1、日照职业技术学院毕业论文1摘 要 随着现代企业的不断进步和发展，效益最大化是企业永恒的主题。利用新技术来提高企业生产装置的管理水平和节能降耗已是各企业首选的手段之一。高压变频节能技术随着国内一些生产厂家研制水平的不断提高，已接近世界同行业的领先水平，并以产品性能稳定、价格适宜深得国内企业广泛接受和应用。关键词：高压变频器 新技术 节能 风机日照职业技术学院毕业论文2AbstractWith the progress of modern enterprise and development of benefit maximization, the enterprise is eternal th
2、eme. Using new technology to improve the management level of enterprise production equipment and energy consumption is one of the means for the enterprise. High frequency energy-saving technology with domestic manufacturer of a few production to improve the level of development, approaching the worl
3、d advanced level, and the same with stable performance, prices for domestic enterprises have widely accepted and used.Keywords: high-voltage inverter technology energy-saving fan日照职业技术学院毕业论文3目录摘 要 .1Abstract2一绪论 .31.1 选题背景和意义 .31.2 选题国内外发展情况 .41.2.1 国内发展概况 .41.2.2 国外发展概况 .51.3 本论文主要内容和创新点 .6二高压变频器在电
4、厂风机节能改造中的应用实践 .62.1 变频器容量的选择 .62.2 采用变频调速后的效益预测 .72.3 引风机的性能表.72.4 引风机的实际测量 .72.5 利用相似理论分析风机采用变频后的参数 .82.6 效益估算 102.7 变频器性能的选择 102.8 引风机变频器的控制与调节 122.9 系统调节 122.10 变频改造后的效果 .14结论 15致 谢 .16日照职业技术学院毕业论文4参考文献 17日照职业技术学院毕业论文5一绪论1.1 选题背景和意义目前，国内外许多电力拖动场合已将矢量控制的变频器广泛应用于通用机械、纺织、印染、造纸、轧钢、化工等行业中交流电动机的无级调速，已明
5、显取得节能效果并满足工艺和自动调速要求。但在风机、水泵应用领域仍没有得到充分应用。其主要原因是对风机类负载可大量节能了解不够。故此，我们将风机的节能原理和应用状况向客户介绍。全国风机用电量占工业用电的 30%以上，如果能在这个领域充分使用变频器进行变频无级调速，对我们发展加工制造业又严重缺电的国家，是兴国之策。风机，是传送气体装置。1.2 选题国内外发展情况1.2.1 国内发展概况21 世纪以来，我国的变频器行业高度裂变。众多外资品牌在中国建厂，实施本地化经营。原有内资品牌的人员和资金不断分离，成立了众多企业，主要集中在沿海如广东、浙江、山东、上海等地区。目前国内市场上的变频器厂家有 300
6、多家，主要的品牌也维持在 20 至 30 家左右。外资品牌在中国中、低压变频器市场仍占主日照职业技术学院毕业论文6导地位。国内大部分本土企业成立的历史不长，许多新产品进入市场的时间较短，在产品的成熟度和品牌知名度方面还很难与历史悠久的国际知名品牌抗衡。国内变频器市场是以外资品牌的进入而发端，外资品牌先入为主。我国变频器配套产业的实力相对较弱，国产品牌无论在技术、加工制造、工业设计等方面还是在资金实力方面，都与国外品牌存在一定差距。目前，外资品牌在国内变频器市场的占有率约 7 成。本土变频器企业主要生产 V/F 控制产品，对于性能优越、技术含量高的矢量变频器等产品，国内绝大多数企业还没有开发出成
