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風機安裝與維護

廠房排風機_湖北黃石大冶特鋼除塵風機變頻應用工業(yè)自動化SY4200


湖北黃石大冶特鋼除塵風機變頻應用
    

1 引言
大冶特殊鋼團體第四煉鋼廠的7#煉鋼爐為60噸國產(chǎn)交流電弧爐，采用布袋除塵方式，其除塵風機及電機的銘牌參數(shù)如下：
電機 離心引風機
型號：Y6304-8 型號：Y4-73No311/2F
額定功率：1600 kW 額定壓力：570 - 375 mmH2O
額定電流：192.3 A 額定流量：470000 - 874000 m3/h
額定電壓：6 kV 軸 功 率：954 - 1185 kW
額定轉(zhuǎn)速：744 rpm 額定轉(zhuǎn)速：730 rpm
正常情況下，電爐每70分鐘生產(chǎn)一爐鋼，為一個生產(chǎn)周期，每個周期共分為7個步驟：1、加料，3分鐘；2、加鐵水，3分鐘；3、供電，21分鐘；4、供電供氧，30分鐘；5、采樣，5分鐘；6、出鋼，5分鐘；7、堵眼，3分鐘。在每個步驟中，電爐產(chǎn)生的煙氣量不同，對爐子的溫度要求也不一樣，因此需要調(diào)節(jié)除塵風機的風量，以滿足生產(chǎn)工藝的要求。若風量過大，損失爐內(nèi)熱量，延永生產(chǎn)周期，浪費能源；風量小，則導致爐內(nèi)溫度過高，可能燒毀設備。
原工頻運行時，通過調(diào)節(jié)進風口導流葉片調(diào)節(jié)風量，電機通過電抗器降壓完成工頻啟動。工頻啟動特別困難，且對電網(wǎng)沖擊較大，并造成電機籠條松動、有斷條的危險。一般啟動后不答應停機，電機始終滿負荷運行，電耗驚人�；谏鲜鲈�，四煉鋼決定對7#煉鋼爐除塵風機進行變頻改造。
變頻調(diào)速的優(yōu)越性已在通用變頻器中得到充分體現(xiàn)，近兩年來，國產(chǎn)高壓變頻器業(yè)已成熟，取得了國內(nèi)眾多行業(yè)的認可，并逐步在生產(chǎn)中推廣應用。四煉鋼廠變頻改造項目部就此項目考察了幾家高壓變頻器生產(chǎn)廠商及其運行現(xiàn)場，最后通過招標選擇了在質(zhì)量、價格及服務上有一定綜合上風的武漢合康電氣有限公司。
2 變頻器選型及特性
變頻器容量選擇的一般原則是，額定輸出電流不小于電機的額定電流。當然，還要考慮實際應用工況，如負載性質(zhì)及實際功率，恒轉(zhuǎn)矩負載時容量應適當選大一些，而有些負載容量可以選小一些，比如葉輪切削后的水泵軸功率減小、鍋爐引風機所配的電機至少留有30%的余量等，這時建議根據(jù)實際功率選配變頻器，降低投資用度；環(huán)境溫度超過40℃時，變頻器需降容使用；海拔高度超過1000米時,每升高100米,要求變頻器降容1%使用。
電機額定電流192.3A，為了滿足50Hz時滿負荷運行要求，選用選用適合驅(qū)動高壓異步電動機的HIVERT-Y06/220高壓變頻器，額定輸出電流220A，其主要性能指標如下：
● 額定容量： 1250kVA
● 適配電機功率： 1800kW
● 額定電流： 220A
● 額定輸進電壓： 6kV（-20%～+15%）
● 輸進功率因數(shù)： 大于0.96（額定負載時）
● 效率： 大于96%（額定負載時）
● 防護等級： IP30
運行參數(shù)自動記錄和輸出、自動故障記錄、限流功能、輸出電壓自動調(diào)整功能、瞬時停電自動跟蹤功能、單元旁路功能、PID功能等。
HIVERT變頻器采用功率單元串聯(lián)疊波技術，每相5單元串聯(lián)，所有單元都是完全相同的一個三相輸進、單相輸出的交―直―交變頻器，原理見圖1，其優(yōu)點是：

