鍋爐房鼓引風機變頻改造的節(jié)能分析

王永峰

神華準能公司房屋物業(yè)管理公司鐵路物業(yè)部， 呼和浩特 010000

交流變頻調(diào)速是交流電動機調(diào)速方法中最理想的方案，采用變頻器對風機﹑水泵類機械進行調(diào)速來調(diào)節(jié)風量﹑流量的方法，對節(jié)約能源，提高經(jīng)濟效益具有重要意義。但是，過去由于各種原因，如變頻器的價格﹑質(zhì)量﹑容量等因素的約束，沒有得到廣泛應(yīng)用。近年來隨著IC產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，變頻器的價格大幅下降，可靠性增強，容量增大（已達到400kW），變頻器的使用已成倍增長。

1 設(shè)備使用狀況及存在的問題

1.1 設(shè)備使用情況

神華準能公司燕莊生活站區(qū)鍋爐房﹑丹洲營生活區(qū)鍋爐房及唐公塔車輛段鍋爐房正常情況下，使用6臺18.5kW引風機，6臺5.5kW鼓風機。冬季工作近200d。供暖鍋爐每天工作24h，保證鍋爐水溫維持在45℃～85℃之間。

1.2 存在問題

設(shè)備名稱 額定功率 額定電流 啟動方式 轉(zhuǎn)速 備注鼓風機 5.5kW 11A 直接啟動 2900r/min引風機 18.5kW 35A 直接啟動 2900r/min

由于鍋爐在低負荷運行時，風機還是全速運行，電機做了大量的無用功，造成電能的浪費。

2 改造措施及原理效果分析

2.1 解決措施

使用變頻器來控制風機的轉(zhuǎn)速。使風機在低負荷時，低轉(zhuǎn)速運行。

2.2 節(jié)電原理分析

由流體傳輸設(shè)備風機的工作原理可知：風機的風量與其轉(zhuǎn)速成正比；風機的風壓與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，而風機的軸功率等于流量與風壓的乘積，故風機的軸功率與其轉(zhuǎn)速的三次方成正比（即與電源頻率的三次方成正比）如下表：

頻率f 轉(zhuǎn)速 n % 流量Q % 壓力H % 軸功率P %50 Hz 100% 100% 100% 100%45 Hz 90% 90% 81% 72.9%40 Hz 80% 80% 64% 51.2%35 Hz 70% 70% 49% 34.3%30 Hz 60% 60% 36% 21.6%

根據(jù)上述原理可知：改變風機的轉(zhuǎn)速就可改變風機的輸出功率。例如∶將供電頻率由50Hz降為45Hz，則P45/P50=453/503=0.729，即P45=0.729P50（P為電機軸功率）；將供電頻率由50Hz降為40Hz，則P40/P50=403/503=0.512，即P40=0.512P50（P為電機軸功率）。

用變頻器進行轉(zhuǎn)速控制時，可節(jié)約大量電能。采用風門調(diào)節(jié)不僅增大了風阻，浪費電能；而且由于調(diào)小風門時電機還在全速運行，耗電沒有減少多少。同時變頻器的軟啟動功能及平滑調(diào)速的特點可實現(xiàn)對系統(tǒng)的平穩(wěn)調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)工作狀態(tài)穩(wěn)定，延長機組使用壽命。

3 改造安裝與施工

3.1 選取設(shè)備

本控制系統(tǒng)包括變頻器﹑控制柜﹑部分電纜等設(shè)備。本變頻控制柜可保證在供熱鍋爐正常工作的基礎(chǔ)上,同時達到節(jié)電﹑節(jié)煤以及環(huán)保的目的

3.2 安裝與施工

控制柜的安裝：本柜輸入電源使用原控制柜輸入電源，本柜的風機電機動力輸出電源線仍使用原風機電機電源線。

3.3 供暖循環(huán)水泵系統(tǒng)節(jié)電改造主要配置

變頻器；斷路器；交流接觸器； 熱過載繼電器；電氣柜； 指示燈/轉(zhuǎn)換開關(guān)/按鈕；

4 節(jié)電工程造價及投資回報分析

1）節(jié)約電費及維修費

改造前每臺鼓風機平均每個采暖期耗電：

5.5×24×200=26400kW·h，

每臺引風機平均每個采暖期耗電：

18.5×24×200=88800kW·h。

改造后每臺風機平均運行頻率為45Hz，則，P45/P50=453/503=0.729, 也就是說改造后的能量消耗為改造前的0.729倍，每個鍋爐房兩臺引風機﹑兩臺鼓風機總共可節(jié)電：(26400×2+88800×2)×（1-0.729）=91056kW·h。每度電按0.2元計算，可節(jié)約用電費用91056×0.2=18211.2元，同時因為實現(xiàn)軟起動和轉(zhuǎn)速的降低，使風機的維修費用大大降低，根據(jù)往年的維修費用統(tǒng)計估算單臺風機節(jié)約維修費用500元；風機噪音大大降低，也減少了在風機降噪方面的投入大約300元。這樣每個鍋爐房節(jié)省電費和維護費大約在19811.2元。3個鍋爐房總計節(jié)約59433.6元。

2）每臺鍋爐的風機由于降低了轉(zhuǎn)速，減少了不必要的送風量，節(jié)約了燃煤的消耗，按5%節(jié)能率計算，每臺鍋爐一個采暖期按公司為我部核定的耗煤量為280T/噸位計算。

3）每個采暖期節(jié)煤量：280T×4×2×5%×3=336t，

現(xiàn)按每噸煤400元計算,每個采暖期節(jié)煤資金：

400元×336t=134400元

每月節(jié)電節(jié)煤總額：59433.6+134400=193833.6元

安裝4T鍋爐的鼓﹑引風﹑變頻設(shè)備和安裝監(jiān)測儀表所需投入150000元，不到一個采暖期就能收回全部投資。

5 系統(tǒng)效果分析及推廣應(yīng)用

效果分析及系統(tǒng)功能：

1）節(jié)電效果明顯，節(jié)約電費開支；

2）大幅度地降低噪音，減少公害，保護環(huán)境；

3）實現(xiàn)軟啟動，軟停止，沒有電流和機械沖擊；

4）減少磨損，降低電流，延長電機等設(shè)備壽命；

5）可后續(xù)實現(xiàn)設(shè)備的自動化控制，供熱系統(tǒng)穩(wěn)定工作，提高了供熱質(zhì)量。

所以，大大的達到了節(jié)能降耗的目的。

[1]車得福，等.鍋爐.西安：西安交通大學出版社，2008.

[2]王成元，等.現(xiàn)代電機控制技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[3]張燕賓.變頻器應(yīng)用教程.北京：機械工業(yè)出版社，2007.

[4]李發(fā)海，等.電機與拖動基礎(chǔ).北京：清華大學出版社.

[5]馬新民.礦山機械.徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2002.

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