电力系统变频节能改造技术方案.doc

电力系统变频节能改造技术方案六盘水杏丰洗煤场：我公司技术人员在贵单位相关人员的大力配合下，对贵单位用电系统进行了一次详细调查，在此对贵单位给予我们工作的大力支持和配合表示感谢。贵单位用电系统主要设备有：风机，压滤机等。根据贵单位技术人员提供的技术参数和我公司人员对用电系统及负荷运行情况的深入调查和了解，并综合考虑投资收益的合理性后，实施变频节能改造工程。一工程内容：对风机，压滤机等用电系统进行变频节能改造工程。二用电设备运行情况：用电费：0.546元。电机工作时间：24小时/天.三 改造方案概述：l 改造方案的目的提高产品质量，降低能耗，改善工作环境。l 改造方案本次改造选取了约157kw的节能效果较明显的负载作为投资项目，进行改造。其中风机和压滤机用PI7800的变频器调节、控制电机转速。采用控制盒直接由操作人员控制转速。l 方案实施根据实际情况在每台电机控制柜附近安装变频器及新控制柜。根据厂方要求可以将操作盒安装在控制台上，以便工作人员操作。在每组系统前安装电表及计时器，以便检测用电量和工作时间。四改造建议：1. 压滤机37KW,采用一台37KW普传科技高性能变频器进行节能改造，节电率：15%；2. 压滤机45KW,采用一台45KW普传科技高性能变频器进行节能改造，节电率：15%；3. 风机75KW, 采用一台75KW普传科技高性能变频器进行节能改造，节电率：20%. 注：节电率以实测为准。五可行性分析：生产过程所需的各种物理量，如所需要的风量，都在随生产过程的变化而变化，保持一些物理量的恒定，或使一些物理量按生产过程的需要而变化，就成了电控系统的最终目标。为了达到这一目标，风机配备的电机功率都是按生产过程最大的需求量而配置的，这就存在一种匹配的功率与生产过程实际需要的功率不对应的矛盾，当生产过程需要某种物理量大时，电机的最大配置刚好匹配，而当生产过程需要某种物理量小时，电机的最大配置就是一种浪费，但这种浪费又是不可避免的，随着变频技术和数控技术的高速发展，避免这种浪费已成为可能，即电机的功率随生产现场物理量的变化而变化，改变电机转速使其轴输出功率随生产现场物理量的变化而变化，从而达到节能降耗的目的。5.1 改造项目内容编号设备名称电动机功率数量备注1压滤机37KW1台2压滤机45KW1台3风机75KW1台小计约157KW3台5.2 电动机的运行特性由电动机本身的特性知，电动机的转速与其工作电压的频率成正比，其轴输出功率与频率的关系见下表：频率F（HZ）转速N%轴功率P%50100%100%4590%72.9%4080%51.2%3570%34.3%3060%21.6%5.3 风机的运行特性传统的供风方式是通过人工或电动阀门调节挡风板的开启度来调节供风量的，而电机始终处于额定转速下运转，由电机转速与功率的关系可知：这种运行方式电能浪费严重，调节精度差、启动电流大、噪声大，变频改造的供风系统是在保留原工频供电系统的基础上增加一套变频回路与原电路并联，形成双回路供电系统，即正常情况下,由变频回路供电,一旦出现故障时由原工频电路供电,保障生产正常进行。其特点：变频具有软启动功能，无大电流冲击，可延长电机的使用寿命；变频通过采集关键信号，可实现自动调节风机的转速，而不需人工调节挡风板的开启度，实现按不同的生产过程准确提供供风量，既节省能量又可减轻操作者的劳动强度。六节能分析与实例 通过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：Q n，H n2，P n3；即流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。 以一台水泵为例，它的出口压头为H0（出口压头即泵入口和管路出口的静压力差），额定转速为n0,阀门全开时的管阻特性为r0,额定工况下与之对应的压力为H1,出口流量为Q1。在现场控制中，通常采用水泵定速运行，出口阀门控制流量。