高压永磁同步变频电机在风机系统节能应用.pdf
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1、30.使用与维护使用与维护第41卷2 0 2 3年第4期(总第2 2 6 期)高压永磁同步变频电机在风机系统节能应用梁鑫鑫,贺圣茗,王成玉,毕研雷1,袁陆陆1,陈义云(1日照钢铁有限公司;2 汉威广园(广州)机械设备有限公司,山东日照2 7 6 8 0 0)【摘要】本文根据风机变频运行特性曲线特点及永磁同步变频电机节电理论的计算结果,以水泥产线循环风机系统节能改造应用为实例,采用了“变频器+高压永磁同步变频电机”双重节能改造方案,有效降低了能源消耗,起到更好的节能效果,可在风机节能系统中推广应用。【关键词】变频器;永磁同步变频电机;改造方案;节能Application of High-volt
2、age Permanent Magnetic Synchronous VariableFrequency Motor in the Fan System Energy-savingLiang Xinxin,He Shengming,Wang Chengyu,Bi Yanlei,Yuan Lulu,Chen Yiyun(1 Rizhao Iron and Steel Co.,Ltd.;2 Hanwei Goyo(Guangzhou)Mechanical Equipment Co.,Ltd.,RizhaoShandong 276800)Abstract According to the chara
3、cteristics of the fan s variable frequency operation characteristic curve and thecalculation results of the power saving theory of permanent magnetic synchronous variable frequency motor,this paper takes theapplication of energy-saving transformation of cement production line circulating fan system
4、as an example,and adopts the dualenergy-saving transformation scheme of“frequency converter+high-voltage permanent magnetic synchronous variablefrequency motor,which effectively reduces energy consumption and plays a better energy-saving effect,and can be popularizedand applied in the fan energy-sav
5、ing system.Key Words frequency converter;permanent magnetic synchronous variable frequency motor;transformation scheme;energy-saving1前言工业节能在整个工艺流程中,最大限度地利用能源,提高产品产量、质量,制造节能型装备。企业的风机选型一般按照风机满负荷工作需用量来选型,但往往在正常生产的过程中风机并非处于满负荷运转状态,而是通过调节风门开度调节风机风量,达到改变流量的目的。不管负荷如何变化,风机均维持在最高转速运行,故浪费电量很严重,因此对风机进行节能改造是很有必
6、要的。风机系统变频改造在工业中应用比较广泛,采用风机系统变频化手段取消风机阀门的风量调节方式,同时也可将原有工频运行的三相异步电机改造为永磁同步变频电机,这样不仅降低了能源消耗,也大大提高了设备运行性能,从而达到节约电能的效果。2节能原理及节能计算2.1变频风机运行时的特点采用变频器调速控制,通过改变风机的转速,从而改变风机风量以适应生产工艺的需要。风机变频运行特性曲线见图1。P4R.P.R.AR.EDBCFHF3Q.Q.Q.Q风量值/(mh)图1风机变频运行特性曲线图1中F、F、F为风机压力与风量关系曲线;R.、R、R.为管网阻力与风量关系曲线;n1、n2、n,为风机效率曲线;A、E、B、C
7、、D、F为31使用与维护第41卷2 0 2 3年第4期(总第2 2 6 期)工作点,坐标轴之间与坐标轴面积为电机功率能耗。(1)F、F是指F性能曲线下方偏左的一系列曲线族,即随着工作频率的变化,(Q-p)性能曲线就沿着管网阻力曲线向左下方滑动形成不同的(Q-p)曲线族F.。(2)F变化时,工作点A、E、B也分别沿着管网阻力曲线R,R,R.变化到C、D、F。效率曲线,也随着向左推移,并且形成高效扇形区。(3)随着频率F的降低,当管网阻力一定时(假设为R.),变频运行风机的出口压力逐渐降低为P-D或D-G,变频后流量从Q.快速减少为Q,工作点G的所需要的扬程也随着降低。而频率增加时,风机的出口压力
8、也上升,使流量Q也增加,直至到Q。如果要继续增加流量,此时必须把挡风板全部打开,流量最大可以达到Q,此时要防止工频风机过载。由此可见,改变电机转速相当于改变风机的压力与流量的关系,不改变管网的阻抗特性,但随着转速的降低,风机的特性曲线下移,电机能耗随之降低。变频运行时,频率不能调的过低,因为过低的频率运行,将满足不了工艺要求。2.2永磁同步变频电机节能特点高压永磁同步变频电机具有结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高等特点,在变频矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的调速或定位控制,高压永磁同步变频电机较普通高压三相异步电机相比,其运行参数如下:功率因数达0.9 6 0.9 9;额
9、定效率可提高1.5%9%;高压电机系统节能提高4%15%;运行电流可降低10%14%。2.3变频改造节能计算水泥产线循环风机为水泥粉状物料输送提供风量动力,风量大小通过阀门进行调节,电机采用转子串水阻柜启动方式。生产过程中循环风机阀门开度仅开到31%40%的范围,循环风机电机就处于满负荷运行状态,存在大量浪费电能的问题,故采用“变频器+高压永磁同步变频电机”双重节能方式,以降低能源消耗。节能计算如下:(1)变频改造节能计算以水泥产线循环风机电机运行参数为例,额定电压U为10 kV,运行电流I为39 A,功率因数cos为0.8,电机额定效率na为0.9 5,水泥循环风机电机的实际输出功率P为:P
10、=/3 Ulcos n a=1.732 10 39 0.8 0.95=513.36kW电动机的输出功率即循环风机的输人功率,联轴器的传动效率n,按照0.9 8 计算则风机输人功率P,为:P=P m,=513.36 0.98=503.09 kW根据现场电动机运行时风门开度为40%,风机实际流量与风机额定流量比值K取经验值为0.975,节电率入为:K3入=0.5 100%15%0.25+0.75K2风机节电量为:N=P=50 3.0 9 15%=7 5.46 k W(2)高压永磁同步变频电机改造节能计算:高压永磁同步变频电机较普通高压三相异步电机节能可提升至4%15%,考虑风机系统并非满负荷运转,
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