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为节能降耗,尤其是降低泵和风机等耗电量较大的设备在工况变化时的耗电量,提高企业经济效益,推动节能减排,促进能源可持续发展,2009 年某火电厂将19 台6kV 电机驱动、总容量7410kW 的水泵、风机进行了变频改造,技改后节电效果显著,在节能与环保方面均获益匪浅。
一、风机(水泵)高压变频基本原理
一些泵(风机)经常不在设计工况下运行,为满足新工况要求,同时保证电机不过载,只能靠关小泵出口阀门来调节泵的运行。水泵经关阀调节后,在小流量、高扬程(与原工况相对比)的工况下运行,泵管压差增大,单耗增高。如下图一所示。假设水泵原来在工况点B 运行时,出口阀门处于全开状态,出水流量为QB,扬程为HB,如果想减少注水量,下降为QA,水泵在没有安装任何调整装置的情况下,只能通过关阀调节使出水量保持在QA,那么就有QA*(HA-HB )的功损失在出口阀门上,这样,不仅浪费了大量电能,而且出口阀门长期在水流冲击作用下故障增多,寿命缩短。
如图三所示为泵的典型的工作曲线,AB 是泵的性能曲线,与额定系统压力曲线OB 相匹配,在B 点可以得到额定压力下的额定流量,在该点泵有最高的效率,关闭阀门可控制流量,当流量减小时,泵分别工作在P、Q、R、S 点,此时泵需要在很高的压差下工作,因此泵的的能量输出比实际系统需要多得多,多余的能量在阀上表现为热量损耗,并被液体流动时带走。用泵的输出能量除以泵的效率,可以求得对泵的总输入能量。用调节阀控制减小流量,能量损失相当大。
利用变频器调速,使电动机驱动泵在可变速情况下工作,要使得泵的特性曲线与系统在任何流量条件下的需要相匹配,流量与电机转速成正比,产生的压差与速度的平方成正比,因此可得一组特性曲线,如图四所示,无级变频调速后可得到AB ~ CD 无数条水泵特性曲线,管路特性曲线与ABDC 形成的阴影带任何一个交点,都可作为工况点与外网水量变化相适应,在较小的扬程下达到P、Q、R、S 点所对应的流量,而且只损失很少的能量,其节能效果相当可观。
二、风机(水泵)改造技术方案
从经济性考虑,对800 ~ 1000KW 以上的风机、水泵,采用6KV或10KV 直接高- 高方式的高压变频器;对于400 ~ 800KW 功率等级,采用6KV/660V 进线变压器,660V 变频器以及660V 电动机;对于400KW 以下功率等级,采用高- 低- 低方案,即采用6KV/380V进线降压变压器,380V 级变频器及380V 电动机。
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