7、熟的产品。中国的变频器市场依旧以价格导向为主，这可能导致许多国际品牌在国内推广的变频器型号与国际上有差异，也为本土变频器品牌的发展提供了一定的机会。随着本土品牌的兴起，内资变频器企业的市场份额正逐步扩大，特别是近几年出现加速替代外资品牌的趋势。虽然尚未具备和西门子、ABB 等国际顶级品牌展开全面竞争的实力，但在部分细分产品和市场上显示出一定的竞争优势，市场份额逐步扩大。预计，未来几年内国产品牌的市场份额将超过欧美品牌。从整体看，目前我国变频器行业的竞争日趋激烈。由于市场极具吸引力，不但市场已形成一定规模，而且潜在容量也十分可观，不断吸引着行业新参与者。随着国内厂家的技术进步和质量稳定性的提升，
8、加上服务和价格方面的优势，预计未来几年高端产品被国外日照职业技术学院毕业论文7厂家垄断的市场局面将有所改观。1.2.2 国外发展概况外资品牌在国内中、低压变频器市场仍占主导地位。主要有ABB、西门子、富士电机、三菱电机、安川电机、台达、施耐德、艾默生、丹佛斯等品牌，占据了我国中低压变频器市场的前 12 强。国内规模最大的英威腾已经排名在 13 名之后，其他企业的规模更小。1.3 本论文主要内容和创新点三相交流异步电动机档板两侧风压差，造成节流损失;同时风机档板执行机构为大力矩电动执行机构，故障较多，风机自动率较低。为此我们对引风量调节进行变频调速技术改造，以达到节能降耗及提高调节自动化水平。这
9、也是本文的创新点。日照职业技术学院毕业论文8二高压变频器在电厂风机节能改造中的应用实践2.1 变频器容量的选择一般情况下变频器容量大小的选择与电动机容量相同，这样能满足电机在额定出力内进行不同转速的调节。但在现实生产工作中，根据实际运行工况来选择合适的变频器容量，既能满足生产需要，又能节省变频器投资及减少配套设施。2.2 采用变频调速后的效益预测利用变频器作为风量的调节器，最直接的效益就是节能降耗。各用户可根据自己的的改造对象进行初步分析计算，以了解改造后节能的投资回报率及风机运行的一些基本参数。采用变频调速的主要特点是消除或减少档板的节流损失，节能的效果与风机的性能、运行工况、档板的开度等有
10、关。下面就炉风机改造测算情况作一介绍。2.3 引风机的性能表型号为 Y4-60-11N022.5D，其风机性能参数如表 1 所示:工况 A B日照职业技术学院毕业论文9风机流量【m3/s】 41.47 82.36风机全压【pa】 6221 3569轴功率【kw】 328 405介质密度【kg】 0.85 0.85转速【rpm】 980 9802.4 引风机的实际测量测试结果如表 2。序号 名称 单位 1 引风机 2 引风机1 锅炉蒸发量 T/H 263.56 2602 风机转速 r/min 995 9953 风门开度 % 35 594 介质密度 Kg/m3 1.025 1.035 风机全压 P
11、a 2165.3 2356.26 风机进口量 M3/s 36.25 35697 有效功率 Kw 74.56 83.008 轴功率 Kw 328.2 307.559 电机输入功率Kw 339.02 317.0210 风机设备功率% 21.98 26.3611 风机单位电 Kwh/t 1.259 1.269日照职业技术学院毕业论文10耗2.5 利用相似理论分析风机采用变频后的参数根据风机相似理论，风机性能参数之间关系为:Q/Q0=n/n0P/P0=(n/n0)2(P/P0) 式中:Q风机流量P风机全压n转速介质密度根据上述关系以及表 2 所示的运行工况其关系式为:Qa=QAn/n0 (1)Pa=P
12、A(n/n0)2(/0) (2)Qb=QBn/n0 (3)Pb=PB(n/n0)2(/0) (4)2.2.4 相关参数估算(1) 表 2 工况下转速计算:(Pc-Pb)/(Qc-Qb)= (Pa-Pb)/ (Qa-Qb) (5)由(1)(5)式可求得变频后的风机转速为:日照职业技术学院毕业论文11(2) 风机全压效率估算:风机有效功率=全压 *流量/1000风机全压效率=有效功率/轴功率由表 1 提供的工况 A 和工况 B 数据可得，风机的全压效率为 0.785和 0.726。因此变频调速后的风机全压效率可按 0.75 进行估算。(3) 变频调速后功率估算风机有效功率=全压 流量/1000风机
