我廠粉針車間空調(diào)風(fēng)機(jī)使用Y180L-4 22KW電機(jī)和Y180M-4 18.5KW電機(jī)各一臺(tái)。為保證室內(nèi)空氣潔凈度的要求,每天24中時(shí)運(yùn)行,周六、周日仍正常運(yùn)行。造成了風(fēng)機(jī)在不生產(chǎn)期間仍在工況下運(yùn)行,浪費(fèi)嚴(yán)重。又因風(fēng)機(jī)容量較大,在正常生產(chǎn)情況下電機(jī)運(yùn)行電流僅為24A,實(shí)測負(fù)荷率為50%,風(fēng)機(jī)機(jī)組效率為37%,運(yùn)行效率低,進(jìn)一步加大了浪費(fèi)。
近段時(shí)期粉針車間開工較足,這一問題日益突出,為解決這一問題并從長運(yùn)考慮,決定選用變頻器改造現(xiàn)有設(shè)備。只所以選用變頻器是因?yàn)椋?/p>
1、變頻器具有節(jié)電效果明顯,調(diào)速平穩(wěn),易于實(shí)現(xiàn)控制等優(yōu)點(diǎn);
2、為了突出節(jié)能效果,在粉針車間下班后,將風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)低,可進(jìn)一步節(jié)能(一般情況下風(fēng)量降低為80%,節(jié)能達(dá)50%),但仍保證生產(chǎn)車間各室符合工藝要求,如壓力,潔凈度等,這一數(shù)據(jù)須在設(shè)備安裝后進(jìn)行測試,如果用有級(jí)調(diào)速很難實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)在晚間運(yùn)行在最佳狀態(tài)。而變頻器由于在低速情況下有很好的轉(zhuǎn)矩特性,又可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速,易于實(shí)現(xiàn)上述要求。
一、變頻器容量的選擇:
粉針車間空調(diào)風(fēng)機(jī)在正常情況下運(yùn)行電流為24A,負(fù)載率為50%,而變頻器在驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵類等減轉(zhuǎn)矩負(fù)荷時(shí)可以用較小容量變頻器驅(qū)動(dòng)大容量電機(jī) ,這時(shí)只須保證電機(jī)額定電流小于變頻器在變轉(zhuǎn)矩情況下輸出的額定電流。(變頻器實(shí)際輸出容量小于變頻器容量)
現(xiàn)以22KW送風(fēng)機(jī)為例進(jìn)行計(jì)算:
(一)實(shí)際運(yùn)行情況:
I=24A(實(shí)測) U=0.38KV 查<異步電動(dòng)機(jī)最佳運(yùn)行參數(shù)表>
I=24.733A COSφ=0.7312 In=42.5A
P1=√3UICOSφ
=*0.38*24.733*0.7312
=11.90K
正常情況下電機(jī)實(shí)際輸出功率為11.90KW。
(二)變頻器裝置的容量
PVD=KPn(N/Nn)3 <風(fēng)機(jī)水泵調(diào)速節(jié)能手冊(cè)>
N:實(shí)際轉(zhuǎn)速 <變頻調(diào)速器在微機(jī)控制鍋
爐補(bǔ)水系統(tǒng)中的應(yīng)用>
Pn:電機(jī)實(shí)際輸出容量
K:裝置容量綜合系數(shù) 1.15
PVD:變頻器容量
PVDMAX=1.15*11.90*1=13.865KW
(三)變頻器選型:
現(xiàn)今變頻器以國外進(jìn)口為多。如日立、丹佛斯、倫茨、ABB等,性能高但價(jià)格高。國產(chǎn)變頻器價(jià)格低,性能稍差。日立J300變頻器在同類進(jìn)口變頻器中價(jià)格較低,采用無速度傳感器矢量控制,具有高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,且具有適合風(fēng)機(jī)、水泵的自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行。較為合適。
型號(hào)為:日立J300-150HFE
變轉(zhuǎn)矩時(shí):UN=380V IN=44A PN變=15KW
由以上計(jì)算可知:IN變頻器>IN電機(jī)
PN變>PNDMAX
因此選用J300-150HFE 15 KW變頻器可滿足要求。
(四)回風(fēng)機(jī)18.5KW 選用J300-150HFE 也可滿足要求,計(jì)算略。
二、節(jié)能效果:
(一)22KW送風(fēng)機(jī):
1、正常運(yùn)行情況下電機(jī)所需容量:P1=11.90KW
2、改造后:(設(shè)電機(jī)輸出功率保持不變)
COSφ=0.95 U=0.38KV P1=11.90KW
I2=P/(√3U COSφ)
=11.90/(√3*0.38*0.95)
