邱慶利+蘇潤寧+邵雪平

【摘 要】 國家政策調(diào)控，節(jié)能減排是企業(yè)生存與發(fā)展的重中之重，大容量高壓電機是除塵風(fēng)機的主要發(fā)展方向。高壓電機日耗電量很高，通過變頻器節(jié)能改造保證了電機的穩(wěn)定運行，減少了資源浪費。

【關(guān)鍵詞】 節(jié)能 變頻改造 風(fēng)機

1 前言

隨著社會的發(fā)展，國家用電需求不斷增加，電力資源已出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，尤其在用電高峰期，供電部門往往要通過拉閘斷等手段來限制用電量。失去電力的支持，一切生產(chǎn)將不能進行，無疑對企業(yè)來說是一個致命的打擊。為了響應(yīng)國家和政府“節(jié)能減排”的號召。我廠逐步對“用電大戶”除塵風(fēng)機進行了變頻改造，我廠高壓除塵風(fēng)機好幾十臺通過變頻改造實驗逐步進行改造完成。為企業(yè)節(jié)能減排創(chuàng)造更多的財富。

萊鋼型鋼煉鐵廠265系統(tǒng)機尾風(fēng)機驅(qū)動電機功率為800KW，59.5A，電壓等級10KV，轉(zhuǎn)速743r/min，功率因數(shù)0.82，電機采用直接起動、工頻運行。機尾除塵引風(fēng)機長期處于運行狀態(tài)，日常風(fēng)門開度為90%，只有檢修時才停機，每年需花費大量電費。

2 現(xiàn)狀

風(fēng)機依靠風(fēng)門調(diào)節(jié)風(fēng)量。風(fēng)機風(fēng)門執(zhí)行器常常出現(xiàn)機械犯卡、手動和自動不能工作等原因，造成風(fēng)機風(fēng)門關(guān)不嚴，或無法正常打開，給除塵操作人員帶來極大困難。風(fēng)門關(guān)不嚴開機，極易使風(fēng)機起動時，電機三相過負荷告警、三相過流動作。遇有特殊情況，如電機運行電流偏高時，唯一辦法，只能減少風(fēng)門開度，來實現(xiàn)降低負載運行電流，減少風(fēng)門的開度而電機的額度功率是不變的，雖減少了風(fēng)門開度，隨之電量的消耗掉了。風(fēng)門調(diào)節(jié)過程中，由于風(fēng)機固有特性不變，僅僅靠關(guān)小風(fēng)門的開度，人為地增大管路阻力來調(diào)節(jié)風(fēng)量，這樣不僅運行效率低，電能損耗大，同時，電機保持額定轉(zhuǎn)速運行，轉(zhuǎn)子葉輪磨損快，設(shè)備使用壽命縮短。

3 變頻器調(diào)速節(jié)能原理

異步電機的轉(zhuǎn)速n與頻率f、電機轉(zhuǎn)差率s、電機磁極對數(shù)p有如下關(guān)系：n=60f（1-s）/p （1-1），Q/Qo=n/no （1-2），M/Mo=（n/no）1 （1-3），N/No=（n/no）3 （1-4），n、Q、M、N、為調(diào)節(jié)變化的轉(zhuǎn)速、流量、轉(zhuǎn)矩、功率，no、Qo、Mo、N為額定轉(zhuǎn)速、流量、轉(zhuǎn)矩、功率。由（1-1）式可知，轉(zhuǎn)速與頻率成正比，只要改變頻率即可改變電機轉(zhuǎn)速；由（1-2）式可知，流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比；由（1-3）式可知，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比；由（1-4）式可知，輸出功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。由此可見，當(dāng)負荷變化而轉(zhuǎn)速降低時，則輸出功率將按三次方遞減，變頻器就是按照這種原理達到節(jié)能效果的。

4 改造方案

4.1 初步方案確定

在確定了實施后，我們進行了前后達三個多月的生產(chǎn)跟蹤。對造成除塵風(fēng)機能耗大的各種原因進行確認落實。

（1）通過改變定子繞組連接的方式來改變定子的極對數(shù)，使異步電機的同步轉(zhuǎn)速60f/P發(fā)生變化。來達到調(diào)速目的。其屬有級調(diào)速，而且調(diào)速級差大，從而限制了它的使用范圍。

