2016-12-03
一、基本情況
該廠原有設(shè)備蒸汽鍋爐采用鏈條爐，引風(fēng)電動為72KW，鼓風(fēng)電動機為55KW，爐排電機為5、5KW，爐排電機采用直流調(diào)速來調(diào)節(jié)給煤量的大小，鼓風(fēng)和引風(fēng)量通過調(diào)節(jié)風(fēng)門來實現(xiàn)。鼓風(fēng)和引風(fēng)電動機采用降壓起動方式。
二、現(xiàn)在鍋爐風(fēng)系統(tǒng)運行狀況分析
1、對生產(chǎn)工藝中負荷變化的適應(yīng)能力差
由于生產(chǎn)負荷和氣候在不斷變化，要求鍋爐系統(tǒng)要跟隨其變化，現(xiàn)有燃燒系統(tǒng)給煤機采
用直流調(diào)速，進煤量與轉(zhuǎn)速成正比，風(fēng)量通過風(fēng)門調(diào)節(jié)，風(fēng)門開合度大小與風(fēng)量調(diào)節(jié)不成正比，風(fēng)煤配比無法高效適應(yīng)負荷變化。
2、現(xiàn)有風(fēng)系統(tǒng)不能滿足鍋爐操作工藝要求
調(diào)小風(fēng)門、風(fēng)量減少；但風(fēng)壓提高，為使煤層不被吹破，造成爐膛內(nèi)串風(fēng)情況，必須使煤層較厚，這樣煤不能保證充分燃燒，造成煤耗加大。
3、能量浪費嚴重
一般風(fēng)門調(diào)節(jié)不方便，往往使送風(fēng)、引風(fēng)系統(tǒng)均處于過量供給的狀態(tài)。送風(fēng)過量，外界空氣（40℃）過多地進入爐膛（500℃以上）需吸大量的熱量，送成煤的浪費，送風(fēng)電機電流較高，造成能量浪費；引風(fēng)過量，造成大量的熱空氣被引風(fēng)系統(tǒng)帶走，雖然經(jīng)過省煤器后，排煙溫度仍然超標，造成煤的浪費，同時引風(fēng)電機電流高達額定值，使電能白白浪費了。
4、電機起動沖擊電網(wǎng)
電機起動雖然采用降壓起動方式，但在起動過程中，起動電流仍高達額定電流的3-4倍，而且操作復(fù)雜，維護量大，設(shè)備故障率高，增加維修費用。
三、變頻調(diào)速改造風(fēng)系統(tǒng)是鏈條爐節(jié)能降耗、提高熱效率的必然趨勢。
1、變頻調(diào)風(fēng)有無可比擬的優(yōu)越性。
（1）節(jié)能效果顯著
按離心風(fēng)機的特性，風(fēng)機的風(fēng)量變化與轉(zhuǎn)速化成正比，而功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。因此，負荷調(diào)節(jié)時，改變轉(zhuǎn)速，使軸功率明顯下降，因而具有顯著的節(jié)能效果。
按離心風(fēng)機的特性，風(fēng)機的風(fēng)量變化與轉(zhuǎn)速變化成正比，而功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。因此，負荷調(diào)節(jié)時，改變轉(zhuǎn)速，使軸功率明顯下降，因而具有顯著的節(jié)能效果。
（2）充分滿足工藝要求
風(fēng)量與轉(zhuǎn)速一次方成正比，風(fēng)量大小可控，風(fēng)壓大小可控，可以充分滿足燃燒系統(tǒng)調(diào)風(fēng)的工藝要求，可以大量減少飛灰量，提高熱交換效率，減少環(huán)境污染，節(jié)約燃煤。
2、風(fēng)機的式作效率由下式計算
ηp=C1(Q/n)-C2(Q/n)2
式中Q為風(fēng)量，n為轉(zhuǎn)速，C1C2為常數(shù)
通過風(fēng)門控風(fēng)量時，困轉(zhuǎn)速n不變，而流量Q下降，故效率ηp
下降，而通過轉(zhuǎn)速控制風(fēng)量時，風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比，比值（Q/n）不變，故效率ηp始終保持最佳狀況。
可見，采用變頻調(diào)速后，風(fēng)機的工作效率將大為提高。
四、經(jīng)濟效益分析
1、節(jié)約電費
75KW引風(fēng)機和55KW鼓風(fēng)機以運行頻率40HZ為例，其工作轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的80%，風(fēng)機消耗功率為P2=0.83Pn=0.512Pn
每年按12個月生產(chǎn)期，考慮保種損耗以節(jié)電30%計算。
W=(75KW+55KW+5.5KW)×12×30×24×30%=351216KW.h.
