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在锅炉供暖系统的原理及变频技术在其的应用分

发布时间:2019-01-04 20:05

        

 

 

 

     

  烟台热电厂热力总公司1999年在对供热管路轮回水泵(160KW)和自备的一台汽锅进行了变频革新(汽锅鼓风机22KW,引风机15KW,炉排电机3.7KW),为提高汽锅风量的节制程度,又能到达节能的结果,决定用变频调速体例对此进行革新。针对160KW轮回水泵,本来因水泵不断高速运行,时间一长,因日常普通轴承磨损较大,毛病率较高,同时白日和早晨因温度差别较大,供热量也分歧,必要通过人工调理阀门的开度来调理热水的供应量,很贫苦,同时形成了电能的华侈。公司决定对此也进行革新。

  在革新轮回水泵时,采用了压力传感器检测管网的压力,通过PID调理给出模仿信号节制变频器,变频器给出必然的电压和频次给160KW的水泵,来调理泵的转速和输出功率,构成一个闭环反馈体系来维持管网的压力不变。

  因为供火汽锅体系中的风机、水泵负载转矩与转速的平方成反比,轴功率与转速的立方成反比,采用交换变频调速节制风机、水泵流量取代保守阀门、挡板节制流量,能够大大节流该类负载的驱动电机的耗电量,到达节能的目标,若是遍及采用交换变频调速,均匀节电率在30%摆布。用变频器启动风机、水泵等电动机,因为变频器内部拥有矢量转矩节制手艺,包管了电机优良的启动机能,实现电机软启动,无效地制约了电机的启动电流,较着低落电机启动噪声。同时,电机的软启动避免了屡次的工频启动对风机、水泵等大电机的打击,无效地庇护设施,耽误设施利用寿命。

  由此可见,其节能结果很是光明显显。 目前,变频调速手艺己逐步为很多企业所意识和接管,跟着这项手艺的不竭成长和完美,它必将获得愈加普遍的使用,也必将为意识和接管它的企业带来可观的经济效益。

  图1给出了风机中风门调理和变频调速二种节制体例下风路的压力-风量(H-Q)关系及功率一风量(P一Q)关系。此中,曲线是风机在额定转速下的H-Q曲线是风机在某一较低速率下的H-Q曲线是风门开度最大时的H-Q曲线是风机在某一较小开度下的H-Q曲线。能够看出,当现实工况风量由Qi降落到Qz时,若是在风机以额定转速运行的前提调理风门开度,则工况点沿曲线由A点移到B点;若是在风门开度最大的前提下用变频器调理风机的转速,则工况点沿曲线由A点移到C点。明显,B点与C点的风量不异,但C点的压力要比B点压力小得多。因而,风机在变频调速运转体例下,风机转速可大大低落,节能结果较着。

  因为变频调速能够实现电机无级调速,拥有异步电机调压调速和串级调速无可对比的优胜性,在汽锅体系中获得普遍的使用。变频调速在供热汽锅体系中次要使用在风机调速和水泵调速。 凡是在汽锅燃烧体系中,按照出产必要对风速、风量、温度等目标进行节制和调理以适使用户要乞降运转工况。而最常用的节制手段则是调理风门、挡板开度的巨细来调解受控对象。如许,非论出产的需求巨细,风机都要全速运行,而运转工况的变迁则使得能量以风门、挡板的节省丧失耗损掉了。在出产历程中,不只节制精度遭到制约,并且还形成大量的能源华侈和设施损耗。从而导致出产本钱添加,设施利用寿命缩短,设施维护、维修用度高居不下。 在供火汽锅体系中带有轮回泵、补水泵等水泵类设施,按照分歧的出产需求往往采用调解阀、回流阀、截止阀等节省设施进行流量、压力、水位等信号的节制。如许,不只形成大量的能源华侈,管路、阀门等密封机能的粉碎,还加快了泵腔、阀体的磨损和汽蚀,严峻时损坏设施而影响出产。

  跟着都会扶植的敏捷成长,我国北方地域冬季城墟市中供暖成为都会当代化一定采纳的步调。而供暖面积的不竭扩大,使若何科学无效地节制和办理供暖体系,提高供暖的经济效益和社会效益,成为急需处理的主要课题。在供暖体系中,汽锅房供暖所占比例很大,据对我国北方地域29个大中都会近3,5亿平方米的供暖查询造访,汽锅供暖占84%,热力供暖占12%,其他供暖占4%.在此后相当长的时间内,集中热力供暖是成长趋向,但无奈代替汽锅供暖的支流职位地方。

  变频调速使用于汽锅体系的风机和水泵等电机的主动节制中,其节能结果较着。本节将以风机节能为例,细致阐发其节能结果。水泵的节能阐发雷同,限于篇幅,不再赘述。 由流体力学的根基定律可知:风机、泵类设施均属平方转矩负载,其转速。与流量Q,压力H以及轴功率P拥有如下关系:Qn, Hn2, Pn3;即流量与转速成反比,压力与转速的平方成反比,轴功率与转速的立方成反比。