● 吸收低壓變頻器成熟的控制技術和通用功率器件，可靠性高；
● 輸進側(cè)30脈沖不可控整流輸進，消除了大部分由單個功率單元所引起的諧波電流，大大抑制了網(wǎng)側(cè)諧波的產(chǎn)生。變頻器引起的電網(wǎng)諧波含量滿足IEEE Std 519-1992和GB/T 14549-93《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》對諧波含量的最嚴格要求，無需安裝輸進濾波器；輸進功率因數(shù)高；
● 單元串聯(lián)脈寬調(diào)制疊波輸出，大大削弱了輸出諧波含量，輸出波形幾近完美的正弦波，無需輸出濾波裝置，可以驅(qū)動普通高壓電動機，保護電機盡緣不受dv/dt應力的損害；
● 采用全中文WINNT操縱平臺，12英寸真彩LCD顯示，液晶屏直接操縱，更適合國人使用習慣；
● 輸進電壓范圍寬廣，更適合國內(nèi)電網(wǎng)條件；
● 功率單元模塊化結(jié)構，可以互換，維護簡單；
● 隔離RS485接口，采用MODBUS通訊規(guī)約，可以和單獨的上位機或大系統(tǒng)中的DCS聯(lián)接，實現(xiàn)智能化控制；
● 控制電源采用220VAC和高壓電源雙路供電，運行過程中220VAC掉電時，不影響變頻器正常工作；
● 直接高-高結(jié)構，體積小，效率高；
● 功率單元自動旁路功能，進一步進步了運行的可靠性；

3 系統(tǒng)方案
考慮到變頻器退出運行后，為了不影響生產(chǎn)，確保除塵系統(tǒng)正常工作，系統(tǒng)需配置工頻旁路，當變頻器出現(xiàn)故障時，將電機投切到工頻下運行。
圖3旁路柜中，共有3個高壓隔離開關，為了確保不向變頻器輸出端反送電，K2與K3采用一個雙投隔離開關,水簾廠家，實現(xiàn)自然機械互鎖。當K1、K2閉合，K3斷開時，電機運行在變頻狀態(tài)；當K1、K2斷開，K3閉合時，電機工頻運行，此時變頻器從高壓中隔離出來，便于檢驗、維護和調(diào)試。旁路柜必須與上級高壓斷路器DL連鎖，旁路柜隔離開關未合到位時，不答應DL合閘，DL合閘時，盡對不答應操縱隔離開關，以防止出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象，確保操縱職員和設備的安全。
系統(tǒng)中保存了原有啟動電抗器CK，同時保存原有對電機的保護及其整定，以確保電機工頻旁路時的啟動性能，及實現(xiàn)工頻旁路時對電機的保護和變頻運行時對變頻器的保護。
變頻器大約有4%的損耗，以熱量的方式通過柜頂離心風機帶到變頻器外，為了防止室內(nèi)環(huán)境溫度超過40℃，采取了兩個措施：
● 墻體上安了裝兩臺APB-60E產(chǎn)業(yè)排氣扇，加強與室外空氣交換；
● 室內(nèi)安裝了兩臺5P產(chǎn)業(yè)空調(diào)，夏天室外環(huán)境溫度超過40℃時，以制冷方式確保室內(nèi)環(huán)境溫度,大型屋頂風機。