（2）串級調(diào)速是在繞線型感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)子電路中串入一個與轉(zhuǎn)子電動勢相反的附加電動勢，用以減少轉(zhuǎn)子電流，降低轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩，從而達到調(diào)速的目的。調(diào)速效率高，可實現(xiàn)無級調(diào)速。但對電網(wǎng)干擾大、調(diào)速范圍窄、功率因數(shù)也比較低、必須是繞線式轉(zhuǎn)子。

（3）變頻調(diào)速的優(yōu)越性強，變頻調(diào)速的優(yōu)越性通過改變供電電源的頻率實現(xiàn)，具有以下調(diào)速范圍寬、效率最高、平滑性好、優(yōu)良的動態(tài)特性和靜態(tài)特性等優(yōu)點。

基于上述特性，高壓變頻器特別適用于根據(jù)工藝要求需要對速度或流量進行控制的場合。根據(jù)節(jié)能目標30%計算，計劃改造后一期機尾除塵引風(fēng)機日耗能有功電度13440kWh以內(nèi)。如果改造成功，再進行推廣，以降低投資風(fēng)險。

4.2 具體實施方案

高壓柜控制回路改造：在原有高壓柜端子基礎(chǔ)上，保證原回路、功能完整，設(shè)計新的控制回路。實現(xiàn)變頻器準備好高壓柜才能合閘送電，變頻器故障時高壓柜實現(xiàn)跳閘斷電。

故障信號遠傳：設(shè)立遠方操作箱，遠程起停電機、手動設(shè)定頻率、了解故障信息。將故障信號傳至集中監(jiān)控以及時發(fā)現(xiàn)故障、及時處理。

控制方式為：由直接起動（工頻起動）改為變頻軟起動（變頻起動），10KV電源→10KV等級高壓變頻器→10KV高壓電動機（圖1），其中QF是用戶高壓開關(guān)柜的斷路器；QS2、QS3是變頻器內(nèi)部手動旁路隔離刀閘，供變頻運行操作；QS1是變頻器內(nèi)部手動旁路隔離刀閘，供工頻操作；且QS1與QS2、QS3互鎖，安全可靠。（圖2）

5 經(jīng)濟效益評估

項目實施后，根據(jù)除塵工藝要求，設(shè)定變頻輸出頻率20Hz～40Hz，升速、降速迅速，電機除塵效果良好。電機啟動運行平穩(wěn)，減少了啟動電流對電機的沖擊，降低風(fēng)機葉輪的磨損，提高風(fēng)機使用壽命和維護周期，不但節(jié)約了大量維修費用，還每年可節(jié)約電費191.29萬元。

6 結(jié)語

變頻改造大大降低了電力資源的消耗，提高了設(shè)備運行的安全指數(shù)，減少了維護費用。延長了電機等設(shè)備的運行壽命，減輕了軸承磨損程度提高了使用時間。提高了自動化控制水平，為萊鋼高壓風(fēng)機專心提供重要的參考價值。

【摘 要】 國家政策調(diào)控，節(jié)能減排是企業(yè)生存與發(fā)展的重中之重，大容量高壓電機是除塵風(fēng)機的主要發(fā)展方向。高壓電機日耗電量很高，通過變頻器節(jié)能改造保證了電機的穩(wěn)定運行，減少了資源浪費。

【關(guān)鍵詞】 節(jié)能 變頻改造 風(fēng)機

1 前言

隨著社會的發(fā)展，國家用電需求不斷增加，電力資源已出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，尤其在用電高峰期，供電部門往往要通過拉閘斷等手段來限制用電量。失去電力的支持，一切生產(chǎn)將不能進行，無疑對企業(yè)來說是一個致命的打擊。為了響應(yīng)國家和政府“節(jié)能減排”的號召。我廠逐步對“用電大戶”除塵風(fēng)機進行了變頻改造，我廠高壓除塵風(fēng)機好幾十臺通過變頻改造實驗逐步進行改造完成。為企業(yè)節(jié)能減排創(chuàng)造更多的財富。

萊鋼型鋼煉鐵廠265系統(tǒng)機尾風(fēng)機驅(qū)動電機功率為800KW，59.5A，電壓等級10KV，轉(zhuǎn)速743r/min，功率因數(shù)0.82，電機采用直接起動、工頻運行。機尾除塵引風(fēng)機長期處于運行狀態(tài)，日常風(fēng)門開度為90%，只有檢修時才停機，每年需花費大量電費。

