樊　森

摘要：通過對塔里木熱電廠排渣泵變頻調(diào)速改造技術(shù)和變頻節(jié)能技術(shù)在電廠出灰系統(tǒng)中應(yīng)用，介紹了排渣泵變頻調(diào)速改造和實施的步驟和方法，以及改造前后的經(jīng)濟效益的對比，改造后電廠出灰系統(tǒng)穩(wěn)定運行，起到了節(jié)能、安全、實現(xiàn)了無人值班，效果顯著，達(dá)到了預(yù)期效果。確保了塔里木熱電廠排渣出灰系統(tǒng)的廠安全經(jīng)濟運行

關(guān)鍵詞：排渣泵 變頻器 調(diào)速 節(jié)能

0 引言

農(nóng)一師塔里木熱電廠現(xiàn)有兩臺75t/h煤粉爐，一臺65t/h鏈條爐，除塵采用三臺麻石水利裝置，三臺功率55kw、揚程0.8MPa渣漿泵將灰水通過兩條pvc塑料管線打到300米外沉淀池沉淀處理，原設(shè)計通過直徑219mm鋼管排到2公里外的灰場。電氣部分采用空氣開關(guān)直接起動，啟動、停止對管道系統(tǒng)沖擊很大；三臺泵運行時出口門只需開三分之一，需要5名專職運行工看護運行。

1 安全運行角度考慮

排渣管線原設(shè)計：揚程80米，電機功率55kW，渣漿泵3臺，灰渣水排至2公里外的地方，沿途多彎道，山坡．沿程阻力大。運行初期，渣漿泵稍有故障，揚程達(dá)不到額定，灰水打不出去，后經(jīng)技改改用沉渣池沉淀澄清，灰水澆地，排渣管道300彎頭2處，出口與進口落差不超過５m，排渣泵管道從φ219×10mm鋼管改為塑料管道后，節(jié)約大量資金和檢修工作量，以往平均3年更換一次管道，φ219管道內(nèi)部結(jié)垢，內(nèi)徑不足Φ100mm，換成pvc管道后檢修工作量減少。但排渣泵采用“硬”啟動——開、關(guān)，閥門關(guān)閉不嚴(yán)，閥門長時間處在三分之一位置，閥心沖刷很快，全開抽水太快，30分鐘啟動一次，閥門長期處在一個位置，結(jié)垢以后想開大都開不動，由于上述原因，開停水泵對管道沖擊嚴(yán)重，水沖擊將塑料管道接頭處經(jīng)常沖開，造成排渣管線瀉漏，影響安全運行。為此設(shè)計采用變頻控制方案，啟動時可以從零轉(zhuǎn)速逐步增加至所需要的轉(zhuǎn)速，從根本上保障了排渣啟動、停止平穩(wěn)，不對管道造成沖擊，達(dá)到排渣管道及設(shè)備安全運行的目的。

2 變頻器改造的經(jīng)濟效益分析比較

2.1 變頻調(diào)速在調(diào)頻范圍、靜態(tài)精度、動態(tài)品質(zhì)、系統(tǒng)效率、完善的保護功能、容易實現(xiàn)自動控制和過程控制等諸方面是以往的調(diào)壓調(diào)速、變極調(diào)速、串級調(diào)速、滑差調(diào)速和液力耦合器調(diào)速等無法比擬的。它是公認(rèn)的交流電動機最理想最有前途的調(diào)速方案，代表今后電氣傳動的發(fā)展方向。

2.2 通過分析說明，用大功率變頻裝置變頻調(diào)速是風(fēng)機水泵節(jié)能的最佳方案。根據(jù)流體理論，離心式風(fēng)機水泵的軸功率是轉(zhuǎn)速的三次方函數(shù)關(guān)系。當(dāng)轉(zhuǎn)速降低后，其消耗功率會大幅下降，例如風(fēng)機、水泵50%轉(zhuǎn)速時，軸機械功率僅為12.5％。當(dāng)然不同，調(diào)速方案的效率相差很大，滑差后液力調(diào)速裝置效率不高，η≈（1-S），在50%轉(zhuǎn)速時，ηvs≈50％，而變頻調(diào)速器效率，效率因數(shù)高，ηvvvF≈95～98％，而且近似不變。例一臺180kW的風(fēng)機，當(dāng)100％轉(zhuǎn)速流量時，消耗的功率為100％即180kW；50％轉(zhuǎn)速流量時，軸功率降為12.5％，即消耗的功率為22.5kW。也就是說風(fēng)機50％轉(zhuǎn)速流量時只需從電網(wǎng)消耗22.5kW的能量就可以滿足生產(chǎn)工藝的要求。在滿足以上生產(chǎn)的工藝要求的情況下，不同的調(diào)速方法所消耗的電量也不相同，以下我們對常用的幾種調(diào)速方法進行以下分析：風(fēng)機水泵調(diào)節(jié)流量方法多種多樣，各有特點，但歸納起來可分為三大類型：

2.2.1 傳統(tǒng)的機械方法調(diào)節(jié)風(fēng)機的擋板或水泵的閥門（此種方法在中國的各大電廠被廣泛的使用），此種方法的原理是用增加管道阻力的辦法來達(dá)到調(diào)風(fēng)量或水量的目的。這種辦法好處是結(jié)構(gòu)簡單，投資小只需在管道上安裝風(fēng)門或閥門即可缺點是噪音和震動較大并且耗電量極大是各種方法中最耗電的一種。以180kW的風(fēng)機為例，利用風(fēng)門或閥門調(diào)節(jié)，將流量降到50％時，仍需從電網(wǎng)吸入70～80％的功率即126kW～144kW的功率。

