山宇變頻器在化工風機的節能改造應用
一、方案說明
目前化肥廠共有四臺加壓風機，其中兩臺大風機功率為280KW，另外兩臺風機功率分別為為240KW、155KW，一般情況下為一臺280KW和240KW工作（電流分別是490A、405A），利用主管的回路閥開度進行風量的調節，以滿足后段壓縮工段的需要。這就造成系統負荷發生變化時需要人工頻繁調節回路閥以穩定系統壓力，而且長期有一部分電能消耗在回路閥上。
本系統可根據具體需要做成一拖二、一拖三兩種方式，一拖三方式相比較而言安全性更高，在控制上也更靈活，可在兩臺電機均出現問題時仍然能夠保證變頻控制系統的正常運行，將系統的風險性降至最低。如考慮成本及系統安全性已能滿足要求，也可采用一拖二的控制方案。
在變頻器的選型上，因為加壓風機屬于整個生產線上非常重要的環節，而且羅茨風機較離心風機而言屬于重型負載，在啟動力矩及負荷變化時變頻器要求更高，所以我們在本方案中使用了通用性變頻器，通用性變頻器在IGBT逆變模塊、整流元件、儲能元件上都較同功率的風機水泵型變頻器放大了一檔，可以更有效地保證變頻器的穩定性、可靠性及使用壽命。
針對工藝現狀，本變頻控制系統采用閉環控制方式，回路閥全關，通過壓力傳感器采集出口風壓至變頻器，通過變頻器的PID回路調節，調整輸出到電機的電壓、頻率參數，從而調整電機的轉速，以達到出口風壓恒定的目的。這樣既在系統負荷發生變化時可以自動地穩定系統壓力，而且消耗在回路閥門上的電能也能夠有效地節約.
二、控制電路
1、可方便地在操作間進行變頻器的啟停和速度調節；
2、可實現變頻到工頻的無擾切換，以滿足系統對安全性的需要；
3、當280KW變頻電機或240KW工頻電機出現故障時，此時由變頻器切換到另外一臺280KW電機，原280KW或240KW電機工頻運行，避免了因變頻電機故障而影響變頻閉環控制的情況。
4、變頻器或電機故障時，可聲光報警，便于及時排故；
5、壓力目標值可根據工藝上的需要隨時指定，操作簡單方便。
6、可在操作間實時觀察變頻器和設備的輸入電流及電壓，便于了解電機及設備工作狀況。
三、效益分析
1、節電降耗效果明顯。根據風機的負載特性，功率與風機轉速的三次方成正比，當轉速下降時，電機功率迅速下降，通常風機的平均節電率都在20%以上。目前滬州天力化肥廠加壓機每月做功為380V×（490＋405）A×0.89÷1000×24小時×30天×1.732＝217936度），回路閥開度約1/3，節能保守估計約20%，則每月節電43587度，按電電費均價0.35計算，則每月可節省15255.00元，一年按工作10個月計算，則全年可節省152550.00元。
2、增加了工藝參數的穩定性，降低了物料的消耗，可以有效地提高生產效率，降低單位成本。
3、通過變頻器調節風機轉速（電機從0Hz開始啟動），電機可以軟啟動，實現恒壓供風，可降低啟動電流，提高電氣保護質量，從而提高了起動轉矩，因此，對電機和電網的沖擊下降，啟動壓降減小，對電網的容量要求降低，變頻器能快速檢測和保護，它的保護功能齊全，保護的反應速度和精度均比常規電氣保護大為提高，對電動機的保護更為完善，有利于電機的安全運行。
4、解決了出口壓力升高時的憋壓現象，機械磨損減小，降低了設備損耗，電機、風機等機械磨損減小，可有效地延長設備的使用壽命，降低設備維護及采購成本。
5、控制方式為閉環自控，提高了生產上的自動化程度，消除了人工調節時的誤差。反應速度快、精度高、控制方便：變頻器的機械特性硬，調速性能好，可滿足嚴格的工藝要求，控制質量高。
