变频器节能技术在高压风机中的应用

【摘 要】本文对高压风机系统的运行特征进行分析，结合冶炼厂风机变频改造现场，通过增加高压变频器的改造，对电机的转速进行调节使电机出力与工艺冶炼要求的风量相当，同时减少了电机启动时造成的损坏，大大降低了用电损耗，从而达到节能的效果。

【关键词】沈鼓高压风机；高压变频器；耗电；节能

一、概述

第一冶炼厂动力中心采用了两台6KV沈阳鼓风机厂整套高压风机（以下称沈股风机），两台风机互为备用。该风机是通过调节风机入口的导叶开度来改变风压、风量的大小。通过对现场的生产运行工艺、设备工况进行分析，这些设备存在着如下问题：

1、高压风机采用直接启动法，启动电流是电机额定电流的6～7倍，经常造成电机、电缆、开关损坏，机组被迫减负或停机；

2、电机全速运行受到考验，维护周期短。

3、通过风机入口的导叶开度来改变风压、风量，调整节流损失大、入口压力低、系统效率低，造成能源的浪费。

4、导叶和管道的磨损及经常停机检修不仅造成经济损失而且影响正常生产。

因此，解决上述问题，可以考虑采用变频调速控制技术，利用高压变频器对风机电动机进行变频调速控制，实现生产能力的变负荷调速。这样，不仅解决了入口导叶控制系统的效率低、设备工作特性差等难以克服的缺点，而且提高了系统运行的经济性指标；延长了设备的使用寿命，节约能源，为降低厂用电率提供了良好的途径。

二、高压变频的改造方案

（一）现场技术数据

电机 高压风机

型号 YKS4003-2 型号 GM35H-11

额定电压 6KV 进口流量 250m3/min

电机功率 560KW 进口压力 93.8KPa

额定电流 65.4A 出口压力 218.8KPa

功率因数 0.87 功率 560KW

效率 0.95 主轴转速 22093r/min

（二）实施预案

经过对原系统的分析，对原系统的风压控制由原来的导叶调节改为变频器调节，取消入口导叶，在高压风机至吹炼管线上安装流量计、压力变送器，把流量、风压信号送至动力中心，通过变频器完成对电机调速，最后达到调整管道压力，完成工艺生产调节环节。由于我厂为两台高压风机，一用一备，所以经过研究和讨论后采用一台变频器要在两台电机之间切换的方案，变频器设备接入动力中心侧高压开关和高压风机之间，变频器控制接入原有的DCS系统，由DCS系统来完成正常操作。

高压变频器型号：

型号 HIVERT-Y 06/77P

输出容量 800KVA

驱动额定功率 630KW

额定电压 6KV

输出电流 70A

额定频率 50Hz

输入功率因数 0.98

效率 0.98

三、改造后经济效益分析

我厂实际正常生产时风机满载运行19小时、每天空载运行约5小时。导叶开度在60%左右，电机电流55A。即使满载运行时风机的风压也只有额定值的50%左右，风量为额定值的60%～80%。如果生产不正常电机空转时间更长。

（一）直接效益

1、风机每天实际消耗电能=每天工作电能+每天空载电能

风机每天实际消耗电能=1.732×6kV×55A×0.87×19h+1.732×6kV×30A×0.87×5h

=9791.45kW.h+1356.16kW.h

=11147.60kW.h

2、不调节频率只考虑空载时停机

变频改造后节电率=1356.16kW.h÷11147.60kW.h =12%

每年节约电费=1356.16kW.h×320天×0.54元/kW.h=23.43万元

3、满载时调节频率，空载时停机

根据现场数据，运行的最大流量为11000m3/h，流量比为73%，翻阅手册查风机流量和功率关系图，可知变频时功率比为49%，用阀门调节时的功率比为62%，相差13%。

变频改造后节电率=（9791.45×13%+1356.16）÷11147.60

=2629.04÷11147.60

=24%

考虑到现场实际运行与理论计算值有差异，实际节电率略低。

实际节电率为：24%×0.8=19%。

每年度节约电费=2629.04kW.h×320天×0.54元/kW.h=45.43万元

注：每度电电费按照0.54元计算。

（二）间接效益

高压风机采用高压变频调速控制后，除实现节能降耗的经济效益外，其他方面的效益也是很明显的：

1）变频改造后，高压电机实现了软启动，解决了启动电流对电网和电机的冲击，同时使整套送风系统设备运行的安全性、可靠性提高。

2）电机通过变频器运行降低了维护费用。

3）不存在导叶和管道的磨损及经常停机检修所造成经济损失。

四、小结

高压风机经高压变频改造后，不仅达到了良好的节能效果，而且提高了整套送风系统的稳定性。在生产材料成本日益增长的今天，通过有效的节能改造，使工厂做到节本降耗，从而达到明显的经济效益。