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（三菱電機自動(dòng)化(上海)有限公司北京分公司） 楊 杰楊杰（1969 —）
男， 北京，本科，自動(dòng)化儀表專(zhuān)業(yè)，現任三菱電機自動(dòng)化(上海)有限公司北京分公司驅動(dòng)部經(jīng)理，主要負責三菱電機的FA產(chǎn)品的市場(chǎng)推廣、銷(xiāo)售、代理商管理等工作。
1 應用調速方案的技術(shù)分析
1.1 鍋爐現狀
目前35噸鍋爐長(cháng)期運行在額定負荷76％左右，實(shí)際蒸汽量為27噸，燃氣量和風(fēng)量（鼓風(fēng)、引風(fēng)）調節是通過(guò)調節擋板的開(kāi)度來(lái)實(shí)現的，此種風(fēng)量調節方式使風(fēng)機的效率降低，有相當部分電能轉為機械能消耗在擋板的阻力上，浪費大量電能，回收這部分電能損耗會(huì )收到很大的節能效果。
1.2 鍋爐風(fēng)機負荷運行分析
通過(guò)對現場(chǎng)的檢測，風(fēng)門(mén)擋板的開(kāi)度為：一次鼓風(fēng)機為58%，二次鼓風(fēng)機為38%，引風(fēng)機44%，風(fēng)機效率：鼓風(fēng)機約50~100%，引風(fēng)機約65~100%，實(shí)施變頻調速運行，風(fēng)機效率可提高到90%，降低風(fēng)機功耗。
2 節能效果的估算
（ 35T鍋爐 200kW一次鼓風(fēng)機一臺，75kW二次鼓風(fēng)機一臺,250kW引風(fēng)機一臺，全年運行）
從流體力學(xué)原理知道，風(fēng)機風(fēng)量與轉速及電機功率的關(guān)系：
當改變風(fēng)機轉速時(shí)，流量與轉速成正比：Q1/Q2= n1/n2
風(fēng)機的壓頭與轉速的平方成正比：H1/H2=（n1/n2）2
風(fēng)機的電機軸功率與轉速立方成正比：P1/P2=（n1/n2）3
當風(fēng)量減少，風(fēng)機轉速下降時(shí)，其電動(dòng)機輸入功率迅速下降，例如風(fēng)量下降到80%，轉速也下降到80%，其軸功率則下降到額定功率的51%；若風(fēng)量下降到60%時(shí)，軸功率將下降到額定功率的22%，當然還需考慮由于轉速下降引起壓力下降及效率下降等的影響。即使如此，節電潛力還是很大的。
（1）一次鼓風(fēng)機系統
采用風(fēng)門(mén)調節：電機功率P=200kW，額定電流I＝361 A，工作電壓V＝385v，工作電流I工＝280A，設備年運行時(shí)間T=8760 h（12個(gè)月）
電機消耗的功率為：
P電機＝
VI工 cosφη＝×385×280×0.85×0.9＝142.8（kW）
年耗電量：
E變閥＝P電機×T＝142.8×8760＝1,250,928.0（kWh）
采用變頻調節時(shí)，根據目前所測工況：
鼓風(fēng)機閥門(mén)開(kāi)度57.81%，考慮壓力下降的影響，取風(fēng)量Q ＝75％
電機消耗功率：P變頻＝PQ3＝200×0.753＝84.4（kW）
年耗電量：
E變頻＝P變頻×T＝84.4×8760＝739,125.0（kWh）
因此可得年節電量為：
E1節?。紼變閥－E變頻＝1,250,928.0－739,125.0＝511,803.0（kWh）
（2）二次鼓風(fēng)機系統
采用風(fēng)門(mén)調節：電機功率P=75kW，額定電流I＝139 A，工作電壓V＝385v，工作電流I工＝74A，設備年運行時(shí)間T=8760 h（12個(gè)月）
電機消耗的功率為：
P電機＝
VI工cosφη＝×385×74×0.85×0.9?。?7.7（kW）
年耗電量：
E變閥＝P電機×T＝37.7×8760＝329,961.0（kWh）
采用變頻調節時(shí)，根據目前所測工況：鼓風(fēng)機閥門(mén)開(kāi)度37.98%，考慮壓力下降的影響，取風(fēng)量Q ＝55％
電機消耗功率：P變頻＝PQ3＝75×0.553＝12.5（kW）
年耗電量：
E變頻＝P變頻×T＝12.5×8760＝109,308.4（kWh）
因此可得年節電量為：
E2節?。紼變閥－E變頻＝329,961.0－109,308.4＝220,652.6（kWh）
（3）引風(fēng)機系統
采用風(fēng)門(mén)調節：電機功率P=250kW，額定電流I＝461 A，工作電壓V＝385v，工作電流I工＝280A，設備年運行時(shí)間T=8760 h（12個(gè)月）
電機消耗的功率為：
P電機＝
VI工 cosφη＝×385×280×0.85×0.9＝142.8（kW）
年耗電量：
E變閥＝P電機×T＝142.8×8760＝1,250,928.0（kWh）
