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雷诺尔RNB1000变频器在风机、水泵节能改造中的应用
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 雷诺尔RNB1000变频器在风机、水泵节能改造中的应用 

一、概述:

目前,企业之间的竞争日益加剧,生产成本的高低决定了企业在市场竞争中的地位。而能耗占生产成本的很大一部分,因此,降低生产过程中电能的浪费就可以有效的降低成本。

风机、水泵在国民经济各个部门的用电设备中占有重要地位,生产过程中,风机、水泵被大量的用于工艺流程上。风机、水泵的耗电量非常大,年耗电量约占全国用电总量的1/3,占工业用电总量的45%左右。传统启动方式启动电流高,电流冲击大,维护成本高;同时,用阀门、挡风板等装置来调节压力、流量,功率因数低,造成了电能的大量浪费。可见:提高风机、水泵系统的效率对我国经济和社会发展具有重要意义。

随着电力、电子技术的发展,变频技术日趋成熟,变频器被越来越多的用于工业生产的各个领域。尤其被广泛用于调节风机、水泵的压力和流量,不仅能很好的满足生产工艺要求,减少电流冲击,提高功率因数;并且具有显著的节能效果。因此:变频器成为风机、水泵类负载节能降耗的最佳、首选的电气传动方案。 

二、   变频节能原理:

由流体力学知识我们知道:风机、水泵类设备属于平方转矩负载,其流量Q、扬程H、功率P与转速N之间存在如下关系:

即:流量与转速成正比,压力与转速的平方成正比,轴功率与转速的立方成正比。

因此,只要调节转速,就可以实现控制流量和压力的目的。由于功率和转速是三次方关系,转速的降低可以引起功率的减小,从而达到节能降耗的目的。例如:当电机在额定转速的80%运行时,理论上其消耗的功率为额定功率的51.2%,去除机械损耗、电机铜损、铁损以及变频器自身的损耗等影响,节电效率也接近40%。同时由于电机运行速度降低,机械转动噪音也因此变小。 

变频控制原理

 变频调速系统以输出压力/流量作为控制对象,由变频器、压力传感器、电机构成的闭环恒压控制系统,工作压力值可由操作面板直接设置,现场压力由压力传感器检测,转换成电信号后反馈给变频器。变频器通过其内置PID进行比较计算,从而调节其输出频率,达到恒压供水和节能的目的。

三、   应用案例

1   某电厂一台75kW风机,原由风门控制风量。昼夜运行,每年运行时间约8000小时,其中4000小时需风量85%,另4000小时需风量60%。现进行节能改造,即将所有风门全开,由变频器调节风机的转速,从而调节风量。节能效果计算如下:

      风门控制总能耗

= 75kW(85%流量) ×91%×4000小时+75kW(60%流量) ×76%×4000小时

= 273,000+228,000 kWh

= 501,000 kWh

      使用变频器调节风机转速时电动机的耗电量

= 75kW×(85%流量)×61%×4000小时+75kW×(60%流量)×22%×4000小时

= 183,000+66,000

= 249,000 kWh

l   年节能千瓦时= 501,000-249,000= 252,000 kWh

  直接经济效益= 252,000×0.65=163,800元(电费按0.65/小时计算)

2    某钢厂一台水泵,其额定功率是30kW,额定输出流量为300GPM,额定转速是2950转,求出在输出250GPM时,使用变频调节比使用阀门调节,每年节省的电费。(假如按这个流量每年运行2000小时,泵的效率为0.75,每度电价格为0.8元。)

       阀门控制:

     轴功率:30 ×0.75=22.5kW

    每年消耗轴功率为:22.5 ×2000=45,000kWh

    每年投入电费:45000 ×0.8=36,000元

       变频控制

    轴功率:30 ×(250/3003× 0.75=10.85kW

    每年消耗轴功率为:10.85 ×2000=21,700kWh

    投入电费:21,700 ×0.8=17,360

  直接经济效益36000-17360=18640

  间接经济效益:

    启动电流小,对电网无冲击

变频器可以使电机软启动,加载时电流平缓上升,冲击很小,且可使电机实现软停机,避免反生电势造成的危害,有利于延长设备的使用寿命。

    输出压力稳定

变频调速系统将管网压力作为控制对象,装在管网中的压力传感器将管网的压力转变为电信号送给变频器进行PID运算,与压力给定值进行比较,并根据差值的大小,产生控制信号去调节变频器的输出电压和逆变频率,调整电动机的转速,从而使实际压力始终维持在给定压力。

 设备维护量小

变频启动电流小,小于2倍额定电流,流量阀无需反复动作。变频器根据设定的目标压力/流量自动调节电机转速,提高了设备的自动化程度,运行频率低,转速慢,轴承磨损小,延长了设备的使用寿命,维护工作量变小。

四、   雷诺尔RNB1000变频器特点:

      全新的空间矢量技术

优秀的矢量算法保证在最低开关损耗前提下实现低频大转矩,高效率电网电压利用率及优化的正弦波输出,使电机工作噪音降低、发热减少。

      特有的软件死区补偿

死区时间是变频器低频脉动转矩产生的罪魁祸首.RNB1000独特的软件死区补偿最大限度地保证低频极速条件下的平稳转矩特性 。

      优秀的无速度传感器转速跟踪自启动

能够启动正在运转中的电机,保证用户设备平稳继续运行, RNB1000能够自动识别转速实现平稳转速跟踪。

      自动节能运行

独特的软件功率因数调节,根据负载的变化,动态调节功率因数.节省更多的能源。

      电压波动抑制

动态自动电压控制(AVC)功能,确保输入电压波动±20%时.输出电压波动小于±5%。

     完善的保护功能

具有过压、过流、欠压、IGBT短路、反时限过载等保护设计,另外在负载短路、接地情况下能安全保护。

     直流电源供电

 节省保安电源投资。

      内置柔性PWM能耗制动

用户选择适当的制动电阻可方便实现能耗制动

      友好的人机界面灵活的输入输出接口

LCD中英文显示,提供8路数字输入,2路模拟输入,3路数字输出,2路模拟输出;八段用户可编程运行,电动电位器设定模式。

      智能温度检测.

智能风机管理

      直流制动

    无电跨越 

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