防爆風機由于同步轉速與電源頻率f 1 成正比, 所以只要能連續改變f 1就可以實現無級調速。變頻調速不存在人為地附加轉差損失, 故該法已成為現代交流調速的基礎和主力, 也是風機比較理想且有發展前途的調速方法。變頻器可分成交流y直流y交流( 簡稱交 -直-交) 變頻器和交流y交流( 簡稱交- 交) 變頻器兩大類。前者又稱帶直流環節的間接式變頻器; 后者又稱直接式變頻器。
簡言之, 以改變異步電動機定子端輸入電源的頻率來改變電動機轉速的方式稱為變頻調速。
防爆風機的變頻調速
在風機上經常使用的變頻調速裝置主要有交- 直- 交式中的電壓型、電流型及脈沖寬度調制型( PWM) 3種。
變頻調速的優點是效率高, 不存在因調頻而帶來的附加轉差損耗; 調速范圍寬, 一般可達 20: 1; 特性硬, 調速精度高, 易實現無級調速。由于多數變頻器可以做到能量回饋, 啟動又相當于分級啟動, 所以啟、制動能耗少。舊設備改造時, 由于可以利用原籠型電動機, 對減少初投資特別有利。變頻調速可以根據不同負載要求賦予不同的協調控制方式。它特別適宜調節深度大的運行或啟動頻繁( 如開關控制) 的風機。此時可選比電動機功率小的調速裝置, 進行節能運行。
主要缺點是變頻器復雜, 不僅初投資大, 而且要求使用維護及管理技術水平高。
同步電動機調速控制同步電動機的轉速與交流電網頻率間保持嚴格關系, 即n= 60f / P。也就是說, 同步電動機調速只有唯一的改變電源頻率的方法。連續地改變電源頻率的大小, 就可以方便地實現無級調速。加設這種變頻裝置的同步電動機可以發展成無換向器電動機, 或稱晶閘管電動機, 它可分為直流式和交流式兩類。
直流式由同步電動機和晶閘管逆變器組成。通常采用交- 直- 交變頻器, 即先用晶閘管整流器將交流電變為直流電, 然后再通過晶閘管逆變器供電給電動機定繞組。
交流式由同步電動機和頻率變換器組成。電動機定子繞組由自控式工作的交- 交變頻器供電。上海寶鋼1號高爐鼓風機( 48MW) 就是采用這一方式調速的。
節能實例與效益分析風機采用液力耦合器的節能實例轉爐風機轉爐煉鋼生產循環中, 裝料、出鋼時產生的煙氣很少, 而吹氧冶煉時則生產大量煙氣, 因此要求排煙風機隨工藝流程變化風量。生產中, 風機高速和低速運轉時間大約各占一半。上鋼五廠使用YDT450型調速耦合器進行風量調節, 高速時風機功率323kW, 低速時僅105kW, 一年可節電約70萬kW#h( 改進工藝流程后節電量可增至110萬kW#h) 。以70萬kW#h計算, 電費按0. 5元/ kW#h計算, 折合人民幣35 萬元, 兩個月即可收回全部技術改造投資。 高爐除塵風機。
首鋼新2號高爐除塵風機, 每天平均有11 個生產循環, 所需風量各不相同。共使用兩臺 YOTC- 800調速耦合器, 可實現年節電334萬 kW#h, 占高爐總電耗的30%, 折合電費167萬元, 兩個月即可收回全部投資。 礦井通風機
大冶有色金屬公司豐山銅礦, 對所用的 400kW坑口抽風機采用耦合器調速, 以適應坑道作業對風量變化的需求, 年節電約20萬 kW#h, 折合電費10萬元。 紡織軸流通風機
紡織工業中, 通風機是確保車間具有適當溫度和濕度的重要設備。隨著季節的差別和晝夜溫度的變化, 對風機風量的要求是不同的。上海第九棉紡廠和南通第二棉紡廠, 在40kW 的空調軸流通風機上采用耦合器調速, 在每年約9個月的調風季節, 每臺風機年節電約7萬 kW#h, 折合人民幣3. 5萬元。
串級調速的節能實例國內對該調速方法的調速范圍要求不大, 動態性能要求不高, 且處于單象限運行的場合, 獲得廣泛應用。
其產品容量范圍是7~ 2500kW。某電廠90t/ h鍋爐引風機的額定功率為 340kW, 采用KGJF系列閘流管串級調速裝置, 鍋爐滿負荷工作時轉速n= 0. 7ne , 與原轉子串電阻調速方法相比, 可回收轉差功率57kW, 節電24. 7%。
鶴壁礦務局五礦鼓風機容量為1000kW, 每隔半小時滿、半風量交替一次, 采用串電阻調速時年耗電445萬kW#h, 采用串級調速時年耗電 384萬kW#h。兩者相比, 串級調速每年可多節電60萬kW#h。
青島國棉五廠選用青島整流器廠產品控制一臺40kW繞線轉子電動機, 驅動軸流通風機, 隨時間調整電動機轉速。與改造前采用的籠型電動機更換帶輪調速相比, 節電率為24%~ 2817%。
陜西國棉十廠將不調速電動機改為繞線轉子電動機配用串級調速裝置后, 實現了春秋兩季兩臺風機變速運行, 節電率達59%。
變頻調速裝置的節能實例某熱電廠的鍋爐引風機軸功率200kW, 白天負載高峰期, 基本運行在上限轉速的80%附近, 其它時間則多運行在上限轉速的50%附近, 年高峰工作時間3000h, 其它工作時間5000h。采用變頻調速裝置調節較擋板調節, 每年可節電79. 58萬kW#h。按電價0. 5元/ kW#h計算, 每年可節約電費39. 79萬元。
北京市新發地小區鍋爐房, 1999年第一期工程, 安裝兩臺20噸熱水鍋爐, 每臺爐配置 90kW引風機和55kW鼓風機各一臺。驅動風機的電動機全部變頻調速, 實際運行頻率經常在30Hz以下, 按每年運行135天計算, 每年可節能39. 8萬kW#h。按電價0. 5元/ kW#h計算, 每年節約電費19. 9萬元。
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