高壓變頻器在軋鋼廠濁環系統及加熱爐系統的應用
目前常見的解決辦法主要有三個:
1)風道開放式冷卻
安裝風罩收集變頻器排出的熱風,通過風道將熱風直接排放到變頻器安裝的環境以外,優點是施工方便,造價低;缺點運行穩定性依賴于當地環境;
2)空調式密閉冷卻
在安裝變頻器的房間內安裝空調,利用空調將環境溫度降下來,優點是施工方便,維護量低,使變頻器的運行環境良好;缺點是前期費用投入較高,長期運行耗能高;
3)空-水冷密閉冷卻
安裝空水冷卻器,其作用與空調類似,優點是可以利用現場已有的資源(現場的冷卻水),設備運營成本是同等熱交換功率空調的1/3-1/4,運行維護費用低,使變頻器的運行環境良好;缺點是前期費用投入高,安裝調試相對復雜。
綜合比較以上三種方案,應該說各有其優缺點,用戶一般會根據自身的特點和要求選擇最適合自身條件的方案來實行。
2.4.2 符合現場實際情況的高效散熱方案
按照高壓變頻器運行效率96%進行計算:變頻器的最大散熱功率為:變頻額定功率×4%。根據現場的實際情況,綜合冷卻系統的投資和運營成本,現提出下面的冷卻方案:
1) 風道開放式冷卻
(1) 冷卻過程
冷風經變頻室入口濾網進入變頻器,經過對機體進行冷卻后,再由變頻器風道出風口將熱風排出。
(2) 安裝方式
風道開放式冷卻施工比較簡單,變頻器的熱風通過風罩進行采集,只需在現場制作風道,利用風道將熱風排出室外;變頻室的墻壁上另外開兩個口,安裝上濾網,作為進風孔。如下圖所示:
圖5 變頻器風道冷卻安裝圖
兩臺280kW/10kV凈環水泵,擬采用一套高壓變頻器,變頻器房間建在凈環水泵后面空地處,房屋如下:
圖6 單臺變頻器一個房間并列圖
棒材廠旋流池凈環水系統另一臺電機;棒線加熱爐煤煙風機、空煙風機;高線加熱爐風機、煤煙引風機、空煙引風機,總共六臺設備布置在一間新建(新建變頻器房間基礎高度在60mm左右有室內電纜溝),變頻器室如下圖:
圖6 變頻器室內布置圖
由于現場運行中負載調節頻率較高,根據同工況經驗值與現場采集的數據計算所得以下數據。
3.1 工頻狀態下的耗電量計算
Pd:電動機功率 ;Cd:年耗電量值 ; U:電動機輸入電壓 ;I:電動機輸入電流 ;cosφ:功率因子; T:年運行時間;δ:單負荷運行時間百分比
電機耗電功率計算公式:Pd =

累計年耗電量公式:Cd= T×∑(Pd×δ)…②
根據計算公式①②,通過計算可得出工頻情況下單臺各負載的耗電量如下:
對于普通風機、水泵負載,變頻狀態下的計算如下:
Pd′:電動機軸功率 ; P′:風機(泵)軸功率 ;ηd:電動機效率 ;ηb:變頻器實際效率 ;Q:風機(泵)出口流量 ;H:風機(泵)出、入口壓力差,λ:管網特性系數。
由軸功率:P′= λ* Q * H …⑥,
代入風機(泵)的額定值,得出其管網特性系數λ。
將風機(泵)在不同負載下的λ 、壓力、流量值分別代入上式,可以求得P 軸功率。
電動機效率ηd與電動機負荷率β之間的關系如下圖一所示。
根據計算公式,通過計算可得出變頻情況下單臺各負載的耗電量如下:
年節電量:ΔC= Cd-Cb …⑨
節電率=(ΔC/Cd)×100% …⑩
變頻改造后,根據公式⑨⑩,計算出單臺負載上變頻后與工頻相比每年的節電情況如下:
2)、設備年運行時間按照8000小時計算。
四、應用高壓變頻調速系統產生的其他效益
4.1 維護量減少
采用變頻調速后,無論哪種工藝條件,隨時可以通過調整轉速使系統在接近額定狀態下工作,通常情況下,變頻調速系統的應用主要是為了降低電機的轉速。由于啟動緩慢及轉速的降低,相應地延長了許多零部件的壽命;同時極大的減輕了對管道的沖擊,有效延長了管道的檢修周期,減少了檢修維護開支,節約大量維護費用。
4.2 工作強度降低
由于調速系統在運轉設備與備用設備之間實現計算機聯鎖控制,機組實現自動運行和相應的保護及故障報警,操作工作由手動轉變為監控,完全實現生產的無人操作,大大降低了勞動強度,提高了生產效率,為優化運營提供了可靠保證
4.3 減少了對電網的沖擊
采用變頻調節后,系統實現軟啟動,電機啟動電流遠遠小于額定電流,啟動時間相應延長,對電網無大的沖擊,減輕了起動機械轉矩對電機機械損傷,有效的延長了電機的使用壽命。
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