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负压风机厂家研究引风机变频调速节能技术电气行业发展路遇七大问
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高压交流变频调速技术是一种主要用于交流电动机的变频调速技术,其技术和性能胜过其它任何一种调速方式(如降压调速、变极调速等。315KW引风机日常运行风量调节为入口挡板调节方式,入口挡板开度最大不到70%左右,该方式不能及时调节,运行效率低,节流损失大,电机启动时会产生5～7倍的冲击电流,对电机造成损害。为此,采用变频调节方式对风机工程进行改造,将1#引风机改为变频驱动,风量由手动给定4～20mA信号调节,以减少溢流和节流损失,提高工程运行的经济性。
一、引风机变频调速节能技术
(1)节能原理。当采用变频调速时,可以按需要升降电机转速,改变风机的性能曲线,使风机的额定参数满足工艺要求,根据风机的相似定律,变速前后风量、风压、功率与转速之间的关系为:Q1/Q2=N1/N2;H1/H2=(N1/N2)2;P1/P2=(N1/N2)3
式中:Q1、H1、P1—风机在N1转速时的风量、风压、功率;Q2、H2、P2—风机在N2转速时相似工况下的风量、风压、功率。
假如转速降低一半,即:N2/N1=1/2,则P2/P1=1/8,可见降低转速能大大降低轴功率达到节能的目的。当转速由N1降为N2时,风机的额定工作参数Q、H、P都降低了。也就是说当转速降低时,额定工作参数相应降低,但效率不会降低,有时甚至会提高。因此在满足操作要求的前提下,风机仍能在同样甚至更高的效率下工作。降低了转速,风量就不再用关小风门来控制,风门始终处于全开状态,避免了由于关小风门引起的风力损失增加,也就避免了总效率的下降,确保了能源的充分利用。当采用变频调速时,50Hz满载时功率因数为接近1,工作电流比电机额定电流值要低,这是由于变频装置的内滤波电容产生的改善功率因数的作用,可以为电网节约容量20%左右。
(2)挡板控制。挡板调节就是利用改变管道阀门的开度,来调节风机的流量。挡板调节时,风机的功率基本不变,风机的性能曲线不变,而管道阻力特性曲线发生变化,风机的性能曲线与新的管道阻力特性曲线的交点处就是新的工作点。(见图1)
(3)变频控制。变频调节就是利用改变性能曲线方法来改变工作点,变速调节中没有附加阻力,是比较理想的一种调节方法。通过变频器改变电源的工作频率,从而实现对交流电机的无级调速。风机采用变速调节时,其效率几乎不变,流量随转速按一次方规律变化,而轴功率按三次方规律变化。同时采用变频调节,可以降低泵和风机的噪声,减轻磨损,延长使用寿命。(见图2)。
二、节能分析计算
(1)变频调速工程回路。见图3。6KV电源经变频装置输入接触器KM1到高压变频调速装置,变频装置输出经出线接触器KM5送至电动机1;或6KV电源经变频装置输入接触器KM2到高压变频调速装置,变频装置输出经出线接触器KM6送至电动机2;6KV电源还可以经旁路接触器KM3和KM4直接起动电动机1和电动机2。
(2)互锁。接触器KM1和KM2互相闭锁,即KM1和KM2不能同时闭合;接触器KM5和接触器KM6互相闭锁,即KM5和KM6不能同时闭合;接触器KM5和接触器KM3互相闭锁,即KM5和KM3不能同时闭合;接触器KM6和接触器KM4互相闭锁,即KM6和KM4不能同时闭合;接触器KM1和接触器KM6互相闭锁,即KM1和KM6不能同时闭合;接触器KM2和接触器KM5互相闭锁,即KM2和KM5不能同时闭合;
