摘要：本文介紹了英威騰高壓變頻器在中國(guó)石化儀征化纖股份有限公司熱電廠(chǎng)給水泵和引風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用，經(jīng)實(shí)際運(yùn)行分析，變頻改造不僅獲得了很好的經(jīng)濟(jì)效益，而且對(duì)工藝有很大的改善。
關(guān)鍵詞：高壓變頻器 熱電 水泵 風(fēng)機(jī)
Abstract：This paper introduces application of INVT high-voltage inverter on pump and fan in Sinopec Yizhen chemical fibre company thermal center. The analysis of the actual operation shows that frequency transformation was not only a goodeconomic benefits, but also technology has greatly improved.
Key words：High-voltage inverter Thermal Pump Fan
1引言
中國(guó)石化儀征化纖股份有限公司是目前我國(guó)最大的現(xiàn)代化化纖和化纖原料生產(chǎn)基地，集團(tuán)是世界第四大聚酯生產(chǎn)商。儀化熱電生產(chǎn)中心作為儀化公司的主要?jiǎng)恿ιa(chǎn)廠(chǎng)，擔(dān)負(fù)著向廠(chǎng)區(qū)生產(chǎn)裝置供電、供汽、供熱的任務(wù)。
目前，熱電廠(chǎng)總計(jì)裝有6臺(tái)25MW燃煤發(fā)電機(jī)組，有4臺(tái)高壓給水泵通過(guò)共用母管向鍋爐給水，同時(shí)每臺(tái)機(jī)組均裝有2臺(tái)高壓引風(fēng)機(jī)和2臺(tái)高壓送風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)和水泵都采用定速驅(qū)動(dòng)，這種定速驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)采用入口風(fēng)門(mén)、水泵采用出口閥門(mén)調(diào)節(jié)流量，由于工程設(shè)計(jì)裕量偏大，這樣的調(diào)節(jié)方式似乎僅僅改變了通道的流通阻力，而驅(qū)動(dòng)源的輸出功率沒(méi)有改變，因此節(jié)流損失嚴(yán)重，造成極大的能源浪費(fèi)。
為了提高生產(chǎn)工藝，完成節(jié)能減排目標(biāo)，熱電中心決定加快對(duì)其發(fā)電機(jī)組實(shí)施改造的步伐，選用英威騰CHH100高壓變頻器對(duì)其熱電機(jī)組4#給水泵、1#~6#引風(fēng)機(jī)實(shí)施變頻改造實(shí)施改造，設(shè)備自投運(yùn)以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，節(jié)能效果明顯。
2系統(tǒng)改造方案可行性分析
（1）現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)：
通過(guò)實(shí)地考察，并與儀化設(shè)備處員工多次充分交流、交換意見(jiàn)，本著投資效益最大化原則，決定對(duì)其4#給水泵、1#-~6#引風(fēng)機(jī)實(shí)施變頻改造?，F(xiàn)場(chǎng)采集給水泵、引風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)如表1和表2所示
表1 給水泵電機(jī)參數(shù)
|
電機(jī)型號(hào) |
YK2240-2/1060 |
|
額定功率 |
2240 kW |
|
額定電壓 |
6 kV |
|
額定電流 |
|
|
功率因數(shù) |
0.84 |
|
實(shí)際運(yùn)行電流 |
|
表2 引風(fēng)機(jī)電機(jī)參數(shù)
|
電機(jī)型號(hào) |
YKK450-8 |
|
額定功率 |
250 kW |
|
額定電壓 |
6 kV |
|
額定電流 |
|
|
功率因數(shù) |
0.83 |
|
實(shí)際運(yùn)行電流 |
|
（2）節(jié)電原理分析
風(fēng)機(jī)和水泵的壓力和流量關(guān)系如圖1所示，在正常工況下，負(fù)載工作在A點(diǎn)，此時(shí)管網(wǎng)的流量、壓力分別為Q1、H1；如果電機(jī)仍然按n1速度定速運(yùn)行，用閥門(mén)將流量調(diào)節(jié)為Q2時(shí)，由于閥門(mén)的截流作用，管網(wǎng)的阻力特性發(fā)生了變化，阻力隨之增大，負(fù)載工作點(diǎn)轉(zhuǎn)移到B點(diǎn)，壓力將上升到H3。在A、B兩點(diǎn)，負(fù)載功率分別為PA=H1×Q1，PB=H3×Q2，雖然Q2<Q1，但由于H3>H1，從圖1中可以看出，實(shí)際減少的功率有限。
