布袋除塵器羅茨風機變頻改造

山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨鼓風機、羅茨風機、回轉(zhuǎn)式鼓風機等機械設(shè)備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨鼓風機、水冷羅茨鼓風機、油驅(qū)羅茨鼓風機、低噪音羅茨鼓風機，贏得了市場好評和認可。產(chǎn)品和服務(wù)遠銷全國各地及東南亞，深受客戶好評。下面我們看一個錦工羅茨風機客戶的布袋除塵器羅茨風機變頻改造案例。

鄭州新力電力有限公司#1機組鍋爐為超高壓中間再熱，自然循環(huán)，煤粉爐，其額定蒸發(fā)量為670t/h。該機組尾部安裝兩臺165m2的三電場靜電除塵器，于1995年投入使用。運行一段時間后，除塵效率明顯下降，煙塵排放濃度大，無法做到達標排放。為了保證電廠的可持續(xù)發(fā)展，鄭州新力電力有限公司決定對其進行改造，將原有的靜電除塵器改造為袋式除塵器。?
火力發(fā)電廠既是電能生產(chǎn)企業(yè)，也是耗能大戶，要提高發(fā)電廠綜合效益，必須降低廠用電率和發(fā)電煤耗。如大家所知，布袋除塵器的清灰壓力主要由羅茨風機或空壓機來提供?？紤]到經(jīng)濟成本，#1機組布袋除塵器的清灰壓力選用羅茨風機來提供。在生產(chǎn)中，許多設(shè)備的能耗都與機組的轉(zhuǎn)速有關(guān)，這些設(shè)備一般都是根據(jù)生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的最大負荷條件，如最大風量和揚程進行選擇的，但實際生產(chǎn)中所需的風量往往比設(shè)計的最大風量小的多，如果所用的電動機是不能調(diào)速的，通常只能通過調(diào)節(jié)閥門的開度來控制風量，其結(jié)果在閥門上會造成很大的能量損耗，如果不用閥門調(diào)節(jié)，而是讓電機調(diào)速運行，那么，當需要的流量減少時，電動機的轉(zhuǎn)數(shù)降低，消耗的能量將會明顯減少。羅茨風機采用變頻控制后，通過改變電機轉(zhuǎn)速控制風壓，實現(xiàn)調(diào)整需要，減少節(jié)流損失，最終達到節(jié)電目的。本文以我公司布袋除塵器羅茨風機變頻改造項目為實例，采用錦工風機廠家推薦的ABB公司生產(chǎn)的變頻器，說明變頻裝置在電力行業(yè)技術(shù)改造中的廣闊應(yīng)用前景。?
二、改造方案?
羅茨風機正常運行工況：兩臺運行，一臺備用。羅茨風機電動機采用變頻控制方式，在除塵配電間增加羅茨風機變頻控制柜，羅茨風機控制邏輯在DCS系統(tǒng)內(nèi)設(shè)計編制，實現(xiàn)了手、自動控制及無擾切換等功能。?
羅茨風機變頻運行時，壓力母管上的電動調(diào)節(jié)閥保持全關(guān)，通過改變羅茨風機電動機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)清灰壓力；變頻器出現(xiàn)故障時，風機跳閘后，手動切換至工頻定速運行，通過控制壓力母管上的電動調(diào)節(jié)閥的開度來調(diào)節(jié)清灰壓力。?
羅茨風機變頻運行向定速切換時，應(yīng)停運羅茨風機，手動切換一次回路后，按原啟動方式投入運行。?
變頻器接入原電氣回路如圖1所示。羅茨風機變頻裝置的手動旁路由三把刀閘組成，其中QS2和QS3屬于單刀雙擲刀閘，一個在合位時，另一個必定在分位。?
羅茨風機電機進行變頻改造后，原先DCS系統(tǒng)對羅茨風系統(tǒng)的控制方式發(fā)生了改變，必須對所有設(shè)計羅茨風系統(tǒng)的順控、自動邏輯和畫面進行全面修改，增加變頻模式下操作、順控啟停、事故聯(lián)鎖、協(xié)調(diào)控制等功能。?
三、變頻器主要技術(shù)規(guī)范?
1.安裝、投運變頻器裝置后原電機不加任何改動可直接應(yīng)用。?
2.主電源故障時，變頻器在3秒鐘內(nèi)不停機，一旦主電源重新受電，裝置系統(tǒng)能自動恢復(fù)正常工作而無需運行人員的任何干預(yù)，以滿足主電源母線切換的需要。?
3.變頻器內(nèi)部通訊采用光纖連接，以提高通訊速度和抗干擾能力，變頻器內(nèi)部強弱電信號分開布置光電隔離、鐵殼屏蔽，對本體控制系統(tǒng)就地控制柜沒有諧波影響，柜內(nèi)設(shè)有屏蔽端子和接地設(shè)施。變頻裝置冷卻系統(tǒng)可靠，考慮冗余配置。單臺冷卻風機故障不影響系統(tǒng)正常運行，并報警遠傳到控制室。每一套冷卻裝置拆裝方便，并不影響變頻裝置的安全可靠運行。?
4.變頻裝置提供電動機所需的過載、過流、過壓、欠壓、過熱、缺相保護以及進線變壓器的保護和變頻器過載，變頻器過熱等保護功能。?
