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（三菱電機(jī)自動化(上海)有限公司北京分公司） 楊 杰楊杰（1969 —）
男， 北京，本科，自動化儀表專業(yè)，現(xiàn)任三菱電機(jī)自動化(上海)有限公司北京分公司驅(qū)動部經(jīng)理，主要負(fù)責(zé)三菱電機(jī)的FA產(chǎn)品的市場推廣、銷售、代理商管理等工作。
1 應(yīng)用調(diào)速方案的技術(shù)分析
1.1 鍋爐現(xiàn)狀
目前35噸鍋爐長期運(yùn)行在額定負(fù)荷76％左右，實際蒸汽量為27噸，燃?xì)饬亢惋L(fēng)量（鼓風(fēng)、引風(fēng)）調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)擋板的開度來實現(xiàn)的，此種風(fēng)量調(diào)節(jié)方式使風(fēng)機(jī)的效率降低，有相當(dāng)部分電能轉(zhuǎn)為機(jī)械能消耗在擋板的阻力上，浪費(fèi)大量電能，回收這部分電能損耗會收到很大的節(jié)能效果。
1.2 鍋爐風(fēng)機(jī)負(fù)荷運(yùn)行分析
通過對現(xiàn)場的檢測，風(fēng)門擋板的開度為：一次鼓風(fēng)機(jī)為58%，二次鼓風(fēng)機(jī)為38%，引風(fēng)機(jī)44%，風(fēng)機(jī)效率：鼓風(fēng)機(jī)約50~100%，引風(fēng)機(jī)約65~100%，實施變頻調(diào)速運(yùn)行，風(fēng)機(jī)效率可提高到90%，降低風(fēng)機(jī)功耗。
2 節(jié)能效果的估算
（ 35T鍋爐 200kW一次鼓風(fēng)機(jī)一臺，75kW二次鼓風(fēng)機(jī)一臺,250kW引風(fēng)機(jī)一臺，全年運(yùn)行）
從流體力學(xué)原理知道，風(fēng)機(jī)風(fēng)量與轉(zhuǎn)速及電機(jī)功率的關(guān)系：
當(dāng)改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速時，流量與轉(zhuǎn)速成正比：Q1/Q2= n1/n2
風(fēng)機(jī)的壓頭與轉(zhuǎn)速的平方成正比：H1/H2=（n1/n2）2
風(fēng)機(jī)的電機(jī)軸功率與轉(zhuǎn)速立方成正比：P1/P2=（n1/n2）3
當(dāng)風(fēng)量減少，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降時，其電動機(jī)輸入功率迅速下降，例如風(fēng)量下降到80%，轉(zhuǎn)速也下降到80%，其軸功率則下降到額定功率的51%；若風(fēng)量下降到60%時，軸功率將下降到額定功率的22%，當(dāng)然還需考慮由于轉(zhuǎn)速下降引起壓力下降及效率下降等的影響。即使如此，節(jié)電潛力還是很大的。
（1）一次鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)
采用風(fēng)門調(diào)節(jié)：電機(jī)功率P=200kW，額定電流I＝361 A，工作電壓V＝385v，工作電流I工＝280A，設(shè)備年運(yùn)行時間T=8760 h（12個月）
電機(jī)消耗的功率為：
P電機(jī)＝
VI工 cosφη＝×385×280×0.85×0.9＝142.8（kW）
年耗電量：
E變閥＝P電機(jī)×T＝142.8×8760＝1,250,928.0（kWh）
采用變頻調(diào)節(jié)時，根據(jù)目前所測工況：
鼓風(fēng)機(jī)閥門開度57.81%，考慮壓力下降的影響，取風(fēng)量Q ＝75％
電機(jī)消耗功率：P變頻＝PQ3＝200×0.753＝84.4（kW）
年耗電量：
E變頻＝P變頻×T＝84.4×8760＝739,125.0（kWh）
因此可得年節(jié)電量為：
E1節(jié)省＝E變閥－E變頻＝1,250,928.0－739,125.0＝511,803.0（kWh）
（2）二次鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)
采用風(fēng)門調(diào)節(jié)：電機(jī)功率P=75kW，額定電流I＝139 A，工作電壓V＝385v，工作電流I工＝74A，設(shè)備年運(yùn)行時間T=8760 h（12個月）
電機(jī)消耗的功率為：
P電機(jī)＝
VI工cosφη＝×385×74×0.85×0.9＝37.7（kW）
年耗電量：
E變閥＝P電機(jī)×T＝37.7×8760＝329,961.0（kWh）
采用變頻調(diào)節(jié)時，根據(jù)目前所測工況：鼓風(fēng)機(jī)閥門開度37.98%，考慮壓力下降的影響，取風(fēng)量Q ＝55％
電機(jī)消耗功率：P變頻＝PQ3＝75×0.553＝12.5（kW）
年耗電量：
E變頻＝P變頻×T＝12.5×8760＝109,308.4（kWh）
因此可得年節(jié)電量為：
E2節(jié)省＝E變閥－E變頻＝329,961.0－109,308.4＝220,652.6（kWh）
（3）引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)
采用風(fēng)門調(diào)節(jié)：電機(jī)功率P=250kW，額定電流I＝461 A，工作電壓V＝385v，工作電流I工＝280A，設(shè)備年運(yùn)行時間T=8760 h（12個月）
電機(jī)消耗的功率為：
P電機(jī)＝
VI工 cosφη＝×385×280×0.85×0.9＝142.8（kW）
年耗電量：
