电厂泵与风机系统中变频技术应用的节能研究 |
| 2013-07-26 16:49 作者：闫佳 王辉 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑： 【搜索试试】
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电厂泵与风机系统在现代社会工农业发展过程中发挥非常重要的作用，但是由于系统内部和外部原因造成该系统存在很多问题，如消耗大、效率低以及投资费用庞大等问题。因此对其进行节能技术使用的研究将具有非常重大的实际意义。
0前言
变频技术是通过概念设备的电源频率来实现符合实际运行需要，从而减少资料浪费的一种高新便利技术。但是由于变频技术在推出之初价格比较高，因此其应用范围相对比较小。近几年来，高新技术更新换代的步伐不断加快，使变频技术价格得到大幅度下降，更加广泛的用在人们生活的方方面面，如最常见的变频空调。当前的变频技术能够满足更多人需求，其应用范围不断扩大，一般5000kW以下电器多大都能够加入变频技术[1]。通过在电厂泵与风机系统中加入变频技术，能够手动或自动的进行风机的运转时间和速度，通过人性化的装置，自动在不需要的时间适度减速，能够很大程度上降低能源的消耗。本文选择使用该系统的某电厂进行实际操作分析。
1节能主要原理
一般而言该系统中电厂泵和风机在转矩、转速方面多呈现正相关：转速和轴功率、速度和转矩这两组中每组前者的平方刚好和后者成正比。所以，根据这个特点，只需要对转速或者速度进行适度的调整就能够实现对轴功率和转矩的调节，从而实现节能的目的[2]。为了能够很好的分析出哪种方式能够更好进行调度，分别使用出口挡板控制和入口挡板控制的方式两种方式进行分析。出口挡板由于开度和阻力成反比，因此比较不适适合在大区域的地方进行流量调节。入口挡板虽然没有出口挡板开度和阻力成反比的问题，但是开度减小时会出现流量和轴功率均下降的现象，因此其节能效果也相对比较差[3]。图1、图2、图3是该变频技术在电机系统中的主要节能原理显示图。
图1普通电厂泵和风机原理曲线
图2变频电厂泵和风机原理曲线
图3变频前后的电厂泵和风机原理曲线
其中：
电厂泵与风机的特性曲线用N1线表示；
该系统在阀门全开时的压头以及效率变化的过程用曲线1表示；
部分阀门打开时阻力变化曲线用曲线2表示。
分析图1发现压头和流量成反比，且抽功率也减少，消耗比较大。图2中轴功率受流量的影响相对比较弱，它的面积变化如图3中的C2H2H2′C2′矩形所示，面积相对图1减少比较多。电厂泵和风机应用变频技术调节后相互之间的转速和效率变化如表1所示。
表1变频节能效果（%）
Q2/Q1n2/n1H2/H1P2/P1
100100100.0100.0
919182.073.0
868673.362.4
808064.051.1
767655.039.3
606036.021.6
525227.014.5
表1显示噪音随着压头变化而变化，功率随着变频变化而变化。
2电厂泵与风机系统中变频技术应用的分析
通过上文的分析可以发现在电厂泵以及风机系统当中应用变频技术，将能够有效实现节能。下面，笔者将以某电厂的泵系统与以及风机系统作为具体实例，具体分析了节能技术的应用能够节约的能源与带来的效益。改造时，设计的具体参数值如下：总功率为100kW，功率为40kW，转数为1590转/分，风量为41800立方米/时，台数为2，型号为JQ726。应用变频技术后的运行方式具体为，当系统处于低负荷状态时，同时运行两台风机，保持较低的转数，当处于高负荷状态时，出口压力则出现下降的现象；当下降信号被PLC和检测出时，系统将以恒定压力的方式送风。控制风机系统的原理如下图4。
图4变频技术在风机中的控制原理
2.1实施改造的具体操作程序
首先要将控制设备安装好，总的安装费用是20.5万元；其次，将电动机、变频器以及风机连接在一起，并将旁路控制设备安装于变频器当中，以确保在变频器出现故障的情况下，不对电动机的正常运行造成影响。最后，当流量信号以及出口压力信号被发出后，将其引至控制柜。
2.2系统的组成与功能
应用变频技术的风机系统中包括了变频柜、PLC以及变频器等设备，以上变频设备具有多个方面的功能。1）可以根据流量以及压力的不同，对转数进行自动调节；同时，也可以采用手动装置进行人工调节。2）如机组所承受的负荷在50%以上时，系统将会运行双台风机，鼓风时采用恒压的方式；如机组所承受的负荷在50%以下时，系统将会运行单台风机，鼓风时采用加压的方式。3）在运行电动机的过程中，如出现了不良状况，如短路、过流以及欠压等，系统将会自动启用相应的保护功能。
2.3应用变频技术之后，所获得的节能效果
应用变频技术对风机系统进行改造之后，其运行效率得到有效提高，并降低了能耗，主要表现在以下几个方面。1）PLC技术与自动调速技术的应用，使系统运行时的自动化水平得到大幅度的提高，调节风量的能力也得以提升，避免了不根据情况，而以恒定的方式来调节风机的现象，节约了电能。2）应用变频技术对风机进行改造之后，电动机转速的调节实现了自动化，调节手段也变得相对简单，同时电动阀被变频器取代，排除了一些潜在的安全隐患。3）在运行风机的过程中，能够根据具体的负荷，调整输出的功率，避免了过大功率造成的浪费，减少了电力能源的使用。如在本例当中，将变频技术应用在风机系统之后，可减少使用29.6%的电能，平均每年可以节约的电费约为17万元左右。4）经过改造之后，风机系统具备了多项报警功能以及保护功能，从而使风机设备的使用寿命得以延长，并减少了维修设备的费用。
3结语
综上所述，电厂当中的泵系统与风机系统尚存在能耗高以及运行效率较低的问题，为了提高其运行效率与降低其运行过程中所产生的能耗，则应采用变频技术对风机系统进行完善。笔者坚信，变频技术的不断完善，必将能够提高电厂泵以及风机系统运行的水平。 |
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