如果不采用閥門(mén)調(diào)節(jié)，而通過(guò)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)減小流量，這時(shí)管網(wǎng)特性曲線(xiàn)保持不變，但負(fù)載將按速度n2運(yùn)行，負(fù)載的工作特性曲線(xiàn)發(fā)生改變，工作點(diǎn)變?yōu)镃點(diǎn)，此時(shí)流量仍然為Q2，但壓力僅為H2，負(fù)載功率PC= H2×Q2，功率與A、B兩點(diǎn)相比均顯著減少。
相比B、C兩個(gè)工作點(diǎn)，電機(jī)減少的軸功率△P=PB-PC=（H3-H2）×Q2
圖1 風(fēng)機(jī)和水泵的壓力和流量關(guān)系
圖中，紅色曲線(xiàn)為水泵、風(fēng)機(jī)負(fù)載分別按轉(zhuǎn)速n1、n2工作時(shí)的特性曲線(xiàn)。綠色曲線(xiàn)為系統(tǒng)在不同流量需求下的管網(wǎng)阻力特性曲線(xiàn)。
在負(fù)載管網(wǎng)阻力特性不發(fā)生改變的情況下，離心式水泵、風(fēng)機(jī)的流量Q 、壓力H 、軸功率P和轉(zhuǎn)速之間滿(mǎn)足如下關(guān)系：
Q∝n H∝n2 P∝n3
因此，通過(guò)高壓變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)行頻率、降低電機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)儀化熱電中心的高壓給水泵、引風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，方案是可行的；根據(jù)目前采集的負(fù)載電機(jī)的運(yùn)行工況分析，通過(guò)實(shí)施變頻改造，設(shè)備有著良好的節(jié)電空間與經(jīng)濟(jì)效益。
3系統(tǒng)方案與配置
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備參數(shù)及工藝要求，結(jié)合我司高壓變頻器在其它工程中的應(yīng)用案例，為其配置了1臺(tái)6kV/2240kW、6臺(tái)6kV/280kW的CHH100系列高壓變頻器，均采用一拖一手動(dòng)旁路方式，系統(tǒng)方案電氣圖如圖2所示。變頻器主要技術(shù)參數(shù)如表3所示。
圖2 系統(tǒng)方案電氣圖
表3 變頻器主要技術(shù)參數(shù)
|
序號(hào) |
項(xiàng)目 |
參數(shù)1 |
參數(shù)2 |
|
1 |
變頻器型號(hào) |
CHH100-2240-6 |
CHH100-280-6 |
|
2 |
額定容量 |
2700 kVA |
350 kVA |
|
3 |
額定電壓 |
6 kV |
6 kV |
|
5 |
額定電流 |
|
|
|
6 |
可配電機(jī) |
2240 kW |
280 kW |
|
7 |
旁路方式 |
一拖一手動(dòng)旁路 |
一拖一手動(dòng)旁路 |
4節(jié)能效益分析
4.1給水泵節(jié)能量計(jì)算
給水泵實(shí)施改造前后運(yùn)行數(shù)據(jù)如表4所示，根據(jù)該運(yùn)行數(shù)據(jù)可得，改造前，給水泵軸功率為
改造后給水泵軸功率為
節(jié)能比例為
經(jīng)過(guò)兩周時(shí)間的實(shí)測(cè)，系統(tǒng)綜合節(jié)能率超過(guò)28%，達(dá)到預(yù)期的改造目標(biāo)。該套設(shè)備平均每年運(yùn)行320天以上，每天以24小時(shí)計(jì)算，電費(fèi)以0.4元/度計(jì)算，年節(jié)約費(fèi)用高達(dá)
320×24×（1952.4-1405.2）×0.4 = 168.1 萬(wàn)元
表4 給水泵實(shí)施改造前后數(shù)據(jù)對(duì)比
|
參數(shù) |
改造前 |
改造后 |
|
輸入電壓 |
6.1kV |
6.1kV |
|
額定電流 |
|
|
|
實(shí)際運(yùn)行電流 |
|
|
|
功率因素 |
0.84 |
0.95 |
4.2引風(fēng)機(jī)節(jié)能量計(jì)算
引風(fēng)機(jī)實(shí)施改造前后運(yùn)行數(shù)據(jù)如表5所示，根據(jù)該運(yùn)行數(shù)據(jù)可得，改造前，引風(fēng)機(jī)軸功率為
改造后引風(fēng)機(jī)軸功率為
節(jié)能比例為