2 現(xiàn)狀

風(fēng)機依靠風(fēng)門調(diào)節(jié)風(fēng)量。風(fēng)機風(fēng)門執(zhí)行器常常出現(xiàn)機械犯卡、手動和自動不能工作等原因，造成風(fēng)機風(fēng)門關(guān)不嚴，或無法正常打開，給除塵操作人員帶來極大困難。風(fēng)門關(guān)不嚴開機，極易使風(fēng)機起動時，電機三相過負荷告警、三相過流動作。遇有特殊情況，如電機運行電流偏高時，唯一辦法，只能減少風(fēng)門開度，來實現(xiàn)降低負載運行電流，減少風(fēng)門的開度而電機的額度功率是不變的，雖減少了風(fēng)門開度，隨之電量的消耗掉了。風(fēng)門調(diào)節(jié)過程中，由于風(fēng)機固有特性不變，僅僅靠關(guān)小風(fēng)門的開度，人為地增大管路阻力來調(diào)節(jié)風(fēng)量，這樣不僅運行效率低，電能損耗大，同時，電機保持額定轉(zhuǎn)速運行，轉(zhuǎn)子葉輪磨損快，設(shè)備使用壽命縮短。

3 變頻器調(diào)速節(jié)能原理

異步電機的轉(zhuǎn)速n與頻率f、電機轉(zhuǎn)差率s、電機磁極對數(shù)p有如下關(guān)系：n=60f（1-s）/p （1-1），Q/Qo=n/no （1-2），M/Mo=（n/no）1 （1-3），N/No=（n/no）3 （1-4），n、Q、M、N、為調(diào)節(jié)變化的轉(zhuǎn)速、流量、轉(zhuǎn)矩、功率，no、Qo、Mo、N為額定轉(zhuǎn)速、流量、轉(zhuǎn)矩、功率。由（1-1）式可知，轉(zhuǎn)速與頻率成正比，只要改變頻率即可改變電機轉(zhuǎn)速；由（1-2）式可知，流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比；由（1-3）式可知，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比；由（1-4）式可知，輸出功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。由此可見，當(dāng)負荷變化而轉(zhuǎn)速降低時，則輸出功率將按三次方遞減，變頻器就是按照這種原理達到節(jié)能效果的。

4 改造方案

4.1 初步方案確定

在確定了實施后，我們進行了前后達三個多月的生產(chǎn)跟蹤。對造成除塵風(fēng)機能耗大的各種原因進行確認落實。

（1）通過改變定子繞組連接的方式來改變定子的極對數(shù)，使異步電機的同步轉(zhuǎn)速60f/P發(fā)生變化。來達到調(diào)速目的。其屬有級調(diào)速，而且調(diào)速級差大，從而限制了它的使用范圍。

（2）串級調(diào)速是在繞線型感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)子電路中串入一個與轉(zhuǎn)子電動勢相反的附加電動勢，用以減少轉(zhuǎn)子電流，降低轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩，從而達到調(diào)速的目的。調(diào)速效率高，可實現(xiàn)無級調(diào)速。但對電網(wǎng)干擾大、調(diào)速范圍窄、功率因數(shù)也比較低、必須是繞線式轉(zhuǎn)子。

（3）變頻調(diào)速的優(yōu)越性強，變頻調(diào)速的優(yōu)越性通過改變供電電源的頻率實現(xiàn)，具有以下調(diào)速范圍寬、效率最高、平滑性好、優(yōu)良的動態(tài)特性和靜態(tài)特性等優(yōu)點。

基于上述特性，高壓變頻器特別適用于根據(jù)工藝要求需要對速度或流量進行控制的場合。根據(jù)節(jié)能目標30%計算，計劃改造后一期機尾除塵引風(fēng)機日耗能有功電度13440kWh以內(nèi)。如果改造成功，再進行推廣，以降低投資風(fēng)險。

4.2 具體實施方案

高壓柜控制回路改造：在原有高壓柜端子基礎(chǔ)上，保證原回路、功能完整，設(shè)計新的控制回路。實現(xiàn)變頻器準備好高壓柜才能合閘送電，變頻器故障時高壓柜實現(xiàn)跳閘斷電。

