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水泥行業(yè)風機變頻節(jié)能解決方案
摘要: 在水泥行業(yè)的立窯、回轉窯風機這樣的設備,,耗電量極大,起動電流很高,,要求變壓器有足夠大的富余量,同時用電動閥門,、擋風板等裝置來調節(jié)風量,,在風道系統(tǒng)設計時,,為滿足生產環(huán)境的最大要求,,必須留有余量,因此風機的風量和壓力往往偏大,,功率的偏大設計必然造成能量的浪費,。
Abstract:
Key words :

一. 概述
在水泥行業(yè)的立窯、回轉窯風機這樣的設備,,耗電量極大,,起動電流很高,要求變壓器有足夠大的富余量,,同時用電動閥門,、擋風板等裝置來調節(jié)風量,在風道系統(tǒng)設計時,,為滿足生產環(huán)境的最大要求,,必須留有余量,因此風機的風量和壓力往往偏大,,功率的偏大設計必然造成能量的浪費,。
在傳統(tǒng)的情況中,都是采用閥門來調節(jié)風量的,,有些也采用旁通閥或者回流閥來解決流量和壓力余量過大的問題,,這些方法都存在著很大的能量消耗,很多的風機有30~70%的能量是消耗在調節(jié)閥的壓降上的,,不僅造成電能的浪費,,工作效率低,而且開動閥門時,,還發(fā)出嘯聲和振動,,經常發(fā)生事故。
近幾年來變頻技術的出現(xiàn),,徹底改變了這一狀況,,實踐證明在風機的系統(tǒng)中接入變頻系統(tǒng),利用變頻技術改變電機轉速來調節(jié)風量和壓力的變化用來取代閥門控制風量,,能取得明顯的節(jié)能效果,。

 

二. 節(jié)能原理
立窯,、回轉窯上的風機的運行工況由立窯、回轉窯的負荷情況決定,,根據(jù)流體力學理論,,電機軸功率P和風量Q、壓力H之間的關系為:
P=K*H*Q/η
其中K為常數(shù),;
η為效率,。
它們與轉速N之間的關系為:
Q1/Q2=N1/N2
H1/H2=(N1/N2)2
P1/P2=(N1/N2)3
圖中曲線1為風機在恒速下壓力H和流量Q的特性曲線,曲線2是管網風阻特性(閥門開度為100%),。假設風機在設計時工作在A點的效率最高,,輸出風量Q1為100%,此時的軸功率P1=Q1*H1與面積AH10Q1成正比,。根據(jù)工藝要求,,當風量需從Q1減少到Q2(例如70%)時,如采用調節(jié)閥門的方法相當于增加了管網阻力,,使管網阻力特性變到為 2
曲線3,,系統(tǒng)由原來的工況A點變到新的工況B點運行,由圖中可以看出,,風壓反而增加了,,軸功率P2與面積BH20Q2成正比,減少不多,。


如果采用變頻調速控制方式,,將風機轉速由N1降到N2,根據(jù)風機的比例定律,,可以畫出在轉速N2下壓力H和流量Q特性如曲線4所示,,可見在滿足同樣風量Q2的情況下,風壓H3將大幅度降低,,功率P3(相等于面積CH30Q2)也隨著顯著減少,,節(jié)省的功率△P=△HQ2與面積BH2H3C成正比,節(jié)能的效果是十分明顯的,。
由流體力學可知,,風量Q與轉速的一次方成正比,風壓H與轉速的平方成正比,,軸功率P與轉速的立方成正比,,當風量減少,風機轉速下降時,,起功率下降很多,。
例如風量下降到80%,轉速也下降到80%時,,則軸功率下降到額定功率的51%,;如風量下降到50%,,功率P可下降到額定功率的13%,當然由于實際工況的影響,,節(jié)能的實際值不會有這么明顯,,即使這樣,節(jié)能的效果也是十分明顯的,。
因此在有風機,、水泵的機械設備中,采用變頻調速的方式來調節(jié)風量和流量,,在節(jié)能上是一個最有效的方法,。

 

三. 節(jié)能系統(tǒng)
綜上所述,只要正常生產過程中電動閥門的開度在85%以下,,在安裝節(jié)能系統(tǒng)之后,,我們預計節(jié)能率應在30%以上。同時節(jié)能系統(tǒng)還具有以下優(yōu)點:
1. 采用閉環(huán)控制系統(tǒng),,可靠性,精確度,,穩(wěn)定性都有很大提高,。
2. 實現(xiàn)電機軟起動,消除電機起動電流的沖擊,,延長機械設備的使用壽命,。
3. 運行平穩(wěn),減低噪音,,改善工作環(huán)境,。

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