淺談高壓變頻器節能技術發展及在大慶石化公司熱電廠除塵器改造中的實際應用

摘要：伴隨高壓變頻調速技術的不斷進步，高壓變頻調速裝置在工業生產中得到了更為廣泛的應用。變頻器調速可以提高生產效率和控制精度，進而滿足生產工藝對電機調速控制的要求，很大程度節約能源，大大降低了生產運行成本。

關鍵詞：變頻器除塵器

中圖分類號：TM921 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2012)03(c)-0000-00

我國的電動機用電量占全國發電量的60%左右，風機、泵類等設備年耗電量占全國消耗的30%以上。造成這種狀況的主要原因是以往的風機、水泵等設備的調速方法是通過調節閥門、擋板的開度來調節給風、給水量，傳統方法消耗很大，而且電機設計容量遠遠大于現場設備的實際需要，存在著很嚴重的資源浪費現象，因此推廣交流變頻調速裝置對工業生產有著深遠意義。

1 變頻技術節能原理分析

1.1 變頻節能

由公式n=60f(1-s）/p可知，電機轉速n與頻率f成正比，風量或流量與轉速的一次方成正比，壓力H與轉速的平方成正比，電機軸功率P與轉速的三次方成正比。因此當風量或流量減少，電機轉速下降時其功率降低很多。如流量由80%下降到40%，則轉速相應降到40%，壓力降到20%，而電機功耗降到10%，也就是節約電能10%。通過以上分析電機改為變頻調節節能效果顯著。

1.2 電機采用變頻器軟啟動節能

無論電機為直接啟動或Y／D啟動，啟動電流是4～7倍的額定電流，啟動時對設備本身和供電電網造成嚴重沖擊，而且啟動時產生的大電流和震動對擋板和閥門的損害極大，對設備、管路使用壽命極為不利。使用變頻節能裝置后，利用變頻器軟啟動功能將使啟動電流從零開始，而且啟動電流不超過電機額定電流的1.2倍，減輕了對電網的沖擊和對供電容量的要求，延長了設備和閥門的使用壽命，節省了設備的維護費用。

1.3 提高功率因數節能

無功功率不但增加線損和設備的發熱，更主要的是功率因數的降低導致電網有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當中，設備使用效率低浪費嚴重。由公式P=S×COSΦ可知，功率因數越大，則有功功率越大。普通水泵電機的功率因數在0.6～0.7之間，使用變頻調速裝置后，由于變頻器內部濾波的功能，功率因數大幅度提高，進而增加電網的有功功率。

2 變頻技術在電機節能改造中的實際意義

對電機采用變頻器調速改造，對實際生產有著很多實際意義。比如設備運行穩定、維護量減少、工作強度降低、運行成本下降效率提高等等諸多好處。通過調節電機轉速實現節能，電機轉速降低的同時主設備及相應輔助設備如軸承等磨損較前減輕，延長設備使用壽命。變頻改造后風門開度增大，運行中不再承受壓力，可顯著減少風門的維護量和更換率。此外，變頻調速器具有十分靈敏的故障檢測、診斷、數字顯示功能，大大提高了風機、水泵等設備運行的可靠性。在使用變頻器過程中，只需定期對變頻器進行除塵清理，而不需要停機維護，保證了生產的長周期。從實際改造情況看，采用變頻調速后，運行與維護費用大大降低。電機實現軟啟軟停，對電網無任何沖擊，電機使用壽命得到延長。在整個運行范圍內，電機可保證運行平穩，損耗減小，溫升正常，無任何異常振動和噪音。

3 大慶石化公司熱電廠除塵風機變頻調速技術的實際應用

大慶石化公司熱電廠現除塵風機為液力耦合器拖動，因液力耦合器效率低、調速范圍窄、節能效果低等諸多缺點，現將液力耦合器拆除，進行除塵風機變頻改造，現將改造前后運行數據進行對比分析如下：

3.1現場設備參數

除塵風機電機型號YKS710-6功率2500KW轉速 992 r/min，除塵風機型號Y4-2XY3NO2585功率2500KW轉速 860 r/min。

3.2現場運行工況

現場除塵風機(液耦拖動)年運行時間為3600小時，其中T1=3000小時為高速運轉，剩下的T2=600小時風機不運轉。風機高速運轉時電流I1=200A液耦效率83%；低速運轉時電流I2=80A， 液耦效率10%。

3.3 現場液耦拖動以及更改變頻拖動后節能分析

（1）改造前：液耦拖動風機情況下系統耗能

P高速 = ×U×I1×cosφ高速= ×6×200×0.8=1662.72 KW

P低速 = ×U×I2×cosφ低速= ×6×80×0.6= 498.816 KW

則全年系統耗能：

C1=P高速×T1+P低速×T2 =4988160+299289.6=5287449.6kW#903;h

（2）改造后：更改為變頻拖動后系統耗能

系統更改為變頻后，要滿足現場除塵效果，風機軸功率與液耦拖動時相等，變頻正常運行時效率取0.96，則：

P液耦×η液耦×η電機 = P變頻×η變頻×η電機

變頻高速運行下：P變頻1=1509.44 KW

變頻低速運行下：P變頻2=51.96 KW

則系統年耗能：C2= P變頻1×T1+ P變頻2×T2=4528320+31176=4559496 kW#903;h

（3）對比改造前后能耗可知：

年節電量：ΔC= C1－C2=5287449.6-4559496=727953.6 kW#903;h

節電率：（ΔC/ C1）×100% = 13.8%

每年收益為727953.6×0.6= 43.68萬元

4 總結

通過變頻調速技術在大慶石化公司熱電廠除塵風機的實際應用，我們可以看到變頻調速技術在大電機輔機設備中的應用是相當成功的，不僅可以取得相當顯著的節能效果，而且創造可觀的經濟價值，同時也改善了電機設備的使用壽命和自動控制水平，對于提高勞動生產率、降低能耗具有重大的實際意義。