4 控制方案
在煉鋼周期的7個步驟中，對風量的要求不一樣，需要電機運行在不同的速度，其中第1、2、5、6、7步低速運行，第3、4步高速運行。變頻器設置六檔速度，分別為額定速度的40%、50%、60%、70%、90%和100%，操縱按鈕裝設在爐前的控制室內(nèi)，可根據(jù)煉鋼爐的實際工況選擇速度，并將運行速度檔反饋到按鈕指示燈上。
除塵系統(tǒng)的監(jiān)控在間隔變頻器安裝現(xiàn)場約80米外的操縱室內(nèi)，變頻器通過RS485接口與操縱室內(nèi)上位工控機聯(lián)接，雙方采用MODBUS通訊規(guī)約。操縱室內(nèi)的工控機可以實現(xiàn)對變頻器的啟動、停機、復位和高壓分斷等控制（選擇上位控制答應時有效），設置變頻器各項參數(shù)設置（選擇上位參數(shù)設置答應時有效），調(diào)節(jié)變頻器給定頻率（選擇上位給定答應時有效），并實時監(jiān)視變頻器的運行工況。變頻器輸出頻率和輸出電流，以4-20mA方式反饋到DCS系統(tǒng)。
在保護方面，變頻器有兩對接點與高壓開關柜相連，一對接點是“合閘答應”，串聯(lián)于DL的合閘回路中，當處于變頻投進狀態(tài)，而變頻器無控制電源或故障狀態(tài)時，高壓無法合閘。一對接點是“高壓分斷”，并聯(lián)于DL分閘回路，當變頻器在運行過程中出現(xiàn)故障或拍下高壓分斷自鎖按鈕時，分斷變頻器的高壓輸進電源。
5 變頻效果
變頻器2月18日運抵安裝現(xiàn)場，并于越日安裝到位。2月23日7#爐檢驗停機，完成變頻器主電路接線和與高壓開關柜聯(lián)鎖接線，于下午6：30變頻器一次投運成功。
理論上，風機的風量Q與轉(zhuǎn)速成正比，風壓H與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率P與轉(zhuǎn)速的立方成正比。隨著轉(zhuǎn)速的降低，風機在維持效率不變（風阻不變?yōu)闂l件）的狀態(tài)下，軸功率以轉(zhuǎn)速的立方關系下降，電機消耗的電能急劇減�。欢捎眠M口導流葉片調(diào)節(jié)時，風量下降導致風機效率降低和風壓的升高，運行工況偏離額定工況越遠效率越低，因此，風量固然下降了，風機軸功率及電機消耗的電能變化并不大，這就是風機變頻調(diào)速的節(jié)能依據(jù)。
該風機在變頻改造前，工頻運行電流基本保持在165-170A，消耗功率約為1530kW，變頻改造后，實測運行參數(shù)見表1。
運行頻率（Hz） 輸進電流（A） 輸出電流（A） 輸進電壓（V） 輸進功率（kW） 運行時間（Min）
20 13.2 72.8 6338 128 15
25 23.5 78.5 6334 247 15
30 35.2 86.6 6500 388 10
35 57.3 101.3 6241 605 15
45 122.6 150.6 6157 1263 10
50 148,濕簾風機.4 166.6 6360 1585 5
變頻運行時，一個周期內(nèi)的均勻運行功率為650kW，與工頻運行相比，均勻節(jié)約功率880 kW，一天節(jié)電量：
880×24 = 21120 度/天
按電價0.46元/度計算，一天節(jié)約電費：
21120 × 0.46 = 9700 元/天
除上述實實在在的電費節(jié)省外，變頻運行還帶來下列軟性效益：
● 實現(xiàn)電機軟啟動，延長電機使用壽命，減小啟動電流對電網(wǎng)的沖擊；
● 調(diào)節(jié)簡便，快捷；
● 易于實現(xiàn)智能控制，下一步預備改造成爐溫、煙氣閉環(huán)控制；
● 減小電爐熱量損失，節(jié)約能源；
● 降低風機噪音，改善環(huán)境；
● 降低風壓，延長風道及風機使用壽命等。