(3)节能效果分析计算。由于在运行过程中,炉侧需根据机组负荷变化的要求调整风机完成过程控制量的调节,且风机运行性能指标一致,可以对引风机运行数据分别合并处理,并且采用流量百分比和挡板开度之间关系的变化趋势曲线对引风机的变频功耗进行计算。Pd:电动机功率;U:电动机输入电压6kV;I:电动机输入电流28 A;COSφ:功率因数0.85。计算公式:Pd=1.732×U×I×COSφ;①单台工频功耗计算。Pd=1.732×6×28×0.85=247.33(kW)(包含管道缩口及挡板节流损失)。②单台变频功耗计算。根据流体力学原理,风机风量与电机转速及电机功率存在一定的关系:Q1/Q2=n1/n2;H1/H2=(n1/n2)2;P1/P2=(n1/n2)3。其中:Q1实际流量,Q2额定流量,Q为风量;H为风压;P为电机轴功率;n为电机转速;将现场运行数据代入P1/P2=( Q1/Q2)3,得(85000/188730)3=P1/315,p1=28.67KW;变频器网侧功耗Pb=P1/ηb=28.67/0.92=31.16KW;单台计算节电率:(ΔP/ Pd)*100%=(247.33-31.16/247.33)=87%;单台实现节电率:变频运行时电动机平均电流Ig为12A。1-(Ib/Is)*100%=1-(12/28)=57%;变频改造后的效益:年节约电量=引风机台数*单台变频节电率*单台工频功率*年运行小时=57%*247.33*5400=761281.74(KWh)。按工厂0.5717元/kWh计算,每年可节约电费761281.74*0.5717=435224.7元
三、结束语
高压变频装置在二甲醇引风机上的应用,可实现电机软启动,延长电机使用寿命,引风机挡板全开,减少风道振动与磨损。2009年对一甲醇转化250KW引风机安装高压变频调速工程后,目前设备运转状况良好,年可节约电能34万元,节能效果明显。
参考文献:
[1] 吴忠智 黄立培.调速用变频器及配套设备选用指南[M].机械工业出版社,2001.
改革开放以来，我国电气装备制造业取得了巨大成就，为电力、冶金、石化、交通等行业，以及重大基础设施提供了大量发电、输电、供配电和工业用电装备等，为国民经济发展，做出了重要贡献。电力建设有力地支持了国民经济的快速健康发展。
近几年来，我国电力工业超常规发展，每年装机容量超过6000万千瓦，30万千瓦、60万千瓦亚临界火电机组成为我国电网的主力机组。目前，我国30万千瓦、60万千瓦的火力发电机组，70万千瓦的水力发电机组，在国际招标中中标成功率大于90%以上。
我认为，这几年电力工业之所以能飞速发展，其重要原因是，为中国电力市场提供的火力发电设备主要立足于国内生产。这一观点得到国内各发电公司以及电厂老总们的认同。今天电气制造企业的国内用户率已达到75%以上。
我国的哈尔滨、上海、东方等发电设备行业领军企业，其产品的性能价格比很有优势。我接触到的美国通用电气公司、法国阿尔斯通公司及日本三菱重工、日立、东芝等公司驻中国的首席代表，他们也承认这种观点的正确性。他们都表示，中国通过引进、消化、吸收、优化、再创新，现在生产出的30万千瓦、60万千瓦亚临界火电机组，以及60万千瓦的超临界火电机组，技术成熟，已形成规模化生产，在性能上已接近或已经达到国际水平，在价格上也占尽优势，实在无法竞争。
当年，三峡工程左岸的14台/70万千瓦混流式水轮发电机组是以外方为主，中方承担分包任务。通过引进、消化、吸收、优化、再创新的过程之后，右岸12台机组则是通过国际公平、公开、公正竞标，形成了以中方为主，中方承担了大部分独立承包任务。目前，中国哈尔滨电机、东方电机企业在转轮模型参数及软件仿真工程、硬件制造上已经掌握了核心技术。现在西部开工建设的金沙江、向家坝、溪洛渡、白鹤滩、小湾等大型水电站，需要提供的70万千瓦容量的整套水电机组90%以上分别由哈尔滨电机、四川东方电机中标。
