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风机(泵类)设备的节能分析

2018-08-03 10:52:07 阅读()

       1.节能原理
       风机和水泵是应用最为广泛的电动机拖动机械,分布面极广且耗电量巨大,具有很大的节能潜力。发电厂在发电过程中本身要消耗部分厂用电量,这部分厂用电量基本都是由风机和泵类设备消耗的。
       风机是发电厂锅炉的主要辅机设备之一,引风机、送风机、一次风机、排粉风机、烟气再循环风机、密封及冷却风机等风机的耗电量占厂用电量的20%~30%。风机在运行中是否节能,取决于风机自身的效率以及风机和管网的
匹配特性。电力连续生产过程中,风机的风量、风压调节都是通过改变管网的阻力特性和风机自身的性能曲线H-Q来实现的。
       风门调节是人为地改变管网的阻力,用节流方法运到不同运行工况下的风机和管网风量、风压的匹配。风机进口风门调节特性曲线如图4-9所示。
                                            
       假设风机原工作点为A,流量是Q,调节进口风门,使流量变为QB,进口的压力相应降低,增加的阻力为△H’,这个阻力称为节流损失。管网中的风机产生的风量和风压,必须与管网所需要的风量和风压相匹配。所用风机的风压过大,远大于管网总阻力时,要维持管网所需要的风量,就必须将风机的风门调节得很小,其结果是风机产生的富裕风压全部消耗在风门的节流上。风门关得越小,节流损。失就越大,风机的使用效率就越低。
       风机的转速调节同样可以改变风机的特性参数,从而实现风机和管网之间良好的匹配。根据风机、泵类的相似理论,可得到下列公式
                                                                
  式中  QN一一风机、泵类的额定风量或流量;
            HN一一风机、泵类的额定压力;
            PN一一风机、泵类的额定功率;
            ηN一一风机、泵类的额定转速。
        如图4 -10所示,当风机转速为nl、町、问,且n21<叫时,相对应的风机特性曲线为H1-Q1、H2-Q2、H3-Q3,与管网特性曲线相交与A1、A2, A3点。当转速为η1时,若要降低风机的风量,可以降低转速到町,风量相应地降为Q2;相反,若增加转速到n3,则风量增加为Q3。由式(4 - 7)及图4 -10还可看出,随着转速的下降,风量与转速的-次方成正比下降,风压与转速的平方成正比关系下降。这恰好和管网的阻力特性曲线相吻合。另外,风机的功率与转速的三次方成正比下降,很明显地节省了节流损耗。
                                 
       2.节能放果分析
       在某些企业,一些正在运行的风机存在着运行效率不高、耗能大的问题。企业在设计中,由于很难准确计算管网的特性,还要考虑到长期运行中可能存在的漏风等因素,风机参数的选择留有很大的裕量。同时根据设计参数选择配套风机时,受风机型号的限制,只能选择与设计参数相近的风机型号,这样会造成所选用风机的风量和风压与管网特性不匹配,出现“大马拉小车”的现象。风机长时间低负荷运行,虽然采用了高效风机,由于运行在低效区,其运行效率不高,节流损耗也很大。参与调峰的机组,这一问题更加突出。因此,实现风机参数和管网特性的匹配和通过改变风机的转速来调节风量是节能降耗最有效的途径。
       风机采用变频装置后,风量的调节相对于原有运行方式有很大的改动,并且高压变频装置自身的可靠性也会影响机组的正常工作。变频调速装置不仅可以达到明显节能的目的,更主要的是其调节性能好,同时也改善了风机和电动机起动,延长了设备的使用寿命。发电厂的发电负荷一般在50%~l00%之间变化,发电机输出功率变化,锅炉处理也要相应调整,锅炉的送风量、引风量也要相应变化。引风机的出力通过改变风机静叶的角度来调节。这种方式尽管比一般采用控制人口挡板开度来实现风量的调节有一定的节能效果,但是节流损失仍然很大,特别是低负荷时节流损失更大。其次静叶调节动作迟缓,造成机组负荷相应迟滞。异步电动机在起动时起动电流一般达到电机额定电流的8-10倍,会对厂用电形成冲击。同时,强大的冲击转矩对电机和风机的使用寿命也存在很大不利影响。
       由于目前引风机风量调节方式不能很好地满足锅炉燃烧能力及稳定性运行需要,所以有必要对引风机进行节能和调节性能改造,来满足机组整体调节性能需要。采用变频调速可以实现对引风机电动机转速的线性调节,通过改变电动机转速使炉膛负压、锅炉氧量等指标与引风机风量维持一定的关系。变频调速装置可以优化电动机的运行状态,大大提高其运行效率,达到节能的目的。过去受价格、可靠性以及容量等因素的限制,变频器在我国火力发电市场上一直未能得到广泛的应用。近年来,随着电力电子器件、控制理论和计算机技术的迅速发展,变频器的价格不断下降,可靠性不断增强,高压大容量变频器已经在发电厂辅机中得到广泛应用。
       据有关资料统计,泵类和风机负载的耗电量占全国总发电量的1/2以上,约占工业总用电量的55%,用于泵类和风机的交流感应电动机是主要的电力负荷。在工业生产过程中,为了满足生产工艺过程的各种要求,许多用交流电动机拖动的生产机械需要进行调速,调速方式通常采用机械调速或电气调速。机械调速有机械变速箱、摩擦传动、液压传动、液力传动、液力搞合器等调速装置;电气调速有调压调速、变极调速、滑差调速、转子串电阻调速、串级调速、变频调速等调速装置。与机械调速相比,电气调速以其优良的调速性能、方便的调节手段、较高的电能利用率等特点,在生产设备中得到广泛的应用。
       近十几年来,随着电力电子技术、微电子技术与电力开关器件的发展,交流变频技术从理论到实际逐渐走向成熟。变频调速以其效率高、调速范围大、调速精度高、特性硬、无级调速等优点,在各种交直流调速系统中逐渐占据主导地位。在各行各业的工程设计或技术改造中,尤其是节能技术改造中,变频调速技术的应用面正在不断扩大,应用也从简单的节能向改进工艺、提高产品质量与产量的综合型方向发展。在设计实施过程中,经常遇到的问题是使用变频调速器是否节约能源,能否满足生产工艺要求等。


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