1、引言

變頻調(diào)速技術(shù)因具有顯著的節(jié)電效果、方便的調(diào)速方式、較寬的調(diào)速范圍、運(yùn)行可靠、完善的保護(hù)功能等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。濟(jì)南裕興化工總廠是一家生產(chǎn)硫酸的大型企業(yè)，年用電量巨大。如何節(jié)約電能已經(jīng)成為該廠降低成本的重要措施。

2、送風(fēng)機(jī)變頻改造情況

2.1 改造前狀況

該供風(fēng)系統(tǒng)采用380V 350kW風(fēng)機(jī)，靠調(diào)節(jié)風(fēng)道擋板控制送風(fēng)量以適應(yīng)生產(chǎn)負(fù)荷的變化。由于投建時(shí)風(fēng)機(jī)選型較大，出現(xiàn)“大馬拉小車”情況，大部分電能被消耗在風(fēng)道擋板上，從而使風(fēng)機(jī)效率下降。

該系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中采用自耦降壓?jiǎn)?dòng)方式，但啟動(dòng)電流仍然較大，電機(jī)受到的機(jī)械、電氣沖擊較大，經(jīng)常發(fā)生轉(zhuǎn)子籠條斷裂的事故。

為了解決上述問(wèn)題，決定對(duì)送風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，利用電機(jī)變頻調(diào)速方法實(shí)現(xiàn)送風(fēng)量控制、電機(jī)軟啟動(dòng)，達(dá)到節(jié)能和實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制的目的。

2.2改造方案簡(jiǎn)介

在原電機(jī)與開(kāi)關(guān)之間增加一套變頻裝置，并保留了原有工頻回路做旁路，其電路結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 電路結(jié)構(gòu)圖

圖1中，變頻器采用希望森蘭科技股份有限公司生產(chǎn)的SB200-375高性能通用變頻器，它是該系統(tǒng)的核心。變頻器的輸出電壓為0～380V，輸出頻率為0～650Hz。在實(shí)際使用中，變頻器上限頻率設(shè)置為50Hz。它由高性能數(shù)字處理器DSP控制，功率元件采用IGBT模塊，具有輸入、輸出波形好，諧波小等優(yōu)點(diǎn)。SB200變頻器保護(hù)功能齊全，包含了過(guò)壓、過(guò)流、欠壓、缺相、短路、過(guò)熱、瞬時(shí)停電保護(hù)等，能有效地保護(hù)電機(jī)及自身裝置，并且可查詢故障時(shí)各參數(shù)變化的記錄，大大地簡(jiǎn)化了維護(hù)的工作量。

變頻器采用高精度調(diào)節(jié)電位器來(lái)給定輸出頻率，根據(jù)需要的風(fēng)量在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)速。電位器通過(guò)屏蔽線與變頻器控制器連接，并且設(shè)置了低通濾波器以提高控制精度。通過(guò)Y1端口的輸出頻率信號(hào)作為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。由于采用了電氣互鎖裝置，使系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)誤操作等意外事故。

由于該變頻器容量較大，為了減少dv/dt及di/dt對(duì)系統(tǒng)的干擾，在變頻器直流側(cè)增加了直流電抗器。

3、采用變頻器改造的效果

該系統(tǒng)風(fēng)機(jī)電機(jī)為350kW、額定電流629A、2極。原工頻工作時(shí)，平均運(yùn)行電流530～590A，取550A計(jì)算，每小時(shí)耗電約317kWh（有功）；在投入變頻系統(tǒng)運(yùn)行后，平均每小時(shí)耗電207kWh（有功），在變頻器輸入側(cè)（電源端）測(cè)試，電壓仍為380V，運(yùn)行電流為280～320A，取300A計(jì)算；變頻系統(tǒng)功率因數(shù)取0.93；電價(jià)0.5元/kWh。

(1) 每小時(shí)節(jié)電

按有功計(jì)算，上式結(jié)果乘以上功率因數(shù)0.93

40%×0.93≈37%

每小時(shí)節(jié)電：317－207＝110(kWh)

(2) 年效益

該風(fēng)機(jī)為不停機(jī)運(yùn)行，年運(yùn)行365天，故年節(jié)電效益為：

365×24×0.9×110×0.5≈43.4(萬(wàn)元)

(3) 投資回收年限

該系統(tǒng)總投資20余萬(wàn)元，每年收益43.4萬(wàn)元，所以該項(xiàng)目投資回收年限只有半年；同時(shí)提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，效益十分顯著。系統(tǒng)使用至今運(yùn)行穩(wěn)定，從未出現(xiàn)任何故障。