核电站的建设，由适度发展向积极发展过渡，给电气装备制造业提供了极为有力的发展机遇。秦山一期、二期和出口巴基斯坦核电站的成功运行，证明我国具备自主设计、自主制造大型核电站的能力。核电站设备国产化率由初期的50%提高到70%以上。
除此之外的其他产品，如超高压输变电设备、中压供配电设备等相当部分的产品，基本都可以立足于国内制造。由于提供设备立足国内，我国电气装备制造业的能力和水平有了较大提高，形成较为完整的电气工业制造体系。这些成就有目共睹。在总结经验、肯定成绩的同时，需要保持清醒的头脑，冷静地思考一下，反思一下，有没有问题，问题在哪里，差距在哪里，我认为有以下七个方面值得注意。
更新装备是关键
电力工业近三年来连续超常规发展，2005年企业生产量达到8600万千瓦，装机容量接近7000万千瓦。专家们预测，估计到2008年电力供需矛盾就会得到缓和，大体平衡。换句话说，2008年开始，哈尔滨、上海、东方三个动力基地，就不可能每年生产量超过2000万千瓦。实际上按2005年产量分析，其中30%~40%的加工量是依赖国外发电设备制造厂家来加工分包完成的，国内制造能力大约在4500万~5000万千瓦之间。这样的能力到2008年以后，我认为基本可以满足电力工业发展的需求。这就提请各制造厂家，下一步工厂改造主要重点是在工艺创新———更新装备上加大投入，而不是再花巨资去大规模建设厂房，换句话说，就是要用优良装备生产出高性能、高可靠性的产品。
积极拓展国际市场我们的工厂要面向两个市场，即国内市场和国际市场。也就是说，生产的产品，既要满足国内电力市场的需求，还要面向世界市场———立足国内，走向世界。近几年来，有的工厂十分注意这个问题，下大力气开拓国际市场，用积极的态度争取在国际招标中中标。去年山东电力建设集团用总承包的方式在印度项目国际招标中赢得9台13.5万千瓦火电机组中标交钥匙工程，合计6亿多美元。天威、沈阳、西安变压器有限公司的领导在承揽国际项目中，遇到生产能力矛盾时，宁可放弃国内技术上一般变压器的任务，也要下狠心，以合理的价格拿下出口大容量变压器的订单。去年这三家公司研制出容量最大的变压器出口到美国，经过半年多运行实践证明，其产品性能优良，运行可靠，且后续项目不断增加。
质量控制贯穿始终
始终要把质量放在第一位。质量控制，质量保证，是在生产过程中来进行的，始终贯穿于生产全过程。加工零件到哪里，质量控制就到哪里；零件到哪里，质量控制卡就到哪里。
现在，我国电力工业处在发展大电厂、大容量、高参数、超高压、高可靠性、高度自动化的新阶段。历史的经验要记住，80年代初我国引进了30万千瓦、60万千瓦亚临界机组，承担引进任务企业的领导、职工和电力工业的领导、职工经过将近10~15年时间的努力，才取得今天主要产品立足国内生产的辉煌成果。现在建设大电厂为了节约一次能源，提高一次能源的综合利用效率，通过主蒸汽的压力和温度来提高锅炉的热效率，降低供电煤耗，这是目前世界上最先进的燃煤发电技术。今后，绝大多数的电厂将采用超临界或超超临界机组。因此，制造工厂必须注意，既要努力保证每个零件、每道工序过程中的质量，做到一丝不苟，又要经常了解收集超临界或超超临界机组在运行中出现的各种问题，掌握信息，提出对策，服务到现场，及时消除隐患及缺陷，保证机组稳发满发。提高可靠性，提高适应性。
下力气开发新能源