5.變頻裝置動力電源和控制電源分開供電，動力電源為變頻調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)部供電，控制電源獨立于動力電源系統(tǒng)?？刂齐娫垂收蠒r，變頻器不能立即停機，能保持運行半小時以上，以便維護人員處理電源故障。變頻器自備UPS，可維持30min。變頻器可在輸出不帶電機的情況下進行空載調(diào)試，也可在使用380VAC進行空載調(diào)試。?
6.當母線上電動機成組啟動時，對變頻器運行無影響。變頻器瞬時失電后，如果超過5個周波，變頻器自動使輸出功率為零，使電容上的容量輸出時間較長。待輸入電壓恢復(fù)正常后，重新提升輸出頻率到給定值，此過程由加減時間控制，不應(yīng)有初始化時間。如果失電時間超過3秒，則變頻器保護停機，需要系統(tǒng)復(fù)位后才能重新啟動。?
四、經(jīng)濟效益分析?
（一）直接經(jīng)濟效益?
鄭州新力電力有限公司#1機組除塵器共3臺羅茨風機，兩用一備，羅茨風機品牌為錦工，其配套電動機為湘潭電機廠生產(chǎn)的電機，額定電壓380，額定電流202A，額定功率110KW，轉(zhuǎn)速1450rpm。?
為了摸準羅茨風機改造前后效益，在2010年12月中旬進行了1#機組羅茨風機改造后效率試驗。試驗參數(shù)主要有羅茨風機電流、羅茨風壓力。試驗時，壓力母管上的電動調(diào)節(jié)閥全關(guān)，隨著清灰負荷變化，羅茨風機通過轉(zhuǎn)速調(diào)整清灰壓力。?
從試驗中羅茨風機運行功率參數(shù)來看，在羅茨風機改造前，羅茨風系統(tǒng)節(jié)流損失很大；改造后，系統(tǒng)阻力損失大幅下降，相應(yīng)的功率也就節(jié)省下來了，所以節(jié)電效果明顯。詳細見表1。?
單地說，就是在不裝變頻調(diào)速裝置時，羅茨風機的出口排風量靠壓力母管上的電動調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)，電機易過負荷。風量小時，靠關(guān)小閥門調(diào)節(jié)，增加了管道阻力，使部分能量白白消耗在風機出口閥門上。安裝變頻調(diào)速器后，可以降低電機的轉(zhuǎn)速，風機的風量也相應(yīng)降低，電機的電耗也相應(yīng)降低，使原來消耗在風機出口閥上的能量，用變頻調(diào)速方法得到了解決。由于采用恒轉(zhuǎn)矩特性，變頻降速后的電機轉(zhuǎn)矩不變，拖動力矩恒定，可以保證排量，從而實現(xiàn)了節(jié)約電能的作用。?
（二）間接經(jīng)濟效益?
1.改造前羅茨風機工頻啟動時，電動機承受8-10倍的沖擊電流，而采用變頻啟動后，電動機由于軟啟動，啟動電流小，啟動過程平穩(wěn)，對電網(wǎng)和電機沒有沖擊，對風機也不產(chǎn)生大的啟動轉(zhuǎn)矩沖擊，可延長設(shè)備使用壽命，降低維修費用，減少維修改造量。?
2.采用變頻運行后，由于電機軸功率下降，羅茨風機轉(zhuǎn)速降低，減輕了機械振動和噪聲，可延長設(shè)備使用壽命，改善了勞動環(huán)境。?
3.變頻器保護功能齊全，質(zhì)量可靠，可提高控制可靠性。?
4.采用變頻運行后，一次風穩(wěn)定可靠，提高了一次風系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。?
五、結(jié)論?
羅茨風機變頻器投入運行后，運行良好，調(diào)節(jié)平穩(wěn)，運行電流明顯下降，調(diào)節(jié)范圍寬泛，具有明顯的節(jié)電效能，達到了預(yù)期的收益。?
改造前后試驗數(shù)據(jù)表明羅茨風機采用變頻調(diào)速的運行效率明顯比定速運行采用電動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)時高。?
羅茨風機電動機采用變頻器調(diào)速，調(diào)速范圍大，電動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，動態(tài)響應(yīng)性能好，調(diào)節(jié)性能平穩(wěn)，有利于系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，改善了機組調(diào)節(jié)品質(zhì)。采用變頻技術(shù)降低電耗效果明顯，符合國家節(jié)能政策，達到了節(jié)約能源，降低廠用電的目的，值得進一步推廣應(yīng)用。

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