  总之,变频调速以其高效率,低能耗,不变性幸亏汽锅供暖,水泵调速方面获得越来越多的使用,值得在社会各行各业推广。

  通过转变电动机事情电源频次到达转变电机转速的目标。变频器就是基于上述道理采用交不断一交电源变换手艺,集电力电子、微电脑节制等手艺于一身的分析性电气产物。

  革新后电机和泵的转速能够按照所需压力主动降下来,轴承和其他机器部件维修量也大大低落,毛病停机率降落64%. 最环节的是通过这种体例能耗降落到了本来的57%,节能率到达43%, 供热不变遭到社区住民的好评。

  当风量削减电机转速降落时,其电机输入功率敏捷低落。如风量降落到80%,电机转速也降落到80%,其电机的轴功率则降落到额定功率的51%;若风量降落到50%,则电机轴功率则为现实功率的14%摆布。因而节电潜力是很大的。这个事理同样适合于供水的轮回水泵。因而对风量流量调理范畴很大的风机水泵,采用调速节制代替风门,阀门调理,是实现节能的无效路子。

  目前,跟着大规模集成电路和微电子手艺的成长,变频调速手艺曾经成长为一项成熟的交换调速手艺。变频调速器作为该手艺的次要使用产物颠末几代手艺更新,己日趋完美,可以大概顺应较为顽劣的工业出产情况,_目。能供给较为完美的节制功效,能餍足各类出产设一备异步电动机调速的要求。 变频调速手艺的根基道理是按照电机转速与事情电源输入频次成反比的关系:

  对付供火汽锅来讲,次要的能源耗损就是煤的耗损和电能的耗损,因而如何提高煤的燃烧效率和电能的操纵效率成为企业节能降耗的主要体例和路子。

  由上表能够看出。每吨蒸汽减罕用煤29公斤,吨蒸汽耗煤削减12.5%,每月节煤47.9吨。经济效益光明显显。

  若是按整年运转7000小时计较,此中80%风量运转5000小时;60%风量运转2000小时,则整年节能

  速率节制的方式良多,此中变频调速近些年来越来越普遍的在该范畴获得使用:①效率高,没有因调速带来的附加转差损耗;②调速范畴大,精度高,无级调速;③带多种模仿量输入输出节制接口,容易实现和谐理制和闭关键制;④因为采用V/F模式,出格适合于通俗的鼠笼式电机配套利用,因而用此方式对旧设施革新,既连结了原电机的布局简略,靠得住耐用,维护便利的长处,又能到达节能光明显显的结果,是风机水泵交换调速节电的较抱负方式。

  曲线为变频节制体例下的p-Q曲线为风门调理体例下的p-Q曲线。能够看出,在不异的风量下,变频节制体例比风门调理体例能耗更小,二者之差可由下述经验公式[}n]暗示: P=[0.4+0.6Q/Qe-(Q/Qe)3]Pe

  理论优势机风量(Q),风压(H)与电机转速(N),电机的功率(P)成以下关系:

  目前,风机、泵类设施大都采用异步电动机间接驱动的体例运转,具有启动电流大、机器打击、电气庇护特征差等错误真理。不只影响设施利用寿命,并且当负载呈现机器毛病时不克不迭霎时动作庇护设施,时常呈现泵损坏同时电机也被销毁的征象。 近年来,出于节能的火急必要和对供暖品质不竭提高的要求,加之采用变频调速器(简称变频器)易操作、免维护、节制精度高,并能够实现高功效化等特点,因此采用变频器驱动的方案起头逐渐代替风门、挡板、阀门的节制方案。用变频器来对异步交换电动机调速,是八十年代末敏捷成长成熟的一项高新手艺。它的长处是:调速的机器特征好,调速范畴广,调解特征曲线滑润,能够实现持续、安稳的调速,特别当它使用于风机、水泵等大容量负载时,可得到光明显显的节能结果。

  在汽锅供暖体系中,次要有风量调理风机,轮回水泵,给煤电机等用电设施。此中风机次要调理进风量的巨细,风量调理过大,氛围含氧量超标,那就华侈了热能,风量调理过少,煤渣残留碳粉过多,又华侈了煤。因而为提高节制程度,包管氛围含氧量和煤渣残留碳粉达标,必需对风量进行无效调理,调理体例必需便利,活络,靠得住。以往调理风量的巨细都是通过调理风门的开度来实现的,这种体例非论是人工调理仍是机器主动化仪表调理都有相当一部门的电能转换机器能耗损在风门的阻力上,无奈到达节能的目标。

  由表能够看出,改用变频调速后,每吨蒸汽接电5度,吨蒸汽耗电降落38.5%(分析节电率)全月共节电=13.14*1651.5-13480=8220度,整年蒸汽总耗量18720吨,整年可节电93604度。

              

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