故障信號遠傳：設(shè)立遠方操作箱，遠程起停電機、手動設(shè)定頻率、了解故障信息。將故障信號傳至集中監(jiān)控以及時發(fā)現(xiàn)故障、及時處理。

控制方式為：由直接起動（工頻起動）改為變頻軟起動（變頻起動），10KV電源→10KV等級高壓變頻器→10KV高壓電動機（圖1），其中QF是用戶高壓開關(guān)柜的斷路器；QS2、QS3是變頻器內(nèi)部手動旁路隔離刀閘，供變頻運行操作；QS1是變頻器內(nèi)部手動旁路隔離刀閘，供工頻操作；且QS1與QS2、QS3互鎖，安全可靠。（圖2）

5 經(jīng)濟效益評估

項目實施后，根據(jù)除塵工藝要求，設(shè)定變頻輸出頻率20Hz～40Hz，升速、降速迅速，電機除塵效果良好。電機啟動運行平穩(wěn)，減少了啟動電流對電機的沖擊，降低風(fēng)機葉輪的磨損，提高風(fēng)機使用壽命和維護周期，不但節(jié)約了大量維修費用，還每年可節(jié)約電費191.29萬元。

6 結(jié)語

變頻改造大大降低了電力資源的消耗，提高了設(shè)備運行的安全指數(shù)，減少了維護費用。延長了電機等設(shè)備的運行壽命，減輕了軸承磨損程度提高了使用時間。提高了自動化控制水平，為萊鋼高壓風(fēng)機專心提供重要的參考價值。

【摘 要】 國家政策調(diào)控，節(jié)能減排是企業(yè)生存與發(fā)展的重中之重，大容量高壓電機是除塵風(fēng)機的主要發(fā)展方向。高壓電機日耗電量很高，通過變頻器節(jié)能改造保證了電機的穩(wěn)定運行，減少了資源浪費。

【關(guān)鍵詞】 節(jié)能 變頻改造 風(fēng)機

1 前言

隨著社會的發(fā)展，國家用電需求不斷增加，電力資源已出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，尤其在用電高峰期，供電部門往往要通過拉閘斷等手段來限制用電量。失去電力的支持，一切生產(chǎn)將不能進行，無疑對企業(yè)來說是一個致命的打擊。為了響應(yīng)國家和政府“節(jié)能減排”的號召。我廠逐步對“用電大戶”除塵風(fēng)機進行了變頻改造，我廠高壓除塵風(fēng)機好幾十臺通過變頻改造實驗逐步進行改造完成。為企業(yè)節(jié)能減排創(chuàng)造更多的財富。

萊鋼型鋼煉鐵廠265系統(tǒng)機尾風(fēng)機驅(qū)動電機功率為800KW，59.5A，電壓等級10KV，轉(zhuǎn)速743r/min，功率因數(shù)0.82，電機采用直接起動、工頻運行。機尾除塵引風(fēng)機長期處于運行狀態(tài)，日常風(fēng)門開度為90%，只有檢修時才停機，每年需花費大量電費。

2 現(xiàn)狀

風(fēng)機依靠風(fēng)門調(diào)節(jié)風(fēng)量。風(fēng)機風(fēng)門執(zhí)行器常常出現(xiàn)機械犯卡、手動和自動不能工作等原因，造成風(fēng)機風(fēng)門關(guān)不嚴，或無法正常打開，給除塵操作人員帶來極大困難。風(fēng)門關(guān)不嚴開機，極易使風(fēng)機起動時，電機三相過負荷告警、三相過流動作。遇有特殊情況，如電機運行電流偏高時，唯一辦法，只能減少風(fēng)門開度，來實現(xiàn)降低負載運行電流，減少風(fēng)門的開度而電機的額度功率是不變的，雖減少了風(fēng)門開度，隨之電量的消耗掉了。風(fēng)門調(diào)節(jié)過程中，由于風(fēng)機固有特性不變，僅僅靠關(guān)小風(fēng)門的開度，人為地增大管路阻力來調(diào)節(jié)風(fēng)量，這樣不僅運行效率低，電能損耗大，同時，電機保持額定轉(zhuǎn)速運行，轉(zhuǎn)子葉輪磨損快，設(shè)備使用壽命縮短。

