变频调速技术在化工企业节能技术中的应用.pdf

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1、814化工自动化及仪表第39卷变频调速技术在化工企业节能技术中的应用高兆益(陕西延长中煤榆林能源化工有限公司，陕西靖边718500)摘妻介绍了化工企业节能的重要性，对变频调速技术的节能原理进行了分析。同时结合某公司聚合物装置界区的设计情况，分析计算了采用变频调速节能技术后每年节省成本的情况。分析结果充分证明了变额调速技术应用的必要性。关键词节能技术变频调速技术化工企业中圈分类号TH862+．6文献标识码B文章编号looO．3932(2012)06_0814J04节能减排工作一直以来是支持国民经济持续发展的重要环节，它既关系到技术的进步，同时也能缓解能源供

2、、求之间的矛盾。作为高能耗的化工企业，其电气节能应遵照一定的原则，既不能以功能为代价，也不能盲目增加投资，为节能而节能。需遵循的原则是满足适用性、经济性和节能性。在化工企业中，电机作为动力源和过程控制的主要设备被广泛使用。化工装置主要采用防爆电机，其耗电量占企业耗电的90％以上，存在很大的节能潜力。因此，在电机系统中采用节能技术可为企业节省可观的用电量⋯。1变频调速技术在化工企业中，主要的控制对象是工艺介质的流量、温度、液位及压力等参数，传统控制参数的方法是调节阀门、挡板等设备的开度，这样易造成风机、泵类等设备的输出功率大量消耗在阀门、挡板的节流过程中，

3、同时在实际生产中，工艺参数往往需要实时调节，使得风机、泵类等设备大部分时间处于非满负荷运行，造成大量输出功率的浪费。若采用变频调速技术对风机、泵类等设备进行直接控制。利用变频调速装置(即变频器)内置的软件设置并通过一些通讯手段将工艺参数指令发送给变频调速装置，就可以根据工艺参数对电机输出功率和转速进行精确控制，从而达到工艺要求。实际应用证明，当电机运行于额定转速的80％时，节能效率可达40％。此外，在设备启动过程中，利用变频调速技术也可对电机进行软启动，降低启动电流，避免因启动对电网造成的冲击，一方面延长了设备的使用寿命，另一方面也可起到一定的节能作用。

4、2变频调速节能原理2．1变频调速的方法变频调速是通过改变输入到交流电机的电源频率调节交流电动机的输出转速。交流异步电动机的输出转速和输入频率关系如下：。：!坚!=生(1)p式中n——电动机的输出转速；，——输入电动机的电源频率；s——电动机的转差率；p——电动机的极对数。由式(1)可知，电动机的输出转速与输入电源频率、转差率和极对数有关，而电动机一旦购买，其转差率和极对数均不可改变，因此需通过调节输入电动机的电源频率改变电动机的转速。在实际应用中常采用变频器将工频电源变换成频率和幅值可调的交流电动机，实现交流电动机的变速运转。2．2变频调速的节能原理在化

5、工企业中，风机、泵类设备应用广泛，所以笔者以该类设备为例，讨论变频调速技术的节能原理。2．2．1设备运行中的节能原理通过流体力学的基本定律可知，风机、泵类设备均属平方转矩负载，其转速凡与介质(气体或收捐日期：2011．12．29第6期高兆益．变频调速技术在化工企业节能技术中的应用815液体)流量Q、压力(扬程)日、轴功率P的关系如下：口I／口2=nI砌2(2)峨／也=(nl／n：)2(3)PI／P2=(nI／n2)3(4)其中Q。、日。、P，为风机、泵类设备在转速为n。时的流量、压力(扬程)和轴功率；Q：、日，、P：为风机、泵类设备在转速为n：时的相似工

6、况条件下的流量、压力(扬程)和轴功率。由式(2)一(4)可知，风机、泵类设备的流量与其转速成正比，压力与其转速的平方成正比，轴功率与其转速的三次方成正比。由此可见，当通过降低转速仪减少流量来达到节流的目的时，所消耗的功率会降低很多。如，当转速降到80％时，流量减少到80％，而轴功率下降到额定功率的5l％左右；若流量需减少到40％，则转速相应减少到40％，此时轴功率下降到额定功率的6．4％左右。表1列出了不同输入频率下转速、流量、压力和轴功率的变化情况。表1输入频率与转速、流量、压力、轴功率关系由表1可知，当需要介质的流量下降时，通过调节电动机的转速．使得

7、轴功率出现大幅下降，当需要流量调节到满负荷流量的30％时，理论上仅需电动机额定功率的21．6％，即节约了78．4％的电能，相比传统采用挡板、阀门等节流件的方式，节省了大量电力消耗。2．2．2设备启动时的节能原理一些化工机械设备在启动时，若采用全压启动，则由于电机启动力矩的需要，需从电网吸收电机额定电流的5—7倍，而大的启动电流即可视为电力浪费，同时也会对电网造成冲击，增加了线路损耗和变压器损耗。此外，启动转矩过大也会对设备产生机械冲击，减少设备的使用寿命，增加设备维护和维修的成本，因此采用全压启动的方式，既增加了成本，同时还在设备启动时会消耗更多的电能。

8、若采用变频调速技术，对化工机械设备进行变频启动，就可以解决设备启动时耗能较大的问