摘要:本文简述了高压变频的基本原理,介绍了国产多电平高压变频器在高温风机节能改造的应用,及实际在旋窑高温风机进行变频调速改造应用的节能与其他效果。
1、引言
自我国加大基础设施建设以来,全国各地对基础建材水泥的需求量日益增大,促进了建材行业的快速发展;随着对环保及对生产效率提出更高要求,传统立窑由于环境污染大,生产效率低的特点,逐步被环保、高效的旋窑生产线取而代之,成为提高水泥生产的有效手段。但随着原材料成本、燃料煤炭成本及动力成本的提高,水泥生产的利润空间也相应降低,市场的激烈竞争促使水泥生产企业迫切的降低生产成本,以增强市场竞争力,提高利润空间。在全球资源紧缺的前提下,原材料及煤炭的成本会进一步提高,只有在能源循环利用及节约能源上做文章才能给企业带来持续发展的动力。
小浦众胜水泥有限公司位于浙江长兴县小浦镇,拥有2500吨生产线一条;为降低生产成本,提高企业竞争力,率先安装了一套余热发电系统,对窑尾高温尾气综合利用,取得了较高的经济效益。企业领导增强了能源综合利用及节能降耗的信心,经过运值及电气技术人员对生产线的运行数据的统计、分析,提出了对窑尾高温风机进行变频改造的课题。
2、改造前运行工况介绍及节能预算分析
小浦众胜水泥有限公司旋窑高温风机额定电压为6kV,额定功率为1400kW,额定转速992rpm,改造前通过液力耦合器调节风机转速并配合风门进行控制。在正常生产运行过程中,液力耦合器的输出720rpm,风门开度控制在75%开度。采用风门控制时,微小的调节都会引起旋窑系统各点压力的波动,影响生产安全;采用液力耦合器调整时,虽能减小旋窑系统各点的压力波动,但相对增加了液力耦合器的维护量及维护成本。
通过查阅相关资料及试验论证,在风门开度75%时,由于风门的节流、磨擦增加大约11%的损耗;液力耦合器工作原理是利用了泵轮与涡轮进行能量的传递,在能量传递过程中本身损耗一定的能量,其损耗比例理论计算公式:
其中,i——液偶转速比;
ie——液偶额定工况点的转速比,取0.97;
P额——电机额定功率,kW;
按上述公式计算,输出720rpm时的损耗约为14.43%,再考虑到液偶的轴承摩擦损失、油路损失、鼓风损失、导管损失等。总约有25%的损耗,具有较大的改造节能空间。
对于旋窑系统,高温风机至关重要,一旦出现故障将造成整条生产线的瘫痪,因此对节能改造方式的稳定性与可靠性提出了更高标准的要求。通过与其他节能调节方式比较,变频调速优异的调速、起动和制动性能、高效率、高功率因素等特点非常适合改造需求,用户最终决议采用高压变频对高温风机进行改造。
近年来国内高压变频器得到了快速发展,其性能已基本达到了进口产品的水平,且针对国内电网实际运行情况在功能做了很大的改进与完善,完全满足运行需求。
3、H桥多电平串联高压变频介绍
3.1拓扑结构
受功率器件进口限制,国内高压变频器的拓扑基本采用的是多电平串联结构。
来源:广州智光电机有限公司