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高压变频器在粉磨站收尘风机上的应用
【2018/11/5】

  济南山水集团平阴粉磨站具有一套年产100万吨水泥生产线(其外景如所示),工程设计初期收尘器的收尘风机是定速运行,其风量调节依靠档板开度来控制。考虑产量变化及生产品种的变化(水泥成品的颗粒细度不同),需要不同的风量来满足工艺要求。若用档板调节,不但控制精度较差,并且依靠档板截流来减少风量,电机的出力变化较小,造成大量电能被白白浪费。为了改善工艺、降低能耗,山水水泥的设计人员决定对收尘风机进行变频调速改造,生产中风量的调整通过变频器来改变收尘风机转速实现。

  用户通过大量考察论证,最后选用北京利德华福电气技术有限公司的一台HARSVERT-A06/055高压变频器来驱动收尘风机。

  2现场工艺简介2.1水泥生产工艺水泥生产工艺如所示。其生产步骤,可分为以下八个步骤:原料的提取(采矿)-原料的破碎、原料的储存和预均化一原料的粉磨(球磨机)牛料的均化和储存煅烧(生料通过旋风筒预热后再进人回转窑烘烤物料,煅烧成熟料)一水泥的粉磨(根据水泥的品质,混合其他的化学原料粉磨)、水泥的储疗4运输。

  2.2物料的粉磨工艺流程规格主要性能电机功率辊压机RP120物料的粉磨是水泥生产工序中的重要一环。其工艺流程如下:电动机通过减速机带动磨盘转动,物料从下料口落到磨盘中央,在离心力的作用下向磨盘边缘移动并受到磨辊的碾压,粉碎后的物料离开磨盘,被篼速向上的气流带至与立磨一体的分离器,粗粉经分离器后返回到磨盘上,重新粉磨,细粉则随气流出磨,在系统的收尘装置中收集下来。

  收尘风机的转速(收尘器所需风量)主要由管磨机内工艺情况(产量及粉的细度)决定。

  2.3水泥粉磨系统主要设备粉磨系统主要设备如表1所示:表1粉磨系统主要设备表3收尘风机系统控制方案3.1主回路方案变频器为一拖一配置,即一台变频器拖动一台电机。变频器高压进线端直接接于6kV电压等级的主动力电源,输出侧直接连接电机。QF1为用户现场高压断路器,为了实现对变频器故障保护,变频器与QF1的合、分闸回路实现连锁,只有变频器控制系统正常才允许QF1合闸,而变频器重故障则跳开QF1. 3.2控制回路方案按照用户要求,变频器可以根据用户反馈的风压信号来调节风机的风压,也可以与用户的风门进行开、合联动。

  变频器控制柜有“本机控制/远程控制”选择汗又,可以方便地选择本地操作或远操作,变频器iw来实现远程操作,本套系统与用户中控室DCS采用硬接线连接。即DCS给变频器发启动、停止指令及一路频率给定信号,变频器反馈给DCS“备妥”、“运行”、“报警”、“故障”四路开关量信号及‘’电机转速“、”电机电流“两路模拟量信号。

  变频器框图如所示。

  3.3变频器技术参数变频器技术参数如表2所水。

  表2变频器技术参数序号规范单位参数使用标准型式及型号制造商及产地北京利德华福电气技术有限公。f技术方案多级模块串联,交直交、高//式对电动机要求普通鼠笼式异步电机额定输人电压/允许变化范围系统输人电压额定输人频率/允许变化范围对电网电压波动的敏感性变频器效率谐波输入电流<4%,输出电流<2%可靠性指标(平均无故障工作时间)输人侧功率因数控制方式多级正弦PWM控制控制电源UPS型式、参数及容量掉电可维持30min变换器型式及元件42脉冲,二极管三相全桥逆变器型式及元件IGBT逆变桥串连电隔离部分是否采用光纤电缆采用安捷伦HFBR-EUS100光纤噪声等级冷却方式强迫风冷过载能力标准控制连接与DCS硬连接模拟量信号(输人)规格及数量可以根据用户需要扩展模拟量信号(输出)规格及数量开关量信号(输人)规格及数量继电器干式接点,6点开关量信号(输出)规格及数量继电器干式接点,5点防护等级操作键盘标准操作面板界面语言简体中文变频装置外形尺寸变铎装置重童5变频改造对系统产生的其他效果通过对济南山水集团平阴粉磨站的变频节能分析测算表明,设备进行变频改造后,具有显著的经济效益,并且在其它方面也产生了一些显著的影响:(1)采用变频调节后,系统实现软庖动,电机0动变频调速控制风机的节电示意图(下转第59页)4节能效果分析4.1变频器与电动机参数变频器参数与电动机如表3、表4所示。

  表3变频器参数型号输人电压额定电流额定功率表4电动机参数额定电压额定转速额定电流4.2节能计算由流体力学的基本定律可知:风机、泵类设备均属平方转矩负载,其转速n与流量Q,压力H以及轴功率P具有如下关系:Qn,Hn2,Pn3,BP,流量与转速成正比,压力与转速的平方成正比,轴功率与转速的立方成正比。

  根据风机工作特性:原来系统采用档板调节时,风机工作点将由A沿曲线向B点移动,目前系统采用电机转速调节时,风机转速由调整为n时,风机工作点将由B点降至C点。因此采用高压变频器调速,其节电量如所示。

  根据工艺要求,收尘风机的电机转速降为额定转速的80%时,调速系统(变频器+电机)从电网侧吸收功率约降为额定转速时的51%,即0.83x1%=51%.因此若工艺要求收尘系统风量下降即收尘风机转速下降时,节能效果将十分明显。

  现在,平阴粉磨站的生产任务繁重,生产线基本在满负荷甚至超负荷运行,水泥生产量基本在120-130t/h,在最大负荷下,变频器运行频率约为3 7.5Hz,输人电流(从变频器网侧吸收)约为28A.对比相同工况下的另外一条生产线,在产量基本相同情况下,没有变频改造的收尘风机运行电流约为44A,从比较情况来看,经变频改造的收尘风机节能效果非常明显。

  附表电机的Q-H性能曲线图及变频器的性能参数频率(Hz)额定转速Nl(r/min)实际转速N2(r/min)额定功率P(kW)变频器效率n实际功率PK,n(kW)比值时,机组的使用寿命也不同程度地延长,如叶轮的寿命可以得到延长,出口闸阀和管道的磨损也可下降。

  >根据事先设定的流量指标,实现了自动控制水泵出口流量,提高了系统运行的质量,达到了恒流量供水,保证管网安全运行的目的。

  从以上的效果分析,采用变频器后具有很好的经济回报,可大幅度降低电耗,降低了设备的运行维护费用,具有良好的社会效益和经济效益。

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