以每千瓦時電價0.5元計算，每年可節(jié)約電費
351216×0.5元=175608元
2、節(jié)約燃煤
3、風(fēng)煤比可方便配合，能很好地適應(yīng)負荷變化，達到最佳燃燒方式，提高熱效率。在生產(chǎn)等量蒸汽的情況下，可省煤5%，一年節(jié)省煤按每天用煤60T計算，價格按200元/T計算，可節(jié)約費按每天用煤60T計算，價格按200元/T計算，可節(jié)約：
60×5%×200×30×12=216000元以上。
變頻改造后，直接經(jīng)濟效益一年達到
175608+216000=391608元
五、設(shè)備投資
75KW55KW
名稱型號數(shù)量型號數(shù)量
變頻器AC60-T3-75kw 1 AC60-T3-55kw 1
變頻器及附件價
運保費
安調(diào)成套費
合計
總合計
變頻器的使用年限可達五年，投資回報計算如下：
75KW日節(jié)電費：75×24×30%×0.5=270元
55KW日節(jié)電費：55×24×30%×0.5=198元
投資回收139608÷（270+198）÷30=9.9月
變頻器原理/變頻器基本知識
1、什么是變頻器？
變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。
2、PWM和PAM的不同點是什么？
PWM是英文Pulse WidthModulation(脈沖寬度調(diào)制)縮寫，按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)值方式。
PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脈沖幅度調(diào)制)縮寫，是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度，以調(diào)節(jié)輸出量值和波形的一種調(diào)制方式。
3、電壓型與電流型有什么不同？
變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容；電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波石電感。
4、為什么變頻器的電壓與電流成比例的改變？
異步電動機的轉(zhuǎn)矩是電機的磁通與轉(zhuǎn)子內(nèi)流過電流之間相互作用而產(chǎn)生的，在額定頻率下，如果電壓一定而只降低頻率，那么磁通就過大，磁回路飽和，嚴重時將燒毀電機。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。這種控制方式多用于風(fēng)機、泵類節(jié)能型變頻器。
5、電動機使用工頻電源驅(qū)動時，電壓下降則電流增加；對于變頻器驅(qū)動，如果頻率下降時電壓也下降，那么電流是否增加？
頻率下降（低速）時,如果輸出相同的功率,則電流增加,但在轉(zhuǎn)矩一定的條件下,電流幾乎不變。
6、采用變頻器運轉(zhuǎn)時，電機的起動電流、起動轉(zhuǎn)矩怎樣？
采用變頻器運轉(zhuǎn)，隨著電機的加速相應(yīng)提高頻率和電壓，起動電流被限制在150%額定電流以下(根據(jù)機種不同，為125%~200%)。用工頻電源直接起動時，起動電流為6~7倍，因此，將產(chǎn)生機械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動可以平滑地起動(起動時間變長)。起動電流為額定電流的1.2~1.5倍，起動轉(zhuǎn)矩為70%~120%額定轉(zhuǎn)矩；對于帶有轉(zhuǎn)矩自動增強功能的變頻器，起動轉(zhuǎn)矩為100%以上，可以帶全負載起動。