E變閥＝P電機(jī)×T＝142.8×8760＝1,250,928.0（kWh）
采用變頻調(diào)節(jié)時，根據(jù)目前所測工況：引風(fēng)機(jī)閥門開度44.29%，考慮壓力下降的影響，取風(fēng)量Q ＝65％
電機(jī)消耗功率：P變頻＝PQ3＝250×0.653＝68.7（kW）
年耗電量：
E變頻＝P變頻×T＝68.7×8760＝601,428.8（kWh）
因此可得年節(jié)電量為：
E引節(jié)省＝E變閥－E變頻＝1,250,928.0－601,428.8＝649,499.2（kWh）
（4）鍋爐全年總節(jié)電量為：
E＝E1節(jié)省＋E2節(jié)省＋E引節(jié)省＝1,381,927.8（kWh）
（5）鍋爐全年總節(jié)電費(fèi)為：
W＝E ×0.4元/kWh＝552,771.12（元RMB）
3 當(dāng)鍋爐運(yùn)行在額定負(fù)荷71%左右，實際蒸汽量為25噸時，節(jié)能效果的估算（半年）
（1）一次鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)
采用風(fēng)門調(diào)節(jié)：電機(jī)功率P=200kW，額定電流I＝361 A，工作電壓V＝385v，工作電流I工＝260A，設(shè)備運(yùn)行時間T=4380 h（6個月）
電機(jī)消耗的功率為：
P電機(jī)＝
VI工cosφη＝×385×260×0.85×0.9＝132.6（kW）
半年耗電量：
E變閥＝P電機(jī)×T＝132.6×4380＝580,788.0（kWh）
采用變頻調(diào)節(jié)時，根據(jù)目前所測工況：鼓風(fēng)機(jī)閥門開度49.57%，考慮壓力下降的影響，取風(fēng)量Q＝70％
電機(jī)消耗功率：P變頻＝PQ3＝200×0.73＝68.6（kW）
半年耗電量：
E變頻＝P變頻×T＝68.6×4380＝300,468.0（kWh）
因此可得半年節(jié)電量為：
E1節(jié)省＝E變閥－E變頻＝580,788.0－300,468.0＝280,320.0（kWh）
（2）二次鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)
采用風(fēng)門調(diào)節(jié)：電機(jī)功率P=75kW，額定電流I＝139 A，工作電壓V＝385v，實測工作電流I工＝52A，設(shè)備運(yùn)行時間T=4380 h（6個月）
電機(jī)消耗的功率為：
P電機(jī)=
VI工cosφη＝×385×52×0.85×0.9＝21.4（kW）
半年耗電量：
E變閥＝P電機(jī)×T＝21.4×4380＝93,732.0（kWh）
采用變頻調(diào)節(jié)時，根據(jù)目前所測工況：鼓風(fēng)機(jī)閥門開度2%，考慮壓力下降的影響，以及避免電機(jī)在低速下運(yùn)行，取風(fēng)量Q ＝40％
電機(jī)消耗功率：P變頻＝PQ3＝75×0.43＝4.8（kW）
半年耗電量：
E變頻＝P變頻×T＝4.8×4380＝21,024.0（kWh）
因此可得半年節(jié)電量為：
E2節(jié)省＝E變閥－E變頻＝93,732.0－21,024.0＝72,708.0（kWh）
（3）引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)
采用風(fēng)門調(diào)節(jié)：電機(jī)功率P=250kW，額定電流I＝461 A，工作電壓V＝385v，工作電流I工＝260A，設(shè)備運(yùn)行時間T=4380 h（6個月）
電機(jī)消耗的功率為：
P電機(jī)＝
VI工cosφη＝×385×260×0.85×0.9＝132.6（kW）
半年耗電量：
E變閥＝P電機(jī)×T＝132.6×4380＝580,788.0（kWh）
采用變頻調(diào)節(jié)時，根據(jù)目前所測工況：引風(fēng)機(jī)閥門開度39.6%，考慮壓力下降的影響，取風(fēng)量Q ＝60％
電機(jī)消耗功率：P變頻＝PQ3＝250×0.63＝54.0（kW）
半年耗電量：
E變頻＝P變頻×T＝54.0×4380＝236,520.0（kWh）
因此可得半年節(jié)電量為：
E引節(jié)省＝E變閥－E變頻＝580,788.0－236,520.0＝344,268.0（kWh）
（4）鍋爐半年總節(jié)電量為：
E＝E1節(jié)省＋E2節(jié)省＋E引節(jié)省＝697,296.0（kWh）
（5）鍋爐半年總節(jié)電費(fèi)為：
W＝E ×0.4元/kWh＝278,918.40（元RMB）
四 采用風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速的特點(diǎn)和技術(shù)措施
（1）對電機(jī)實現(xiàn)寬范圍無級調(diào)速，電機(jī)可連續(xù)平滑穩(wěn)定變速。
（2）電機(jī)由于軟啟動，啟動電流小，啟動過程平穩(wěn)，對電網(wǎng)和電器沒有沖擊，對風(fēng)機(jī)不產(chǎn)生大的起動轉(zhuǎn)矩沖擊，可延長鼓引風(fēng)機(jī)的使用壽命，減少維修費(fèi)用。
（3）由于電機(jī)軸功率下降，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，能減輕機(jī)械振動和噪聲，改善勞動環(huán)境。
（4） 為了保證鍋爐的安全運(yùn)行，設(shè)置工頻—變頻調(diào)速運(yùn)行自動切換系統(tǒng)。
（5）風(fēng)量可進(jìn)行自動/手動調(diào)節(jié)。
（6）具有變頻器及外設(shè)故障診斷功能。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號