=19.0366A
3、在保持輸出功率不變的情況下電流由24.733A降為19.037A,所節(jié)省電能為:
P節(jié)=√3U(I1-I2)COSφ
=√3*0.38*(24.733-19.037)*0.95
=3.5614KW
(二)18.5KW回風(fēng)機(jī):
1、現(xiàn)行情況:
I=24.2A U=0.38KV ,查<異步電動(dòng)機(jī)最佳運(yùn)行參數(shù)>,I3=24.692A COSφ=0.777
P3=√3UI3COSφ3
=√3*0.8*24.692*0.777
=12.628KW
2、改造后:
COSφ=0.95 U =0.38KV P3=12.628KW
I4= P3/(√3U COSφ)
=12.628/(√3*0.38*0.95)
=20.196A
3、在保持輸出功率不變情況下電流由24.2A降為20.196A所節(jié)省電能為:
P節(jié)=√3U(I3-I4)COSφ
=√3*0.38*(24.2-20.196)*0.95
=2.504KW
(三)非生產(chǎn)情況下節(jié)能分析:
下班后,可將風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低,這時(shí)只需保持室內(nèi)壓力及潔凈度即可。一般情況下轉(zhuǎn)速下降到20%時(shí),最高運(yùn)行效率幾乎不變,但節(jié)能效果卻非常顯著。
P=(K3*PN)/η
1)K=N/NN N:實(shí)際轉(zhuǎn)速 NN:額定轉(zhuǎn)速
∵N∝f ∴K∝f
2)η:效率
3) P:電機(jī)所需功率
1、22KW送風(fēng)機(jī)節(jié)能情況
頻率 |
50 |
49 |
48 |
47 |
P輸出 |
11.90 |
11.20 |
10.52 |
9.884 |
P節(jié) |
0 |
0.699 |
1.372 |
2.016 |
頻率 |
46 |
45 |
44 |
43 |
P輸出 |
9.266 |
8.675 |
8.110 |
7.569 |
P節(jié) |
2.634 |
3.225 |
3.790 |
4.331 |
頻率 |
42 |
41 |
40 |
P輸出 |
7.053 |
6.561 |
6.093 |
P節(jié) |
4.847 |
5.339 |
5.807 |
2、18.5KW回風(fēng)機(jī)節(jié)能情況
頻率 |
50 |
49 |
48 |
47 |
P輸出 |
12.628 |
11.89 |
11.17 |
10.49 |
P節(jié) |
0 |
0.743 |
1.46 |
2.14 |
頻率 |
46 |
45 |
44 |
43 |
P輸出 |
9.83 |
9.21 |
8.61 |
8.03 |
P節(jié) |
2.79 |
3.42 |
4.02 |
4.60 |
頻率 |
42 |
41 |
40 |
P輸出 |
7.49 |
6.96 |
6.47 |
P節(jié) |
5.14 |
5.67 |
6.16 |
(四)節(jié)能效果計(jì)算:
1、工作時(shí)間節(jié)電量:(設(shè)工作時(shí)間為8小時(shí),全年305天)
(3.5614+2.504)*8*305=14799.58KWh
2、非工作時(shí)間節(jié)電量:f=45HZ
(3.225+3.42)*16*305+(3.225+3.42)*24*60=41996.4KWh
3、全年節(jié)電量:
14799.58+41996.4=56795.98KWh
4、節(jié)約費(fèi)用:
工作時(shí)間:14799.58*(0.5583*1.5+0.037+0.01)*0.5+14799.58*(0.5583+0.037+0.01)*0.5=6544.74+4479.09=11023.83元
非工作時(shí)間:41996.4*0.25*(0.5583*1.5+0.037+0.01)+41996.4*0.75*(0.5583*0.5+0.037+0.01)=19558.77元
5、全年節(jié)約費(fèi)用:
11023.83+19558.77=30582.6元
6、投資費(fèi)用:日立J300-150HFE 每臺(tái)售價(jià)為16000元(包含配電柜及其它附件),調(diào)試費(fèi)用為2400元,共須資金36800.00元。
7、投資回收期為:由上計(jì)算知,節(jié)約費(fèi)用為30582.60元,投資費(fèi)用為36800.00元,則投資回收期為:
N=(36800/30582.6)*12=14.44月
三、注意事項(xiàng):
1、變頻器雖然具有很好的節(jié)能效果,但初投資大,回收周期長;
2、轉(zhuǎn)速不能過低,避免電機(jī)過熱;
3、在變頻過程中應(yīng)避免與設(shè)備產(chǎn)生共振
4、諧波損耗較大,電磁波干擾,必要加裝濾波裝置。