当流量从Q1减小50%至Q2时，阀门开度减小使管网阻力特性由r0变为r1，系统工作点沿方向由原来的A点移至B点；受其节流作用压力H1变为H2。水泵轴功率实际值（kW）可由公式：P=Q·H（c·b）×103得出。其中，P、Q、H、c、b分别表示功率、流量、压力、水泵效率、传动装置效率，直接传动为1。 假设总效率（c·b）为1，则水泵由A点移至B点工作时，电机节省的功耗为AQ1OH1和BQ2OH2的面积差。如果采用调速手段改变水泵的转速n，当流量从Q1减小50%至Q2时，那么管网阻力特性为同一曲线r0，系统工作点将沿方向II由原来的A点移至C点，水泵的运行也更趋合理。在阀门全开，只有管网阻力的情况下，系统满足现场的流量要求，能耗势必降低。此时，电机节省的功耗为AQ1OH1和CQ2OH3的面积差。比较采用阀门开度调节和水泵转速控制，显然使用水泵转速控制更为有效合理，具有显著的节能效果。     另外，从图中还可以看出：阀门调节时将使系统压力H升高，这将对管路和阀门的密封性能形成威胁和破坏；而转速调节时，系统压力H将随泵转速n的降低而降低，因此不会对系统产生不良影响。     从上面的比较不难得出：当现场对水泵流量的需求从100%降至50%时，采用转速调节将比原来的阀门调节节省BCH3H2所对应的功率大小，节能率在75%以上。 电机转速与节能率的关系表频率f（Hz）转速N%风量Q%风压H%轴功率P%节电率50100%100%100%100%0.00%4590%90%81%72.9%29.10%4080%80%64%51.2%48.80%3570%70%49%34.3%65.70%3060%60%36%21.6%78.40%与此相类似的，如果采用变频调速技术改变泵类、风机类设备转速来控制现场压力、温度、水位等其它过程控制参量，同样可以依据系统控制特性绘制出关系曲线得出上述的比较结果。采用变频调速技术改变电机转速的方法，要比采用阀门、挡板调节更为节能经济，设备运行工况也将得到明显改善。七特点：采用交流变频器对风机、泵等进行节能改造具有结构简单、改造方便、节能效果明显。 使用变频器后，电机可软起软停、减少设备机械冲击、延长设备使用寿命、降低设备的维修费用。 变频调速技术先进、成熟，提高了设备的技术含量提高电网的功率因数，减少或避免供电部门惩罚性电费，同时可减轻企业电网的供电压力，间接提高企业电网的供电能力。电动机的起动为软起动，避免冲击电流，使用电设备机械冲击大大减小，延长设备的使用寿命，可提高生产设备的稳定性，间接提升产品的质量。深圳市普传科技有限公司附件：深圳市普传科技有限公司简介1、公司简介大连普传科技股份有限公司于2001年1月成立， 注册资金及实收资本2000万元。注册地为大连市高新技术园区，为国家级高新技术企业，是具有电机设计制造基础的变频器专业制造商。公司现形成以变频器为主的节能产品的产业化规模，标准化设计、具有系列化生产能力。主导产品为控制与传动及电气自动化产品：变频器、电机环保节能器、混合动力汽车用电机及控制系统、伺服电机及驱动器、自动化控制系统等等，产品远销欧美及东南亚国家。PI7000系列高性能变频器获2006年国家“火炬计划”项目、通过国家权威机构检验和省级科技成果鉴定。公司承担国家“十一·五”863计划“节能与新能源汽车”重大项目之“混合动力汽车用电机驱动系统关键技术研究”课题。公司在深圳设分公司，通过设立江苏、山东、河南、广州等办事机构，建立了辐射全国的研发、生产、物流及服务网络。节能、高效、环保、经济、实用的普传科技系列产品，广泛应用于电子、机械、石化、冶金、矿山、造纸、纺织、建材、交通等工业领域和高科技领域及中央空调、高楼给水、广场音乐喷泉等民用项目,达到改善工艺，提高产品质量和提高效率的目的,应用在风机水泵类负载实现节能30%以上, 替代进口,具有巨大的社会意义和经济效益；公司研发的产品在交通（潜艇、舰船、车辆如混合动力汽车）等专业领域也得到很好应用；公司生产的机床功能部件应用在数控机床等设备在振兴东北老工业基地先进装备制造业中发挥出应有作用。 “十一五”国家863计划“节能与新能源汽车”重大项目课题承担单位。 国家 “火炬计划”项目单位 中国电器工业协会变频器分会首届副理事长单位 2007年为大连市“大连电气传动工程研究中心”2008年获辽宁省电气传动工程技术研究中心 2008年大连市高新园区“最佳自主创新企业” 2007年大连“节能成长型、创新成长型企业”“最佳自主创新企业” 连续2年获中国电工技术学会、慧聪网“中国变频器十大品牌” 变频器世界 电气时代“用户满意十大品牌“2、普传科技变频节能技术产品特点：2.1 变频器 的主要功能即为节能和自动控制。自主开发的PI7000系列高性能变频器通过国家发配电及电控设备质量监督检验中心、国家轿车质量监督检验中心的检验和获得辽宁省级科技成果鉴定。产品设计符合国家标准GB/T12668.2-2002：调速电气传动系统中“低压交流变频电气传动系统额定值的规定”及GB12668.3-2004：“产品的电磁兼容性标准及其特定的实验方法”。PI7000/7800/7600除具有通用低压变频器的基本功能外，和国内同行业比较，具备下列创新性和先进性n 采用32位专用DSP（数字信号处理器）为核心的控制单元，实现高速高性能控制。n 集V/F控制、V/FPG控制、矢量控制PG三种控制功能于一体，三种空间电压矢量波形产生方式的变频器n 具有死区补偿功能，实现低频率大输出转矩；自动转差补偿。n 十种频率设定方式，模拟端子可以接受010V、020mA之内的自定义范围信号。n 六路可编程输出控制端子。n 内置PID功能，可实现高性能闭环速度控制PID调节的直流电流制动。n 转速追踪启动与断电再恢复运行功能。n 强大的通讯功能，支持标准的Rs485与Can Bus，同时提供远控键盘功能。n 界面有好：人性化显示菜单，中文液晶LCD显示，配以LED显示，同时显示3个状态参数。n 特有的逆变模块（IGBT）温升监控功能，风扇调节可控，适时降低电机噪音和温升。n 高效的故障查询与记录功能，方便排除故障；参数保护功能。n 独特的设计，使变频器对电源的污染降到最低。2.2 基于“电机系统工程”电机运行特点开发的设计制造的新一代高品质、多功能电机控制、环保、节能产品PS7000系列电机环保节能器通过检验和科技成果鉴定。该产品应用先进的空间电压矢量PWM控制技术、矢量控制技术，采用高性能的功率模块和先进的节能器制造工艺，具有创新性和先进性。本产品不同于以往的电机节能器，具有电机无级调速满足工艺和节能的双重效果及对低速、重载的设备控制。专家评语：“该产品技术先进，性能指标达到国内领先水平，节能及环保效果明显”。综合节电率可达30，经济效益显著。该项目获2008年国家发改委“资源节约与环境保护”项目。该产品具有下列优异表现：n 具有电机节能和无级调速的双重效用。根据负载特性自动调节电机转速，具有软启动特性，没有启动时的冲击电流与机械震动；n 全程优化设计：可有效降低电机运行噪音和发热、减少电机维护量,延长电机使用寿命的24倍，降低维修成本；n 具有市电及节电状态双电路自动转换的不间断供电回路、故障自动报警，不影响正常工作；n 宽电压设计以及转速跟踪功能保障了在电网电压波动频繁的情况下节能器仍能正常工作。n 产品设计安全处理按欧盟“废弃电器与电子设备标准”设计（WEEE）符合欧盟“禁用有害物质RoHS认证”要求。内置输出电抗器、平波电抗器等抑制谐波，降低对电网的污染。n 将低电源输配无功损耗，降低变压器容量需求20以上；n 有效提高功率因数达95以上，节能显著，综合节电率可达30，改善“大马拉小车”的功耗浪费问题；n 保护功能齐全：过电压，欠电压，过电流,电子热过载保护,变频器过热保护，断电再恢复运行,电流限幅，过电压，保险丝断，接地故障，缺相，过载保护，外部故障，通讯错误 ,PID反馈信号异常等。深圳市普传科技有限公司