7、V/f模式是什么意思？
頻率下降時電壓V也成比例下降，這個問題已在回答4說明。V與f的比例關(guān)系是考慮了電機特性而預(yù)先決定的，通常在控制器的存儲裝置（ROM）中存有幾種特性，可以用開關(guān)或標度盤進行選擇
8、按比例地改V和f時，電機的轉(zhuǎn)矩如何變化？
頻率下降時完全成比例地降低電壓，那么由于交流阻抗變小而直流電阻不變，將造成在低速下產(chǎn)生地轉(zhuǎn)矩有減小的傾向。因此，在低頻時給定V/f,要使輸出電壓提高一些,以便獲得一定地起動轉(zhuǎn)矩,這種補償稱增強起動。可以采用各種方法實現(xiàn),有自動進行的方法、選擇V/f模式或調(diào)整電位器等方法
9、在說明書上寫著變速范圍60~6Hz，即10：1，那么在6Hz以下就沒有輸出功率嗎？
在6Hz以下仍可輸出功率，但根據(jù)電機溫升和起動轉(zhuǎn)矩的大小等條件，最低使用頻率取6Hz左右，此時電動機可輸出額定轉(zhuǎn)矩而不會引起嚴重的發(fā)熱問題。變頻器實際輸出頻率（起動頻率）根據(jù)機種為0.5~3Hz.
10、對于一般電機的組合是在60Hz以上也要求轉(zhuǎn)矩一定，是否可以？
通常情況下時不可以的。在60Hz以上（也有50Hz以上的模式）電壓不變，大體為恒功率特性，在高速下要求相同轉(zhuǎn)矩時，必須注意電機與變頻器容量的選擇。
11、所謂開環(huán)是什么意思？
給所使用的電機裝置設(shè)速度檢出器（PG），將實際轉(zhuǎn)速反饋給控制裝置進行控制的，稱為“閉環(huán)”，不用PG運轉(zhuǎn)的就叫作“開環(huán)”。通用變頻器多為開環(huán)方式，也有的機種利用選件可進行PG反饋.
12、實際轉(zhuǎn)速對于給定速度有偏差時如何辦？
開環(huán)時，變頻器即使輸出給定頻率，電機在帶負載運行時，電機的轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)差率的范圍內(nèi)（1%~5%）變動。對于要求調(diào)速精度比較高，即使負載變動也要求在近于給定速度下運轉(zhuǎn)的場合，可采用具有PG反饋功能的變頻器（選用件）。
13、如果用帶有PG的電機，進行反饋后速度精度能提高嗎？
具有ＰＧ反饋功能的變頻器，精度有提高。但速度精度的植取決于ＰＧ本身的精度和變頻器輸出頻率的分辨率。
14、失速防止功能是什么意思？
如果給定的加速時間過短，變頻器的輸出頻率變化遠遠超過轉(zhuǎn)速（電角頻率）的變化，變頻器將因流過過電流而跳閘，運轉(zhuǎn)停止，這就叫作失速。為了防止失速使電機繼續(xù)運轉(zhuǎn)，就要檢出電流的大小進行頻率控制。當加速電流過大時適當放慢加速速率。減速時也是如此。兩者結(jié)合起來就是失速功能。
15、有加速時間與減速時間可以分別給定的機種，和加減速時間共同給定的機種，這有什么意義？
加減速可以分別給定的機種，對于短時間加速、緩慢減速場合，或者對于小型機床需要嚴格給定生產(chǎn)節(jié)拍時間的場合是適宜的，但對于風(fēng)機傳動等場合，加減速時間都較長，加速時間和減速時間可以共同給定。
16、什么是再生制動？
電動機在運轉(zhuǎn)中如果降低指令頻率，則電動機變?yōu)楫惒桨l(fā)電機狀態(tài)運行，作為制動器而工作，這就叫作再生（電氣）制動。
17、是否能得到更大的制動力？
從電機再生出來的能量貯積在變頻器的濾波電容器中，由于電容器的容量和耐壓的關(guān)系，通用變頻器的再生制動力約為額定轉(zhuǎn)矩的10%~20%。如采用選用件制動單元，可以達到50%~100%。
18、請說明變頻器的保護功能?