SY4200型風機水泵專用變頻器在水泵、風機中的應用
    1、 水泵、風機簡介及特性：
　　水泵、風機在各行各業(yè)應用廣泛，其使用總功率約占1/3電動機的總?cè)萘�，是量大，面廣的通用設備，是節(jié)電的主要源頭。
　　泵類包括水泵、油泵、化工泵、往復泵、泥漿泵等。
　　風機包括排風機、鼓風機、引風機、排氣風機、均勻風量等。
　　據(jù)調(diào)查測試表明多數(shù)水泵、風機并非都處于滿負荷的工作狀態(tài)。而壓力、流量都有一定的富裕度，也就是說設計值偏大，使用時偏小。目前不少單位還是采用人工的調(diào)節(jié)壓力或流量的控制方法，即關小水泵出口的閥門來調(diào)節(jié)它的壓力或流量值，這是種不經(jīng)濟的運行方式，約有15~20％的電能白白的浪費了，經(jīng)大量實踐證實，只有選用變頻器來調(diào)速才是經(jīng)濟、有效的。其節(jié)電率普遍可達30~50％（按工況條件不同而定），經(jīng)濟效益十分明顯。
根據(jù)流體力學相似原理流量Q∝n轉(zhuǎn)速，壓力H∝n2，功率P∝n3，因此只要略有降速，功率下降幅度很大。水泵、風機屬平方轉(zhuǎn)矩下降負載特性見圖，因此要選用的變頻器必須與之相匹配，可選用v/f控制并具有節(jié)能型的水泵、風機類變頻器更為合適。
    2、 使用變頻器后的效果：
　　水泵、風機使用變頻器的目的，主要是節(jié)能降耗，節(jié)電率可達30~50％。
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    3、 實施方法：
    A、 人工設定頻率值―按使用要求，將24小時內(nèi)的流量變化情況，分成若干頻率由人工設定的方式。
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    B、 自動設定頻率段值―可按時間段自動設定頻率值，即利用變頻器的多段速度控制。
    C、 按壓力信號自動恒壓供水方式。
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本方式主要用在需要恒壓供水系統(tǒng)例生活小區(qū)的恒壓供水系統(tǒng)使用后突出優(yōu)點是：
（1） 高效節(jié)能，約有10~40％節(jié)電效果。
（2） 水壓恒定，流量可在大范圍內(nèi)變化。
（3） 安全衛(wèi)生，減少水質(zhì)二次污染，水池的清洗。
（4） 簡便治理，完全的保護，實現(xiàn)自動化。
（5） 延長設備壽命，保護電網(wǎng)穩(wěn)定，減少磨損，降低故障率，實現(xiàn)軟起動、制動，消除
　　 水錘效應。
（6） 占地少、投資少、回收快，不要水池、水塔，占地小，省投資用度。并有節(jié)電效
　　 果，一般回收期2年之內(nèi)。
總之：
　　我公司SY4200系列水泵、風機型變頻器在各類風機、水泵應用十分普遍，節(jié)能效果明顯。


???? 　　離心泵開啟前必須使泵內(nèi)灌滿液體，常在吸進管下端安置一個使液體只進不出的單向閥，以便于充液。由于離心泵運轉(zhuǎn)時，若泵內(nèi)無液體，則其內(nèi)部的氣體經(jīng)離心力的作用所形成的吸進室內(nèi)的真空度很小，沒有足夠的壓差使液體進進泵內(nèi)，使離心泵吸不上液體，這種現(xiàn)象叫做離心泵的"氣縛"。 　　離心泵的吸進管在吸液池中安裝時應盡量防止產(chǎn)生旋渦，且吸進管應短而直，其直徑不應小于泵進口的直徑。采用直徑大于泵進口的直徑有利于降低阻力，但要留意不能由于泵進口處的變徑引起氣體積存而導致氣縛。另外排出管路上也裝有止回閥，以防忽然停泵時引起排出側(cè)高位水倒流，造成水擊事故。止回閥應盡量靠近泵體。 　　透風機與風管連接時，應負氣流通暢，不要有方向或速度的忽然變化，否則會使透風機性能惡化。 相關閱讀:

鍋爐鼓風機的節(jié)能改造
     [摘 要] 通過對鍋爐鼓風機'>鍋爐鼓風機轉(zhuǎn)速工作特性的分析，對系統(tǒng)進行了變頻調(diào)速'>變頻調(diào)速的改造，運行結(jié)果表明，變頻調(diào)速'>變頻調(diào)速的改造后節(jié)能'>節(jié)能效果明顯。

[關鍵詞]鍋爐鼓風機'>鍋爐鼓風機 變頻調(diào)速 節(jié)能'>節(jié)能 
 
1  引言
大型風機是工礦企業(yè)的關鍵設備，其耗電常達到企業(yè)電力消耗的1/3以上。這些風機常在50%～70%甚至更低的流量下運行。這是由于，一方面設備的設計時常留有一定的余量，另一方面，由于工況的變化需要風機輸出不同的風量。我廠的鍋爐鼓風機為9?19No.16D型，其額定參數(shù)為流量Q=6330m3/h，轉(zhuǎn)速n=1450r/min，驅(qū)動電機是功率為400KW型號為Y400?4的三相異步交流電動機。鼓風機工作時，需根據(jù)鍋爐的情況隨時調(diào)節(jié)風量，而控制風量的方法是調(diào)節(jié)風門。多年來鍋爐鼓風機工作時的流量一般為額定流量的50%～70%，消耗的電能有30%～50%被浪費，因此對其進行節(jié)能改造勢在必行。
2  節(jié)能改造方法的確定
2.1 分析鍋爐鼓風機的工作特性
鍋爐鼓風機的工作特性主要由風壓?風量（H?Q）特性曲線來表述的。H?Q曲線是表示當轉(zhuǎn)速恒定時H與Q之間關系的特性，如圖1所示。

           圖1
A點為風機運行工作點，HA和QA分別為在A點運行時的風壓和風量，根據(jù)特性曲線可以看出當轉(zhuǎn)速恒定時H與Q成反比，當Q減小時H增大，而軸功率Ps與H、Q乘積成正比，所以Ps無明顯變化。又由于風機的耗電與軸功率Ps成正比，所以在轉(zhuǎn)速恒定的情況下無法達到節(jié)能的目的，因此必須調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。
2.2 變頻調(diào)速法的確定
采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速控制風量的方法和常用的調(diào)節(jié)風門的方法相比有明顯的節(jié)能效果，其原理如圖2所示。