3 變頻器調(diào)速節(jié)能原理

異步電機的轉(zhuǎn)速n與頻率f、電機轉(zhuǎn)差率s、電機磁極對數(shù)p有如下關(guān)系：n=60f（1-s）/p （1-1），Q/Qo=n/no （1-2），M/Mo=（n/no）1 （1-3），N/No=（n/no）3 （1-4），n、Q、M、N、為調(diào)節(jié)變化的轉(zhuǎn)速、流量、轉(zhuǎn)矩、功率，no、Qo、Mo、N為額定轉(zhuǎn)速、流量、轉(zhuǎn)矩、功率。由（1-1）式可知，轉(zhuǎn)速與頻率成正比，只要改變頻率即可改變電機轉(zhuǎn)速；由（1-2）式可知，流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比；由（1-3）式可知，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比；由（1-4）式可知，輸出功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。由此可見，當(dāng)負荷變化而轉(zhuǎn)速降低時，則輸出功率將按三次方遞減，變頻器就是按照這種原理達到節(jié)能效果的。

4 改造方案

4.1 初步方案確定

在確定了實施后，我們進行了前后達三個多月的生產(chǎn)跟蹤。對造成除塵風(fēng)機能耗大的各種原因進行確認落實。

（1）通過改變定子繞組連接的方式來改變定子的極對數(shù)，使異步電機的同步轉(zhuǎn)速60f/P發(fā)生變化。來達到調(diào)速目的。其屬有級調(diào)速，而且調(diào)速級差大，從而限制了它的使用范圍。

（2）串級調(diào)速是在繞線型感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)子電路中串入一個與轉(zhuǎn)子電動勢相反的附加電動勢，用以減少轉(zhuǎn)子電流，降低轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩，從而達到調(diào)速的目的。調(diào)速效率高，可實現(xiàn)無級調(diào)速。但對電網(wǎng)干擾大、調(diào)速范圍窄、功率因數(shù)也比較低、必須是繞線式轉(zhuǎn)子。

（3）變頻調(diào)速的優(yōu)越性強，變頻調(diào)速的優(yōu)越性通過改變供電電源的頻率實現(xiàn)，具有以下調(diào)速范圍寬、效率最高、平滑性好、優(yōu)良的動態(tài)特性和靜態(tài)特性等優(yōu)點。

基于上述特性，高壓變頻器特別適用于根據(jù)工藝要求需要對速度或流量進行控制的場合。根據(jù)節(jié)能目標30%計算，計劃改造后一期機尾除塵引風(fēng)機日耗能有功電度13440kWh以內(nèi)。如果改造成功，再進行推廣，以降低投資風(fēng)險。

4.2 具體實施方案

高壓柜控制回路改造：在原有高壓柜端子基礎(chǔ)上，保證原回路、功能完整，設(shè)計新的控制回路。實現(xiàn)變頻器準備好高壓柜才能合閘送電，變頻器故障時高壓柜實現(xiàn)跳閘斷電。

故障信號遠傳：設(shè)立遠方操作箱，遠程起停電機、手動設(shè)定頻率、了解故障信息。將故障信號傳至集中監(jiān)控以及時發(fā)現(xiàn)故障、及時處理。

控制方式為：由直接起動（工頻起動）改為變頻軟起動（變頻起動），10KV電源→10KV等級高壓變頻器→10KV高壓電動機（圖1），其中QF是用戶高壓開關(guān)柜的斷路器；QS2、QS3是變頻器內(nèi)部手動旁路隔離刀閘，供變頻運行操作；QS1是變頻器內(nèi)部手動旁路隔離刀閘，供工頻操作；且QS1與QS2、QS3互鎖，安全可靠。（圖2）

5 經(jīng)濟效益評估

項目實施后，根據(jù)除塵工藝要求，設(shè)定變頻輸出頻率20Hz～40Hz，升速、降速迅速，電機除塵效果良好。電機啟動運行平穩(wěn)，減少了啟動電流對電機的沖擊，降低風(fēng)機葉輪的磨損，提高風(fēng)機使用壽命和維護周期，不但節(jié)約了大量維修費用，還每年可節(jié)約電費191.29萬元。

6 結(jié)語

變頻改造大大降低了電力資源的消耗，提高了設(shè)備運行的安全指數(shù)，減少了維護費用。延長了電機等設(shè)備的運行壽命，減輕了軸承磨損程度提高了使用時間。提高了自動化控制水平，為萊鋼高壓風(fēng)機專心提供重要的參考價值。