保護功能可分為以下兩類：
（1）檢知異常狀態(tài)后自動地進行修正動作，如過電流失速防止，再生過電壓失速防止。
（2）檢知異常后封鎖電力半導(dǎo)體器件PWM控制信號，使電機自動停車。如過電流切斷、再生過電壓切斷、半導(dǎo)體冷卻風(fēng)扇過熱和瞬時停電保護等。
19、為什么用離合器連續(xù)負載時，變頻器的保護功能就動作？
用離合器連接負載時，在連接的瞬間，電機從空載狀態(tài)向轉(zhuǎn)差率大的區(qū)域急劇變化，流過的大電流導(dǎo)致變頻器過電流跳閘，不能運轉(zhuǎn)。
20、在同一工廠內(nèi)大型電機一起動，運轉(zhuǎn)中變頻器就停止，這是為什么？
電機起動時將流過和容量相對應(yīng)的起動電流，電機定子側(cè)的變壓器產(chǎn)生電壓降，電機容量大時此壓降影響也大，連接在同一變壓器上的變頻器將做出欠壓或瞬停的判斷，因而有時保護功能（IPE）動作，造成停止運轉(zhuǎn)。
21、什么是變頻分辨率？有什么意義？
對于數(shù)字控制的變頻器，即使頻率指令為模擬信號，輸出頻率也是有級給定。這個級差的最小單位就稱為變頻分辨率。
變頻分辨率通常取值為0.015~0.5Hz.例如，分辨率為0.5Hz，那么23Hz的上面可變?yōu)?3.5、24.0 Hz，因此電機的動作也是有級的跟隨。這樣對于像連續(xù)卷取控制的用途就造成問題。在這種情況下，如果分辨率為0.015Hz左右，對于4級電機1個級差為1r/min以下，也可充分適應(yīng)。另外，有的機種給定分辨率與輸出分辨率不相同。
22、裝設(shè)變頻器時安裝方向是否有限制。
變頻器內(nèi)部和背面的結(jié)構(gòu)考慮了冷卻效果的，上下的關(guān)系對通風(fēng)也是重要的，因此，對于單元型在盤內(nèi)、掛在墻上的都取縱向位，盡可能垂直安裝。
23、不采用軟起動，將電機直接投入到某固定頻率的變頻器時是否可以？
在很低的頻率下是可以的，但如果給定頻率高則同工頻電源直接起動的條件相近。將流過大的起動電流（6~7倍額定電流），由于變頻器切斷過電流，電機不能起動。
24、電機超過60Hz運轉(zhuǎn)時應(yīng)注意什么問題？
超過60Hz運轉(zhuǎn)時應(yīng)注意以下事項
(1)機械和裝置在該速下運轉(zhuǎn)要充分可能（機械強度、噪聲、振動等）。
（2）電機進入恒功率輸出范圍，其輸出轉(zhuǎn)矩要能夠維持工作（風(fēng)機、泵等軸輸出功率于速度的立方成比例增加，所以轉(zhuǎn)速少許升高時也要注意）。
(3)產(chǎn)生軸承的壽命問題，要充分加以考慮。
（4）對于中容量以上的電機特別是2極電機，在60Hz以上運轉(zhuǎn)時要與廠家仔細商討。
25、變頻器可以傳動齒輪電機嗎？
根據(jù)減速機的結(jié)構(gòu)和潤滑方式不同，需要注意若干問題。在齒輪的結(jié)構(gòu)上通?？煽紤]70~80Hz為最大極限，采用油潤滑時，在低速下連續(xù)運轉(zhuǎn)關(guān)系到齒輪的損壞等。
26、變頻器能用來驅(qū)動單相電機嗎？可以使用單相電源嗎？
機基本上不能用。對于調(diào)速器開關(guān)起動式的單相電機，在工作點以下的調(diào)速范圍時將燒毀