目前化肥廠共有四臺加壓風機，其中兩臺大風機功率為280KW，另外兩臺風機功率分別為為240KW、155KW，一般情況下為一臺280KW和240KW工作（電流分別是490A、405A），利用主管的回路閥開度進行風量的調節，以滿足后段壓縮工段的需要。這就造成系統負荷發生變化時需要人工頻繁調節回路閥以穩定系統壓力，而且長期有一部分電能消耗在回路閥上。
本系統可根據具體需要做成一拖二、一拖三兩種方式，一拖三方式相比較而言安全性更高，在控制上也更靈活，可在兩臺電機均出現問題時仍然能夠保證變頻控制系統的正常運行，將系統的風險性降至最低。如考慮成本及系統安全性已能滿足要求，也可采用一拖二的控制方案。
在變頻器的選型上，因為加壓風機屬于整個生產線上非常重要的環節，而且羅茨風機較離心風機而言屬于重型負載，在啟動力矩及負荷變化時變頻器要求更高，所以我們在本方案中使用了通用性變頻器，通用性變頻器在IGBT逆變模塊、整流元件、儲能元件上都較同功率的風機水泵型變頻器放大了一檔，可以更有效地保證變頻器的穩定性、可靠性及使用壽命。
針對工藝現狀，本變頻控制系統采用閉環控制方式，回路閥全關，通過壓力傳感器采集出口風壓至變頻器，通過變頻器的PID回路調節，調整輸出到電機的電壓、頻率參數，從而調整電機的轉速，以達到出口風壓恒定的目的。這樣既在系統負荷發生變化時可以自動地穩定系統壓力，而且消耗在回路閥門上的電能也能夠有效地節約.
二、控制電路
1、可方便地在操作間進行變頻器的啟停和速度調節；
2、可實現變頻到工頻的無擾切換，以滿足系統對安全性的需要；
3、當280KW變頻電機或240KW工頻電機出現故障時，此時由變頻器切換到另外一臺280KW電機，原280KW或240KW電機工頻運行，避免了因變頻電機故障而影響變頻閉環控制的情況。
4、變頻器或電機故障時，可聲光報警，便于及時排故；
5、壓力目標值可根據工藝上的需要隨時指定，操作簡單方便。
6、可在操作間實時觀察變頻器和設備的輸入電流及電壓，便于了解電機及設備工作狀況。
三、效益分析
1、節電降耗效果明顯。根據風機的負載特性，功率與風機轉速的三次方成正比，當轉速下降時，電機功率迅速下降，通常風機的平均節電率都在20%以上。目前滬州天力化肥廠加壓機每月做功為380V×（490＋405）A×0.89÷1000×24小時×30天×1.732＝217936度），回路閥開度約1/3，節能保守估計約20%，則每月節電43587度，按電電費均價0.35計算，則每月可節省15255.00元，一年按工作10個月計算，則全年可節省152550.00元。
2、增加了工藝參數的穩定性，降低了物料的消耗，可以有效地提高生產效率，降低單位成本。
3、通過變頻器調節風機轉速（電機從0Hz開始啟動），電機可以軟啟動，實現恒壓供風，可降低啟動電流，提高電氣保護質量，從而提高了起動轉矩，因此，對電機和電網的沖擊下降，啟動壓降減小，對電網的容量要求降低，變頻器能快速檢測和保護，它的保護功能齊全，保護的反應速度和精度均比常規電氣保護大為提高，對電動機的保護更為完善，有利于電機的安全運行。
4、解決了出口壓力升高時的憋壓現象，機械磨損減小，降低了設備損耗，電機、風機等機械磨損減小，可有效地延長設備的使用壽命，降低設備維護及采購成本。
5、控制方式為閉環自控，提高了生產上的自動化程度，消除了人工調節時的誤差。反應速度快、精度高、控制方便：變頻器的機械特性硬，調速性能好，可滿足嚴格的工藝要求，控制質量高。
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