2.2.2 采用電磁轉(zhuǎn)差離合器或液力耦合器調(diào)節(jié)風(fēng)機水泵的轉(zhuǎn)速，在電機和風(fēng)機之間安裝電磁轉(zhuǎn)差離合器或液力耦合器，電動機全速運轉(zhuǎn)風(fēng)機滑差運行雖然可以達(dá)到節(jié)能的目的但調(diào)速效率較低。仍以180kW的風(fēng)機為例，采用電磁轉(zhuǎn)差離合器或液力耦合器調(diào)節(jié)風(fēng)機水泵的轉(zhuǎn)速，此種方法將流量降到50％時，仍需從電網(wǎng)吸入30～40％的功率即4kW～72kW的功率。這種辦法好處是投資小可以節(jié)約一部分電能，缺點是改造復(fù)雜（需改動電機或水泵的地腳）電磁轉(zhuǎn)差離合器或液力耦合器本身需要消耗一部分電能，改造后還存在一部分浪費，是目前面臨淘汰的產(chǎn)品。

2.2.3 交流電動機變頻調(diào)速方案，則節(jié)能效果更高。即在工頻電源和電機之間串入交流變頻調(diào)速器來直接調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速以達(dá)到調(diào)速的目的。180kW的風(fēng)機，采用變頻器調(diào)速，將流量降到50％時，在不考慮風(fēng)機本身效率的情況下，只需從電網(wǎng)吸入12.5％的功率即2.5kW的功率。

綜上所述變頻器調(diào)速是目前世界上調(diào)速效率最高，技術(shù)最先進，自動化控制最簡單，保護功能最強大的一種方法。

3 塔里木熱電廠排渣泵變頻改造后節(jié)電情況比較

3.1 排渣泵改造前，使用閥門調(diào)節(jié)，電機功率55kW，3臺，24小時連續(xù)運行方式，閥門開度30％功率消耗大約為65％。

其消耗的功率為：55kW×65％×20小時＝715kw/h/天

715kw/h×0.38＝272元/日

3.2 排渣泵變頻改造后日耗電量如下：排渣泵電機功率55kW，閥門開度100％，用變頻器將電機降速至30Hz，運行時間24小時，變頻調(diào)速后消耗功率大約為27％，其消耗的功率如下：55kW×27％×24小時＝356kw/h/天，變頻以后每天可節(jié)電：715-356=359kwh，一年按300天計算可節(jié)約電費：359×300×0.38=40926元。從以上計算可以看出排渣泵變頻改造后日耗電量與閥門控制日耗電量相比節(jié)電359/715=50.2％，即節(jié)電40％－50％.，這是理論狀態(tài)下，如果按變頻器最低節(jié)電效率10％，715×300×0.38×10％=8151元。

4 投資回收期對比見下表

以0.38元每度計算

5 設(shè)備特點

5.1 采用PLC全自動程序自動控制，達(dá)到無人值班的目的，定時有人巡回檢查設(shè)備。

5.2 在排渣池上安裝水位控制器、或流量變送器后，可使用變頻器內(nèi)置的PID控制器實現(xiàn)恒壓或恒流量控制。

5.3 設(shè)備改造前用閥門控制時，有時容易出現(xiàn)憋壓現(xiàn)象。不但造成能源的浪費，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致管道破裂。改造后的閥門處于全開狀態(tài)所以不會出現(xiàn)憋壓現(xiàn)象，不但啟動電流小，管道壓力穩(wěn)定最重要的是可以節(jié)約大量電能。

5.4 具有多種保護功能如電機過載、過流、缺相、變頻器過熱、輸入電源欠電壓、過電壓等多種保護。

5.5 具有軟啟動功能，電機帶載啟動時啟動電流小于額定電流。

5.6 在變頻器故障時可以切回原系統(tǒng)工作，最大限度保證設(shè)備連續(xù)運行。

5.7 使系統(tǒng)效率最大化，避免電能的浪費。且調(diào)速精度高，水壓力十分穩(wěn)定。

6 實際測試結(jié)果見下表

用變頻調(diào)速后排渣只須在800—1000轉(zhuǎn)/分運行就性足夠；由理論計算：W=3IU0.8=1.732×35×380×0.8=18428.48w=≈18.4kW

W—電功率；I—電流（800—1000轉(zhuǎn)/分平均電流）；U—電壓；K—功率因素（0.8）。由此可見排渣泵變頻改造后實際節(jié)電與理論計算基本相符。節(jié)電可達(dá)到30％以上。

經(jīng)過三個月的試運行，不但達(dá)到預(yù)期效果，還在改造過程中優(yōu)化方案，原方案三臺泵各上一臺變頻器，由于改造后正常運行只要一臺泵運行就能滿足出力，因此可以使三臺泵公用一臺變頻器，可節(jié)約設(shè)備投資5萬元。排渣泵上變頻器項目既可保證排渣泵、排渣管線安全、可靠、平穩(wěn)運行、又可達(dá)到節(jié)能降耗的目地，還可以實現(xiàn)無人值守，節(jié)省勞動力，降低檢修費用。