13、轴功率 =风机有效功率 /全压效率电功率 =风机轴功率/( 变频器效率* 电机效率)其中: 变频器效率取 0.96，电机效率取 0.95。计算后参数汇总见表 3。序号 名称 单位 1 引风机 2 引风机1 风机转速 Rpm 582 6052 介质密度 Kg/m3 1.025 1.023 风机全压 Pa 2163.52 2323.54 风机进口流量 /s 35.02 35.365 有效功率 Kw 74.56 86.366 轴功率 Kw 99.31 110.367 电功率 Kw 109.56 121.358 风机设备效率 % 68.2 68.4日照职业技术学院毕业论文122.6 效益估算对比变频调
14、速前后的电功率:#1 引风机减少电功率 230kW，节电率为 67.8%;#2 引风机减少电功率 195.65kW，节电率为 61.7%。 以上是理想条件下的节电率。在实际运用中，为了考虑变频器故障切换为工频运行时，风门需保留它用。变频调节运行时风门尽管全开，还有一定的阻碍，影响计算结果。另外，各种运行工况的不同，节电效果也不一样。所以实际节电率要比以上估算结果有一定的出入。但从以上结果来看，节电显著，值得改造。2.7 变频器性能的选择利用变频调节技术无疑要在原有的回路中加装一套变频调节设备，也就是说如该产品性能不好，将增加一个设备故障点,影响机炉的安全稳定运行，为此变频调节器的性能选择至关重
15、要。我们在选择时除了考虑一些常规的性能指标外，还着重注意了以下几点:设计上是否相对有其特点，选用的元件是否稳定、成熟;产生的谐波分量是否符合有关标准;电源短时中断恢复时对其影响程度 ;个别元件故障时能保持短时间的运行等功能。目前，市场上高压变频器产品较多，变频调节类型也有多种。一般说来，国外有的产品其元件及性能应较好，但价格较高，同时与用户意见的交流、售后服务较为困难。我们在对风机调节系统改造前，收集、了解了国内一些调节装置的资料，并进行了比较，最后选择了北京利得华福技术有限公日照职业技术学院毕业论文13司的产品，其主要特点有:(1) 该装置由移相变压器、功率单元和控制器组成。移相变压器副边绕
16、组分为三相，21 个功率单元，每相由 7 个功率单元串联构成，每个单元的主回路相对独立，可等效为一台单相低压变频器，便于采用现有的成熟技术。(2) 每个功率单元电路为基本的交-直-交单相逆变电路，整流侧为二极管三相全桥，构成 30 脉冲整流方式，通过对 IGBT 逆变桥进行正弦 PWM 控制，得到每个单元的输出。然后将每相 7 个单元的输出串联成星形接法，通过对每个单元的 PWM 波形进行重组，得到阶梯正弦 PWM 波形。这种波形正弦度好，dv/dt 小，谐波分量少于国家规定标准。(3) 当某一个单元出现故障时，内部软开关自动导通，将此单元旁路，由其他单元的继续运行。2.8 引风机变频器的控制
17、与调节我们所应用的 HARSVERT-A06/050 变频器可通过在控制柜门“远控/ 本控” 开关的切换实现“本机控制”与“ 远方控制” 。“远方控制”与原有的 DCS 连接，在引风机控制画面中增加了变频器画面，与变频器输出接口联接，进行数据通讯，运行人员可以通过 DCS 中的画面对引风机和变频器的工作电流、转速以及运行、停止、故障等状态进行实时监控。另外，变频器的控制调节还通过负压调节器接受炉膛负压信号和来自送风系统的前馈信号，综合运算后经手、自动切换日照职业技术学院毕业论文14单元输出 420mA 到变频器的控制端，调节变频器输出电源的频率，从而改变电动机的转速，改变引风量，达到稳定炉膛负
18、压的目的。与常规的控制调节系统比较，系统结构、运行操作方式基本不变，主要区别在于由调整引风门开度改为调节引风电动机转速。为了保证生产的连续运行，当一台变频器故障时，联跳相应引风机开关，短时出现单边运行。将故障变频器隔离后，引风电动机可切换为工频运行，风量仍由风门档板调节。2.9 系统调节变频器安装后，投入系统运行前还需进行必要的调试，其目的主要是检查所选择的变频器其性能、功能是否达到设计要求以及满足实际生产需要。主要内容有:(1) 具备条件:a) 相关变频器工作的一、二次设备安装、组态完毕;b) 变频器柜内变压器耐压试验、直流电阻测量合格;c) 6kV 电缆、变频器闸刀柜内支持瓷瓶、避雷器等试
19、验合格;d) 检查各接线正确、紧固;e) 变频器参数设置正确;f) 引风机等机务设备具备试车条件。(2) 试验项目:a) 闸刀闭锁功能试验:主要检查出线闸刀和旁路闸刀的机械闭锁功能;“日照职业技术学院毕业论文15高压允许合闸”闭锁功能;防止带负荷拉合闸刀功能。b) 静态调试:将变频器控制电源送上，引风机开关处于试验状态。检查“本机控制”(触摸屏控制)、“远方控制”(DCS 控制) 时的开关动作状态及变频器面板、DCS 画面上的各种状态显示是否正确对应。c) 动态调试:引风机开关、变频器柜将正式通电。分别检查“工频旁路”状态以及“ 变频控制” 状态下，在 DCS 上或变频器面板上操作引风机、变频
