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水泵變頻節電改造技術在萊鋼煉鋼廠的研究與應用

時間:2017-10-26 14:27:00   來源:本網   添加人:admin

  變頻改造節能中圖法分類号TM344.6;标志碼B 1方案的提出水泵設備(特别是離心泵)大量應用于型鋼煉鋼廠循環水系統中,長時間連續運行,電能消耗很大。水泵運行效率的高低,對于節電至關重要。水泵的傳統運行方式是轉速不變,采用閥門、回流閥等調節流量的大小,因而造成了大量的能源浪費。

  由于經常調節閥門進行水量調節,導緻閥門頻繁損壞、漏水,并需停機進行更換,上述原因導緻電能浪費、水泵備件浪費、生産線停機。

  如果采用水泵變頻調速技術,可以節約20%―40%的電能。另外,變頻調速效率高,調速範圍廣,特别适合長時間運行的工況。它還能軟啟動,可減少對電網的沖擊,操作簡單省力;因為轉速降低後水泵噪音減少,磨損減少,使水泵及調節閥門壽命延長,維修量也減少。此外,流量可根據生産工藝的要求控制得更為準确和快速。

  所以對水泵區域進行節能改造完全可以達到較好的節能效果,方便對噸鋼電耗進行實時調控。

  節能降耗一直是萊鋼各單位追求的目标,型鋼煉鋼廠也是萊鋼電能消耗的大戶,每月電耗消耗約2 h以上,電費支出在1 200萬元以上,所以更需要進行嚴格地控制。煉鋼廠作為電能消耗的主要單位,每年都必須按照公司的噸鋼電耗指标進行節電控制。由于主線生産電能消耗沒有節約空間,隻能從輔助設備入手進行節電控制。傳統的管理辦法就是通過下發管理規定嚴格控制開、停機時間,不定時進行抽查把關,節電與否全靠人員的主觀自覺。自實行此項管理以來,管理效率低,節電效果差,因此必須尋找新的節電途徑來改變狀況。煉鋼廠有轉爐水泵房、精煉爐水泵房、連鑄機水泵房,由于生産設備需連續冷卻,所以各水泵房水泵需連續運行,通過電量報表統計,水泵房月用電量占全廠月用電量的40%,所以水泵房節電降耗可以大幅降低型鋼煉鋼廠的噸鋼電耗,達到節約資源的目的。

  2011年10月18日收到2變頻節能改造基本原理水泵屬平方遞減轉矩負載,使用的水泵額定流量,通常都超過實際的流量;又因為根據工藝要求需調節流量,而采用閥門調節使水泵的部分做功白白浪費,這種通過人為增加阻力的方法确能達到調節流量的目的,但浪費了大量的電能,如果不做調節更是如此,因此回收這部分電能損耗會收到很好的節能效果。流量與電機轉速及電機功率的關系如下:從上面公式可知當實際流量Q下降時,水泵揚程H和電機軸功率P分别以平方和立方項下降。

  顯而易見,當采用轉速調節時,假設要求流量Q由1減少為3/4時,隻要使轉速由1降為3/4即可,而軸功率由1減少為3/4的立方=27/64=0.42,即節約了0.58的電功率,效率非常顯著。如果采用傳統的節流調節,則轉速保持不變而使閥門開度減小。(這時管網阻力增加),此時,當Q由1減少為3/4時,揚程H變化不大,大多數略有上升。另外,随着流量Q的減小,水泵的效率也降低。

  3改造情況通過一年的時間,我廠對水泵房系統中14台―220kW的水泵電機控制系統進行變頻控制改造,使用西門子公司水泵專用型變頻器代替原施奈德軟啟動器,本機控制(面闆操作鍵)或遠程控制(上位機PLC模拟電位器自動控制方式),正常控制時采用遠程控制,人工通過上位機流量、壓力表确定供水量,手動在PLC畫面上調節水泵電機運行頻率(轉速),即可達到調節水量的目的,原需兩台水泵同時供水的設備,台泵閥門全開,流量最大,另台泵需人工調節出水閥門進行流量調節,第二台泵電機全速運行,産生較少的流量,并導緻憋泵的情況發生,改造後,兩台泵在保證供水的情況下,均可以降速運行,既節省了電能,又保證機械水泵的長期穩定運行。

  改造後控制電路簡圖如下。

  當變頻器電源接觸器MC合閘後,給PLC發出準備好信号。通過計算機畫面啟動變頻器,并根據連鑄機實際需要流量、壓力,調節畫面上變頻器給定頻率,以達到實際需要的最佳負荷,防止水能及電能的浪費。

  在變頻器故障停機時,可在計算機畫面上進行顯示故障,并在畫面上閃爍,通知操作工注意停泵,操作工可及時通知維修,并可遠程複位,再次啟動。

  安裝變頻控制櫃、空氣開關、電機線纜,考慮現場工作環境,配1.2m的動力櫃(1200x900x300mm),具有獨特的防腐防潮散熱裝置。主電路等易潮處噴打絕緣漆或封膠。系統穩定、啟動電流大大減小。定、轉子損耗小、對延長電機壽命十分有利,還可以減少噪音、減少電機發熱量,改善水泵的負載特性,提高系統的運行效率。節電率可達20% 4節電改造效果改造後,設備運行平穩,節能效果顯著。

  4.1高效節能,達到供需平衡通過對現場工況需求的分析,對具備節電空間的水泵進行了變頻改造,改造後節能效果明顯,月節電約24.1萬kW h.表1是改造後累計兩個月的節電情況,數據見表1.表1節電量統計序設備名節電率4月185月15曰抄表量日抄表量變比節約電量旋流井101泵1旋流井104泵1旋流井203泵2旋流井101泵1濁環302泵2濁環102泵2淨環泵房103泵1淨環泵房402泵1淨環泵房503泵1淨環泵房702泵1淨環泵房802泵1淨環泵房1101泵1RH泵房211泵1RH泵房212泵55元計算,年節約電費:12x241000X0.55=159萬元。

  4.2提高功率因數,降低無功功率由于原電機由工頻驅動時,滿載時功率因數為0.85左右,實際運行功率因數遠低于0.8.采用變頻調速系統後,電源側的功率因數可提高到0.9以上,無需無功補償裝置就能大大地減少無功功率,滿足電網要求,可進步節約上遊設備的運行費用。4.3減少機械磨損,降低維修成本采用變頻調節後,由于通過調節電機轉速實現節能,在負荷率較低時,電機轉速也降低,主設備及相應輔助設備如軸承等磨損較前減輕,維護周期可加長,設備運行壽命延長;并且變頻改造後閥門開度可達100%,由于杜絕頻繁開關閥門及憋泵情況發生,所以延長機械設備如閥門、水泵泵體的使用壽命。

  4.4自動化程度提高,減少工人勞動強度根據工藝要求需要調節供水量及壓力,調節水量操作工由現場手動旋轉閥門改為在微機畫面上點擊鼠标完成,減少工人勞動強度,提高勞動效率。

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