輔助繞組；對于電容起動或電容運轉(zhuǎn)方式的，將誘發(fā)電容器爆炸。變頻器的電源通常為3相，但對于小容量的，也有用單相電源運轉(zhuǎn)的機種。
27、變頻器本身消耗的功率有多少？
它與變頻器的機種、運行狀態(tài)、使用頻率等有關(guān)，但要回答很困難。不過在60Hz以下的變頻器效率大約為94%~96%，據(jù)此可推算損耗，但內(nèi)藏再生制動式（FR-K）變頻器，如果把制動時的損耗也考慮進去，功率消耗將變大，對于操作盤設(shè)計等必須注意。
28、為什么不能在6~60Hz全區(qū)域連續(xù)運轉(zhuǎn)使用？
一般電機利用裝在軸上的外扇或轉(zhuǎn)子端環(huán)上的葉片進行冷卻，若速度降低則冷卻效果下降，因而不能承受與高速運轉(zhuǎn)相同的發(fā)熱，必須降低在低速下的負載轉(zhuǎn)矩，或采用容量大的變頻器與電機組合，或采用專用電機。
29、使用帶制動器的電機時應(yīng)注意什么？
制動器勵磁回路電源應(yīng)取自變頻器的輸入側(cè)。如果變頻器正在輸出功率時制動器動作，將造成過電流切斷。所以要在變頻器停止輸出后再使制動器動作。
30、想用變頻器傳動帶有改善功率因數(shù)用電容器的電機，電機卻不動，清說明原因
變頻器的電流流入改善功率因數(shù)用的電容器，由于其充電電流造成變頻器過電流(OCT),所以不能起動，作為對策，請將電容器拆除后運轉(zhuǎn)，甚至改善功率因數(shù)，在變頻器的輸入側(cè)接入AC電抗器是有效的。
31、變頻器的壽命有多久？
變頻器雖為靜止裝置，但也有像濾波電容器、冷卻風(fēng)扇那樣的消耗器件，如果對它們進行定期的維護，可望有10年以上的壽命。
32、變頻器內(nèi)藏有冷卻風(fēng)扇，風(fēng)的方向如何？風(fēng)扇若是壞了會怎樣？
對于小容量也有無冷卻風(fēng)扇的機種。有風(fēng)扇的機種，風(fēng)的方向是從下向上，所以裝設(shè)變頻器的地方，上、下部不要放置妨礙吸、排氣的機械器材。還有，變頻器上方不要放置怕熱的零件等。風(fēng)扇發(fā)生故障時，由電扇停止檢測或冷卻風(fēng)扇上的過熱檢測進行保護
33、濾波電容器為消耗品，那么怎樣判斷它的壽命？
作為濾波電容器使用的電容器，其靜電容量隨著時間的推移而緩緩減少，定期地測量靜電容量，以達到產(chǎn)品額定容量的85%時為基準來判斷壽命。
34、裝設(shè)變頻器時安裝方向是否有限制。
應(yīng)基本收藏在盤內(nèi)，問題是采用全封閉結(jié)構(gòu)的盤外形尺寸大，占用空間大，成本比較高。其措施有：
（1）盤的設(shè)計要針對實際裝置所需要的散熱；
（2）利用鋁散熱片、翼片冷卻劑等增加冷卻面積；
（3）采用熱導(dǎo)管。
此外，已開發(fā)出變頻器背面可以外露的型式。
35、想提高原有輸送帶的速度，以80Hz運轉(zhuǎn)，變頻器的容量該怎樣選擇？
設(shè)基準速度為50Hz,50Hz以上為恒功率輸出特性。像輸送帶這樣的恒轉(zhuǎn)矩特性負載增速時，容量需要增大為80/50≈1.6倍。電機容量也像變頻器一樣增大。