20、器的启、停、调是否正常，转速、电流是否下确;在“工频旁路”状态时与“ 变频控制” 状态时的转向是否一致;在“变频控制” 时人为模拟故障保护动作、信号是否正确。d) 带负荷试验:主要了解正常运行工况下引风机、变频器的风量、电流、转速(频率); 检查变频器额定输出电流时的电机转速、变频器频率。以便确定变频器的“始动频率”值以及是否投用限流功能。e) 动力电源切换试验:变频器在正常运行时, 电源发生短时波动或工作厂用电中断备用电切换成功,这时变频器应不发生跳机。2.10 变频改造后的效果(1) 效益比较:#1、 #2 引风机于 2003 年 7 月 1 日改变频调节正式投用，最新测试数据如表 4:序
21、号 名称 单位 1 引风机 2 引风机1 锅炉蒸发量 T/H 266.60 268.332 风机转速 r/min 723 734日照职业技术学院毕业论文163 风门开度 % 100 1004 介质密度 Kg/m3 0.884 0.8855 风机全压 Pa 1762.67 1863.556 风机进口量 M3/s 56.69 46.567 有效功率 Kw 98.15 91.768 轴功率 Kw 157.17 162.169 电机输入功率 Kw 162.00 168.5810 风机设备功率 % 60.59 54.6911 风机单位电耗 Kwh/t 0.608 0.626从表 2、表 4 中可以看出，
22、经变频改造后，在满足锅炉负荷约260T/H 燃烧的情况下，风机输入功率明显减少，分别由 339.00kW、317.00kW 降到 162.00kW、167.143kW; 风机单位电耗也由 1.282kWh/t、1.219kWh/t 降到 0.608kWh/t、0.623kWh/t ，节电率分别为52.57%、48.89%，每年可节省厂用电 200 多万 kWh。(2) 改为变频调节后，对其它设备的影响有 :a) 避免了电动机启动时对电机的冲击损害。b) 提高了引风机的自动控制能力。c) 由于转速的降低,对风机的叶轮、轴承等寿命得以延长。日照职业技术学院毕业论文17结论(1) 变频调速是电气传动
23、系统工程，而变频器只是其中的一部分，变频器容量、类型的选择，电气保护回路和控制回路的设计关系到变频调速系统应用的可靠性、安全性和经济性。(2) 变频调速系统是基于微电子、电力电子、计算机、自动控制和电机等技术上发展而来的，有其先进性，但也有其不足和缺点，如电磁干扰，高次谐波的寄生电容，以及低速运行时的电机温升等。(3) 变频调速技术以其节能、环保、方便、工作效率高等优点，在现代企业中得到广泛应用。若将其再与计算机技术有机的结合起来，实现资源共享，统一管理，则会进一步节能降耗，提高产品质量和生产稳定性。日照职业技术学院毕业论文18致 谢本文是根据自己的工作经验和在指导老师的悉心指导下，结合自己三
24、年来的学习实践，在广泛搜集资料与深入调查研究的基础上撰写而成， 感谢郭老师的谆谆教导、无私的鼓励和帮助！感谢日照职业技术学院机电工程学院的领导及老师们的教育和关怀！感谢朝夕相处的师兄弟姐妹的相互关心！感谢父母家人的理解支持和无私奉献！最后，感谢各位参加答辩的老师，给我提出宝贵的建议!日照职业技术学院毕业论文19参考文献1 韩安荣.通用变频器及其应用（第 2 版）M.北京：机械工业出版社，20002 吴忠智，吴加林，变频器应用手册Z. 北京： 机械工业出版社，19953 王定华等.电磁兼容性原理与设计M.四川：电子科技大学出版社，19954 电磁兼容性术语（GB/T4365 1995）S. 北京：中国标准出版社，19965 张宗桐.变频器及其装置的 EMC 要求J.，变频器世界，2000 ，（9）6 郑旭东，关鸿权，吴赤兵.通用变频器运行过程中存在的问题及对策J.石化技术，2001，8(4)日照职业技术学院毕业论文20日照职业技术学院毕业设计（论文）题 目： 高压变频器在风机节能改造中的应用实践 院 部： 机电工程学院 专 业： 机电一体化 学 号： 20071110818 学生姓名： 胡维斌 指导教师： 郭凯 日照职业技术学院毕业论文21职 称： 讲师 二 O 一年 六 月 一 日
