的優(yōu)勢，是電 力拖動調速領域的主流和發(fā)展趨勢。
一、高壓變頻調速原理
1.風機不同調節(jié)方式對比
由電工原理可知電機的轉速與電源頻率成正比，通過變頻器可任意改變電源輸出頻率從而任意調節(jié)電機轉速，實現(xiàn)平滑的無級調速。離心式風機在變速調節(jié)的 過程中，如果不考慮管道系統(tǒng)阻力R的影響，風機的*大特點是負載轉矩與轉速的平方成正比，而軸功率與轉速的立方成正比。因此，將電機定速運轉改變?yōu)楦鶕?jù)流 量需要使用相應電源頻率來調節(jié)電機變速運轉,就可節(jié)約大量電能， 也能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。由圖1可看出變頻器控制是*接近理想曲線的。
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圖1離心風機不同調節(jié)方式耗電特性比較
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圖2 不同調節(jié)下的風機效率
由圖2可知：在風機的流量由100%下降到50﹪時，變速調節(jié)與風門、閥門調節(jié)方式相比，風機的效率平均高出30%以上。從節(jié)能的觀點來看,采用變 速調節(jié)方式為*佳調節(jié)方式。采用定速驅動時，風機靠風門調節(jié)，除產(chǎn)生大量的節(jié)流損耗外，反應速度慢，導致機組無法響應負荷的動態(tài)變化，采用調速驅動后，機 組的可控性提高了，響應速度加快，控制精度也提高了，從而使整個機組的控制性能大為改善，不但改善了機組的運行狀況，還可以進一步節(jié)約能源，同時采用變速 調節(jié)后可以有效地減輕葉輪和軸承的磨損，延長設備使用壽命，降低噪聲，大大改善起動性能。工藝條件的改善，也能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。
2.變頻調速的特性
交流異步電動機的轉速公式為：n=60f(1-s)/p
其中：n—電機轉速r/min; p—極對數(shù);
f—定子供電頻率Hz; s—轉差率。
由上式(1)可知，改變異步電動機的電源頻率f就可以改變電機的轉速n。同時，風機為典型的平方減轉矩負載，下面以風機的工作特性來分析節(jié)能原理。
風機的電動機軸功率P與其流量Q，風壓p之間的關系式如下：
P∝Q×p···························································· (2)
當電動機的轉速為n1、n2時，流量由Q1變化到Q2，此時Q、p、P相對于轉速的關系：
Q2=Q1×(n2/n1)················································ (3)
p2=p1×(n2/n1)2 ················································ (4)
P2=P1×(n2/n1)3 ················································· (5)
由式(3)(4)(5)式可以看出，調節(jié)電機轉速即可調節(jié)流量，風壓與轉速的2次方成正比, 風機軸功率(功率輸出)與轉速的3次方成正比，從理論上講，速度降低10%時會帶來30%左右的功率下降，由于功率的大幅度降低，可獲得顯著的節(jié)能效果顯 著。 風機調速后與調速前理論對比如下：
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