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空压机---高压变频器在煤气加压机中的节能应用

[打印] [关闭] 发布时间:[2010-01-11 00:00]

空压机---高压变频器在煤气加压机中的节能应用 

 
 
 
 
1.邯钢热力厂8万m3煤气站是邯钢三炼钢转炉煤气回收配套设施,回收的转炉煤气通过2台煤气加压机送往各用户,供用户使用。该煤气加压机为江阴产D1000-11型,流量为16.67m3/s,全压24.5kpa,配备850kW、10kV交流异步电机,工艺要求出口压力22~24kpa,流量60000m3/h。为了满足用户煤气的使用需要,选用了哈尔滨九洲产JZHICON-1A-10/060型变频器。 

2 新系统节电原理
2.1 异步感应电动机的转速由下式决定
n=(1-s)60f/p
式中:
n——电机转速;
s——电机转差率;
f——电源频率;
p——电机极对数。
改变式中任一参数均可改变电机转速。如使用串级调速装置改变转差率,制造极数不同极对数的电机以改变极对数,采用变频技术改变电源频率等。
2.2 风机调速控制节电原理
根据流体力学原理可知,风量Q与转速n成正比,压力H与转速n的二次方成正比,电机的轴功率P与转速n三次方成正比,即: 
Q/Q1=n/n1(1)
H/H1=(n/n1)2(2)
P/P1=(n/n1)3(3)
Q1:风机额定风量
n1:电机额定转速
P1:电机额定功率
H1:风机额定压力
由式(1)、(2)、(3)求得功率表达式
P/P1(Q/Q1)3(4)
设风机效率为一定,当风量降到Q1的80%时,即转速相应降到n1的80%时,由式(4)可求得其轴功率为
P轴=0.512*P1/ηF(5)
ηF:为风机的效率,当风量降到50%Q1时,即转速相应降到50%n1时,由式(4)可求得其轴功率为
P轴=0.125P1/ηF(6)
计算结果表明,当工艺要求减小风量时,如果使风机转速降低,不仅可满足工艺要求,而且使电机轴功率大幅降低,从而节省大量电力;如果采用人工调节阀门来减小风量,虽然也能达到工艺要求,但是电机转速没变,电机轴功率并未下降。根据理论计算,两者相比较,当Q降到额定Q1的80%时,转速控制方法比调节阀门节电近49%。当Q降到额定Q1的50%时,转速控制方法比调节阀门可节电达87.5%。通过以上理论计算表明了节电效果。
3 使用变频调速系统所取得的经济效益
3.1 节约电能
在系统正常运行状况下,电机频率在42.6Hz左右,电机功率维持在额定功率的41.6%左右。据此测算,该加压机年节电量超过2000000kW•h,按0.48元/kW•h计算,年节约人民币96万元以上。
3.2 提高了电机的效率和CosΦ值
变频器的使用,大幅度提高了电机的效率,使用该变频器后CosΦ值在0.96以上,大大高于传统的系统。
3.3 其他
据有关部门统计,在需改变流量控制场合,变频器节能幅度一般为30%~60%,并有以下特点:
(1)软启动功能。变频器具有软起动功能,起动时没有起动冲击电流,电流从零开始,根据转速提高电流,并逐渐上升,不管怎样都不超过额定电流,因此任何时间启动电机都没关系,可节省起动设备。
(2)变频器本身具备很强的保护功能和控制功能。通过对变频器的设定,可以方便地确定保护参数和控制要求,目前广泛使用的变频器属于交-直-交方式,矢量控制,是一种特别适用于风机泵类的变频器,有的变频器还带有PID调节功能和部分可编程功能,大大方便了用户的使用。

4 JZHICON-1A-10/060型变频器的优点
(1) 采用先进控制技术
JZHICON-1A系列高压变频器采用先进的功率单元串联叠波技术、空间矢量控制的正弦波PWM调制方法,内置PID调节器,可实现闭环运行,内置PLC,实现不同应用现场的灵活控制,具有本地、远程、上位机三种控制方式。
(2) 高质量的电源输入
输入侧隔离变压器二次线圈经过移相,为功率单元提供电源,相当于48脉冲二极管整流输入,消除了由单个功率单元所引起的谐波电流,大大抑制了网侧谐波的产生,无需安装输入滤波器并保护电源及周边设备免受谐波干扰。
(3) 完美的输出性能
单元串联脉宽调制叠波输出,10kV系列每相8个单元,大大削弱了输出谐波含量,输出波形接近完美的正弦波,无需输出滤波装置。
(4) 节能效果
传统加压机对管网流量、压力控制是通过人工调节出口阀门的开度,人为增加、减小管网风阻力,以减小、增加流量。电机始终以恒定转速运转。在本系统中,加压机的出口压力、流量变化是通过电机转速变化而调节的。

5.综上所述,虽然变频器初期投资大,但从长远来看,其经济效益十分明显。随着科学技术的发展,变频器必将得到更广泛的应用,性能价格比更能为用户所接受。 
 
 



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