实行产品多元化，研发新能源发电设备。风电是再生能源，不需要燃料，不污染，不占耕地，运行成本低。截至2005年全国风力发电装机容量已经达到128万千瓦，国家发改委提出了2006~2020年风电发展目标，到2010年全国风力发电装机容量累计将达到500万千瓦，到2020年全国风力发电装机容量将累计达到3000万千瓦。从这个数字可以看出，风力发电前景广阔。它是一种清洁干净的能源。哈尔滨电机有限公司已经制造出拥有自主知识产权的1.2兆瓦风力发电机组。该机组采用直驱式变速恒频发电机结构，用以取代传统的齿轮箱结构，在产品性能上处于国际领先水平。湘潭电机集团、株洲研究所也相继研制出1.2兆瓦的风力发电机，并且进入商业性运行。除风机以外，我建议其他企业可因地制宜、因厂制宜发展太阳能发电、生物质发电，在节能节电上多下些功夫。天威变压器公司在生产太阳能硅极、电池组片上已经创造了奇迹。
加大研发增强竞争力
我国应发展行业内有影响的具有国际竞争力的大型集团股份有限公司。2005年中国500家最大企业集团中，属电气工业领域的只有20家，仅占4%。这个数字和电气工业突飞猛进的发展状况是不相称的。因此，每个集团，应集中优势兵力，建立工程技术中心，花两三年时间出一批应用科技成果。我认为，一部分科研经费除集团投入以外，国家财政应给予重点倾斜政策，重点支持，重点扶植。对于这个问题，国家发改委应相应制定政策，不然企业是创新主体，只能是一句空话。
我们现在的问题是，新产品、新工艺、新技术的研发资金投入严重不足，拥有自主知识产权的技术成果和自主设计的产品数量少，电气工业的许多装备在国际竞争中仍然处于弱势地位。
官产学研结合扶植中小企业扶植中小企业，尽快提高自主创新能力。全国中小企业千万家，他们在国民经济中发挥了十分重要的作用。德国、日本提供的经验证明，不要忽视中小企业的作用。现在的问题是，我们国内的大部分中小企业自主创新能力十分薄弱，不少工厂只能靠向研究所买图纸来生产产品，且企业规模小，生产出的产品中低档居多。
从中央到地方，企业是创新的主体已经逐渐形成共识。如何做到这一点，即将创新主体落实到企业，我个人认为，可参照目前国内的成熟经验，鼓励官产学研结合，政府起引导作用，把高校、研究所组织起来，将研究的成果转让给中小企业，从而形成拳头，形成力量，迅速将科研成果转化为生产力。
树立民族品牌打造民族工业
提倡制造民族品牌，为祖国争光。现在外国人看好中国市场，加速资本流动，到中国来投资，投资的目的就是要赚钱。一些地方政府为了考虑招商引资，增资扩股，增加资金，这个心情是可以理解的，总体讲，符合中央继续改革开放的政策，符合经济全球化的战略方针，但也出现值得思考的一些问题。
一些地方只注意引资招商，却不注意保护民族工业利益，树立中华民族品牌理念。有些电气公司的产品质量优良，市场销售兴旺，这样的企业却硬让外国人来控股，使外国人利用中国的品牌在市场上销售获利，这种现象我认为不能提倡，要加以区别对待。
提高企业竞争力，就要具备竞争的优势，主要表现在三个方面：品牌优势、技术优势、价格优势。国家电网“十一五”发展战略表明，国家将要投入近万亿元用于加强城市和农村电网建设。需求旺盛的国内输配电市场为国内厂家带来前所未有的发展机遇，用户要求制造厂家提供高可靠性、高水平的高中低压开关设备。针对这些要求，对照我们目前生产的电工产品，不难发现，仍有相当一部分产品能源消耗大，污染严重，其单位产值能耗远高于国际先进水平，污染也远高于发达国家。而且产品以中低档为主，附加值不高。
特别是中低压开关产品在国家电网建设中使用量大面广，市场需求尤其旺盛。企业应做好市场调研，开发智能化的电器产品，即所研制的产品要渗入计算机技术、数字化控制技术、微电子技术、传感器技术、通信（网络技术）电力电子技术等，向集约化、分散化、数字化、工程化、模块化、
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