經(jīng)過(guò)兩周時(shí)間的實(shí)測(cè)，系統(tǒng)綜合節(jié)能率超過(guò)15%，達(dá)到預(yù)期的改造目標(biāo)。該套設(shè)備平均每年運(yùn)行300天以上，每天以24小時(shí)計(jì)算，電費(fèi)以0.4元/度計(jì)算，6臺(tái)設(shè)備年節(jié)約電費(fèi)達(dá)
300×24×(258.5-219.5)×0.4×6 = 67.38萬(wàn)元
表5 引風(fēng)機(jī)實(shí)施改造前后數(shù)據(jù)對(duì)比
|
參數(shù) |
改造前 |
改造后 |
|
輸入電壓 |
5.8kV |
5.8kV |
|
額定電流 |
|
|
|
實(shí)際運(yùn)行電流 |
|
|
|
功率因素 |
0.83 |
0.95 |
5結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)對(duì)燃煤發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵耗能設(shè)備的變頻改造，每年可以給儀化帶來(lái)235萬(wàn)元以上的節(jié)能收益，1年時(shí)間即可收回所有投資成本；采用變頻調(diào)速后，不僅僅節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益顯著，而且通過(guò)變頻技術(shù)降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，減輕了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的電機(jī)震動(dòng)系數(shù)并有效降低電機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵等負(fù)載的生產(chǎn)噪音；電機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵轉(zhuǎn)速降低，軸承、軸瓦、閥門(mén)等輔助設(shè)備的磨損大大減輕，降低了設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用，且延長(zhǎng)了設(shè)備維護(hù)周期；原工頻驅(qū)動(dòng)時(shí)，滿(mǎn)載功率因數(shù)為0.84左右，采用變頻調(diào)速系統(tǒng)后，電源側(cè)功率因數(shù)可提高到平均0.95以上，無(wú)需額外的無(wú)功補(bǔ)償裝置；起動(dòng)電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工頻起動(dòng)電流，減少對(duì)電機(jī)和電網(wǎng)的沖擊，延長(zhǎng)了電機(jī)的檢修周期和使用壽命，同時(shí)有效避免了沖擊負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)的不利影響。
關(guān)于英威騰：
英威騰，成立于2002年，致力于成為全球領(lǐng)先、受人尊敬的電氣傳動(dòng)、工業(yè)控制、新能源領(lǐng)域產(chǎn)品與服務(wù)供應(yīng)商，2010年在深交所A股上市。英威騰是國(guó)家火炬計(jì)劃重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)，總部員工1100多人，國(guó)內(nèi)、外辦事處30余個(gè)，控股子公司9家，業(yè)務(wù)涉及電氣傳動(dòng)、工業(yè)自動(dòng)化、新能源、軌道交通牽引、礦用防爆、能源管理、樓宇智能等領(lǐng)域。在基礎(chǔ)業(yè)務(wù)變頻器領(lǐng)域，英威騰占據(jù)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位，擁有覆蓋高、中、低壓通用及各行業(yè)專(zhuān)用豐富的產(chǎn)品系列，產(chǎn)品在市政、塑膠、油田、化工、冶金、紡織、機(jī)床、礦山等行業(yè)廣泛應(yīng)用，產(chǎn)品銷(xiāo)售遍布全球60多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。
更多詳情，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)深圳市英威騰電氣股份有限 公司官網(wǎng)www.invt.com.cn
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
新聞聯(lián)系：
英威騰市場(chǎng)部 付先生
Tel：0755-86312964 Email：marketing@invt.com.cn