采用變頻調節時(shí)，根據目前所測工況：引風(fēng)機閥門(mén)開(kāi)度44.29%，考慮壓力下降的影響，取風(fēng)量Q ＝65％
電機消耗功率：P變頻＝PQ3＝250×0.653＝68.7（kW）
年耗電量：
E變頻＝P變頻×T＝68.7×8760＝601,428.8（kWh）
因此可得年節電量為：
E引節?。紼變閥－E變頻＝1,250,928.0－601,428.8＝649,499.2（kWh）
（4）鍋爐全年總節電量為：
E＝E1節?。獷2節?。獷引節?。?,381,927.8（kWh）
（5）鍋爐全年總節電費為：
W＝E ×0.4元/kWh＝552,771.12（元RMB）
3 當鍋爐運行在額定負荷71%左右，實(shí)際蒸汽量為25噸時(shí)，節能效果的估算（半年）
（1）一次鼓風(fēng)機系統
采用風(fēng)門(mén)調節：電機功率P=200kW，額定電流I＝361 A，工作電壓V＝385v，工作電流I工＝260A，設備運行時(shí)間T=4380 h（6個(gè)月）
電機消耗的功率為：
P電機＝
VI工cosφη＝×385×260×0.85×0.9＝132.6（kW）
半年耗電量：
E變閥＝P電機×T＝132.6×4380＝580,788.0（kWh）
采用變頻調節時(shí)，根據目前所測工況：鼓風(fēng)機閥門(mén)開(kāi)度49.57%，考慮壓力下降的影響，取風(fēng)量Q＝70％
電機消耗功率：P變頻＝PQ3＝200×0.73＝68.6（kW）
半年耗電量：
E變頻＝P變頻×T＝68.6×4380＝300,468.0（kWh）
因此可得半年節電量為：
E1節?。紼變閥－E變頻＝580,788.0－300,468.0＝280,320.0（kWh）
（2）二次鼓風(fēng)機系統
采用風(fēng)門(mén)調節：電機功率P=75kW，額定電流I＝139 A，工作電壓V＝385v，實(shí)測工作電流I工＝52A，設備運行時(shí)間T=4380 h（6個(gè)月）
電機消耗的功率為：
P電機=
VI工cosφη＝×385×52×0.85×0.9?。?1.4（kW）
半年耗電量：
E變閥＝P電機×T＝21.4×4380＝93,732.0（kWh）
采用變頻調節時(shí)，根據目前所測工況：鼓風(fēng)機閥門(mén)開(kāi)度2%，考慮壓力下降的影響，以及避免電機在低速下運行，取風(fēng)量Q ＝40％
電機消耗功率：P變頻＝PQ3＝75×0.43＝4.8（kW）
半年耗電量：
E變頻＝P變頻×T＝4.8×4380＝21,024.0（kWh）
因此可得半年節電量為：
E2節?。紼變閥－E變頻＝93,732.0－21,024.0＝72,708.0（kWh）
（3）引風(fēng)機系統
采用風(fēng)門(mén)調節：電機功率P=250kW，額定電流I＝461 A，工作電壓V＝385v，工作電流I工＝260A，設備運行時(shí)間T=4380 h（6個(gè)月）
電機消耗的功率為：
P電機＝
VI工cosφη＝×385×260×0.85×0.9?。?32.6（kW）
半年耗電量：
E變閥＝P電機×T＝132.6×4380＝580,788.0（kWh）
采用變頻調節時(shí)，根據目前所測工況：引風(fēng)機閥門(mén)開(kāi)度39.6%，考慮壓力下降的影響，取風(fēng)量Q ＝60％
電機消耗功率：P變頻＝PQ3＝250×0.63＝54.0（kW）
半年耗電量：
E變頻＝P變頻×T＝54.0×4380＝236,520.0（kWh）
因此可得半年節電量為：
E引節?。紼變閥－E變頻＝580,788.0－236,520.0＝344,268.0（kWh）
（4）鍋爐半年總節電量為：
E＝E1節?。獷2節?。獷引節?。?97,296.0（kWh）
（5）鍋爐半年總節電費為：
W＝E ×0.4元/kWh＝278,918.40（元RMB）
四 采用風(fēng)機變頻調速的特點(diǎn)和技術(shù)措施
（1）對電機實(shí)現寬范圍無(wú)級調速，電機可連續平滑穩定變速。
（2）電機由于軟啟動(dòng)，啟動(dòng)電流小，啟動(dòng)過(guò)程平穩，對電網(wǎng)和電器沒(méi)有沖擊，對風(fēng)機不產(chǎn)生大的起動(dòng)轉矩沖擊，可延長(cháng)鼓引風(fēng)機的使用壽命，減少維修費用。
（3）由于電機軸功率下降，風(fēng)機轉速降低，能減輕機械振動(dòng)和噪聲，改善勞動(dòng)環(huán)境。
（4） 為了保證鍋爐的安全運行，設置工頻—變頻調速運行自動(dòng)切換系統。
（5）風(fēng)量可進(jìn)行自動(dòng)/手動(dòng)調節。
（6）具有變頻器及外設故障診斷功能。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號