圖2
曲線1為恒速n1下的H?Q特性曲線，曲線2為管網(wǎng)風阻特性曲線（風門全開）。當需要調(diào)節(jié)風量時，例如，所需風量從100%減小到額定風量的70%即從圖中的Q1減小到Q2，假如用調(diào)節(jié)風門的方法調(diào)節(jié)時, 管網(wǎng)風阻特性曲線從2變到3，此時系統(tǒng)工作點從A移至B，可以看出固然風量降低了，但風壓從H1變到H2增加了，因此軸功率Ps基本沒有減小。而采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)風量時 ，風機的轉(zhuǎn)速由原來的n1降至n2，根據(jù)風機參數(shù)比例定律可以畫出轉(zhuǎn)速n2下的H?Q特性曲線4，此時風機工作在C點，從圖中可以看出在滿足同樣風量Q2的情況下，風壓將大幅度下降到H3，軸功率Ps也將隨之大幅度下降。由此可見對鍋爐鼓風機進行變速調(diào)節(jié)，就可以達到節(jié)能的目的。而調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速必須通過調(diào)節(jié)驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速來完成，在眾多的調(diào)節(jié)方法中經(jīng)比較，變頻調(diào)速技術最為先進，調(diào)速效率高，調(diào)速性能好，改造方便，因此決定，采用變頻調(diào)速技術對鍋爐鼓風機進行節(jié)能改造，不但可達到節(jié)能的目的，同時還可進步裝置的自動控制水平。
3       鍋爐鼓風機的變頻調(diào)速改造
3.1 變頻調(diào)速的工作原理
變頻調(diào)速的主要工作原理是將三相交流工頻電源經(jīng)大功率整流元件整流，變成直流，再將直流電用正弦波脈寬調(diào)制技術逆變?yōu)轭l率可調(diào)、幅度亦隨之改變的三相交流電，以此為電源供給電機使用，可以根據(jù)需要將電源頻率調(diào)節(jié)到一定的值。其工作原理示意圖如圖3所示。
圖3
鍋爐鼓風機的電機采用的是交流三相異步電動機，其轉(zhuǎn)速與電源頻率的關系為n=60f(1-s)/p
式中  n?電機轉(zhuǎn)速
f?電源頻率
p?電機的磁極對數(shù)
s?電機的轉(zhuǎn)差率，對確定的電機可視為定值
從式中可以看出轉(zhuǎn)速n正比于電源頻率f，調(diào)節(jié)f就可以達到調(diào)節(jié)n的目的。
3.2 高壓變頻器的選定與安裝
（1）根據(jù)電機容量，選用HARSVER?A系列A06/050型高壓變頻器，該變頻器適用于火力發(fā)電廠的風機、水泵等高壓設備，特點是參數(shù)顯示清楚、性能優(yōu)越、維護簡單、節(jié)能效果明顯等，其電壓等級為6KV，額定電流為50A，容量為500 KV A。
（2）安裝接線如圖4所示。
                  

圖4
 
圖中K為高壓開關，K1為高壓緊急分斷，K2為高壓合答應，M為電機，L1、L2、L3為變頻器輸進端，U、V、W為變頻器輸出端 。
（3）為便于變頻器的維護與檢驗，利用變頻器的旁路功能實現(xiàn)電機的手動旁路，接線示意圖如圖5所示。
 
 

圖5
圖中K3、K4、K5均為手動隔離開關，KM為帶綜合繼保的高壓斷路器，M為電機。K3、K4閉合且K5斷開時，電機由變頻器控制調(diào)速運行；K3、K4斷開且K5時閉合時，電機由KM直接啟、停并進行保護，變頻器可完全和電網(wǎng)脫離。
4       改造后的運行效果
4.1 節(jié)能
（1）節(jié)能效果。改造前單臺
月耗電量約為203100KWh, 改造
后單臺月耗電量約為36984 KWh（月運行時間均為600小時），每月可節(jié)約電量1661161 KWh。
（2）經(jīng)濟效益。按電價0.44元/ KWh計算，每月節(jié)省電費約73091元。鍋爐鼓風機的變頻改造總投資約80萬元，經(jīng)一年的運行即可收回全部投資，經(jīng)濟效益明顯。
4.2 改善了系統(tǒng)的監(jiān)控性和可靠性，進步了工作效率，減少了檢驗和維修的工作量。
4.3 限制啟動電流，消除電機啟停對機械的沖擊，延長了設備的使用壽命。
5   結(jié)論
對鍋爐鼓風機進行變頻調(diào)速改造后，不僅節(jié)能效果良好，經(jīng)濟效益明顯，而且改善了系統(tǒng)的監(jiān)控性和可靠性，延長了設備的使用壽命，因此是一次成功的改造。
 
參 考 文 獻
[1]吳忠智，吳加林等。變頻器應用手冊。機械產(chǎn)業(yè)出版社，2002.7。
[2]張燕賓等。實用變頻調(diào)速技術培訓教程。機械產(chǎn)業(yè)出版社，2003.8
作者簡介：趙宇（1969?），電氣工程師，從事電氣技術及電氣設備治理工作。

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收錄時間:2011年03月05日 15:48:08 來源:未知 作者:


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