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变频调速器在鼓风机上的应用研究

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/4/25 17:44:11   

 关键词:  风机 变频器 鼓风机

1系统概况
曝气池是污水处理系统的核心设备,鼓风机将压缩空气通过管道送入曝气池,使空气中的氧溶解在污水中,供给活性污泥中的微生物。污水中的含氧量必须保持在适当的范围内,否则微生物就会缺乏活性,起不到降解作用。由于鼓风机的风压是一定的,风量只能靠出气阀调节,实际生产运行中出气阀开度一般在50%~70%。因此,在上述过程中如果应用变频调速系统控制风量,即可满足工艺要求又可达到节能效果。
2节能原理
离心式鼓风机属典型的平方率负载的阻转矩T与转速N的平方成正比,即
T=KtN2(Kt为转矩常数)(1)
P=KtN3/9550=KpN3(KP为功率常数)(2)
平方律负载的功率P与转速N的三次方成正比,即
因此,在工艺允许的范围内尽可能的降低转速才会取得最佳节能效果。
3应用中出现的问题
(1)最佳节能效果
现代变频器有许多先进的功能,合理的选择利用会取得更好的效果。如图1所示,曲线0是平方律负载的机械特性,曲线1是电动机在V/F控制方式下的转矩曲线。当转速为Nx时,负载转矩为Tx,电机转矩为Tmx,可以看出,在低频运行时,电动机的转矩与负载转矩相比,仍高出许多,也就是说该系统还有很大的节能潜力。因此合理的选择变频器的V/F曲线,可取得进一步的节能效果。但是在减低V/F曲线时,要注意低频时的启动问题。如图1中的曲线0和曲线3相交于S点,显然在S点以下系统不能启动。
(2)喘震问题
在实际应用中会发现,如果变频器运行于41Hz左右时,系统就会发生严重的震荡,电流大幅变化,电机发出刺耳的噪音。

原因分析,如图2所示,鼓风机风道出口位于曝气池底部,曝气池水位h是固定不变的,只有风道压力Pf大于水体对风道的压力Ps即Pf-Ps>0时空气才能顺利送入池中。当Ps与Pf非常接近时,由于Ps和Pf总有微小的波动,这时它们之差就时而大于0,时而小于0,因此压缩空气流呈断续状态,这就导致电流大幅波动,从而发生喘震现象。此时的频率称为喘震频率Nc。为避免喘震现象的发生,可以在选择V/F曲线时使S点对应的频率Nmin>Nc,并且变频器下限频率设定为Nmin即可解决问题,而此时的节电效果恰恰也是最好的。
(3)上限频率
由于负载转矩与转速的三次方成正比,如果实际转速高于额定转速,负载转矩可能大大超过额定转矩。另外变频器一般具有转差补偿功能,当变频器显示50Hz时,其实际转速一般高于50Hz,从而引起电机过载、轴承加速损坏等问题,因此应设定上限频率为49Hz。
4改造效果
(1)风机电机功率为110kW,实际测量改造前电流为120~130A,采用FUJI110kW变频器改造后电流为70~80A,频率基本稳定在43Hz,应用公式(2)计算,月节电18000kW·h。以每年运行11个月,每度电0.45元计算,每年可节约电费9万余元。
(2)应用变频调速后,电机转速下降,轴承等机械磨损减少,寿命延长,维修工作量减少。
(3)应用变频调速后,电机可以软起动,起动电压降减少,对电网的冲击大幅减少。

来源:中华电力网
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