电力系统变频节能改造关键技术专项方案.doc

电力系统变频节能改造技术方案

六盘水杏丰洗煤场：
我公司技术人员在贵单位有关人员大力配合下，对贵单位用电系统进行了一次详细调查，在此对贵单位予以咱们工作大力支持和配合表达感谢。
贵单位用电系统重要设备有：风机，压滤机等。
依照贵单位技术人员提供技术参数和我公司人员对用电系统及负荷运营状况进一步调查和理解，并综合考虑投资收益合理性后，实行变频节能改造工程。

一．工程内容：对风机，压滤机等用电系统进行变频节能改造工程。
二．用电设备运营状况：用电费：0.546元。电机工作时间：24小时/天.
三． 改造方案概述：
l 改造方案目——提高产品质量，减少能耗，改进工作环境。
l 改造方案——本次改造选用了约157kw节能效果较明显负载作为投资项目，进行改造。其中风机和压滤机用PI7800变频器调节、控制电机转速。采用控制盒直接由操作人员控制转速。
l 方案实行——依照实际状况在每台电机控制柜附近安装变频器及新控制柜。依照厂方规定可以将操作盒安装在控制台上，以便工作人员操作。在每组系统前安装电表及计时器，以便检测用电量和工作时间。
四．改造建议：
1. 压滤机37KW,采用一台37KW普传科技高性能变频器进行节能改造，节电率：15%；
2. 压滤机45KW,采用一台45KW普传科技高性能变频器进行节能改造，节电率：15%；
3. 风机75KW，采用一台75KW普传科技高性能变频器进行节能改造，节电率：20%.
注：节电率以实测为准。
五．可行性分析：
生产过程所需各种物理量，如所需要风量，都在随生产过程变化而变化，保持某些物理量恒定，或使某些物理量按生产过程需要而变化，就成了电控系统最后目的。为了达到这一目的，风机配备电机功率都是按生产过程最大需求量而配备，这就存在一种匹配功率与生产过程实际需要功率不相应矛盾，当生产过程需要某种物理量大时，电机最大配备刚好匹配，而当生产过程需要某种物理量小时，电机最大配备就是一种挥霍，但这种挥霍又是不可避免，随着变频技术和数控技术高速发展，避免这种挥霍已成为也许，即电机功率随生产现场物理量变化而变化变化电机转速使其轴输出功率随生产现场物理量变化而变化，从而达到节能降耗目。
5.1 改造项目内容
编号
设备名称
电动机功率
数量
备注
1
压滤机
37KW
1台

2
压滤机
45KW
1台

3
风机
75KW
1台

小计
约157KW
3台

5.2 电动机运营特性
由电动机自身特性知，电动机转速与其工作电压频率成正比，其轴输出功率与频率关系见下表：
频率F（HZ）
转速N%
轴功率P%
50
100%
100%
45
90%
72.9%
40
80%
51.2%
35
70%
34.3%
30
60%
21.6%

5.3 风机运营特性
老式供风方式是通过人工或电动阀门调节挡风板启动度来调节供风量，而电机始终处在额定转速下运转，由电机转速与功率关系可知：这种运营方式电能挥霍严重，调节精度差、启动电流大、噪声大，变频改造供风系统是在保存原工频供电系统基本上增长一套变频回路与原电路并联，形成双回路供电系统，即正常状况下,由变频回路供电,一旦浮现故障时由原工频电路供电,保障生产正常进行。其特点：变频具备软启动功能，无大电流冲击，可延长电机使用寿命；变频通过采集核心信号，可实现自动调节风机转速，而不需人工调节挡风板启动度，实现按不同生产过程精确提供供风量，既节约能量又可减轻操作者劳动强度。
六．节能分析与实例
通过流体力学基本定律可知：风机、泵类设备均属平方转矩负载，
其转速n与流量Q，压力H以及轴功率P具备如下关系：
Q ∝ n，H ∝ n2，P ∝ n3；即流量与转速成正比，压力与转速平方成正比，轴功率与转速立方成正比。

以一台水泵为例，它出口压头为H0（出口压头即泵入口和管路出口静压力差），额定转速为n0,阀门全开时管阻特性为r0,额定工况下与之相应压力为H1,出口流量为Q1。
在现场控制中，普通采用水泵定速运营，出口阀门控制流量。当流量从Q1减小50%至Q2时，阀门开度减小使管网阻力特性由r0变为r1，系统工作点沿方向由本来A点移至B点；受其节流作用压力H1变为H2。水泵轴功率实际值（kW）可由公式：P=Q·H／（ηc·ηb）×103得出。其中，P、Q、H、ηc、ηb分别表达功率、流量、压力、水泵效率、传动装置效率，直接传动为1。

假设总效率（ηc·ηb）为1，则水泵由A点移至B点工作时，电机节约功耗为AQ1OH1和BQ2OH2面积差。
如果采用调速手段变化水泵转速n，当流量从Q1减小50%至Q2时，那么管网阻力特性为同一曲线r0，系统工作点将沿方向II由本来A点移至C点，水泵运营也更趋合理。在阀门全开，只有管网阻力状况下，系统满足现场流量规定，能耗势必减少。
此时，电机节约功耗为AQ1OH1和CQ2OH3面积差。
比较采用阀门开度调节和水泵转速控制，显然使用水泵转速控制更为有效合理，具备明显节能效果。
    此外，从图中还可以看出：阀门调节时将使系统压力H升高，这将对管路和阀门密封性能形成威胁和破坏；而转速调节时，系统压力H将随泵转速n减少而减少，因而不会对系统产生不良影响。
    从上面比较不难得出：当现场对水泵流量需求从100%降至50%时，采用转速调节将比本来阀门调节节约BCH3H2所相应功率大小，节能率在75%以上。
电机转速与节能率关系表
频率f（Hz）
转速N%
风量Q%
风压H%
轴功率P%
节电率
50
100%
100%
100%
100%
0.00%
45
90%
90%
81%
72.9%
29.10%
40
80%
80%
64%
51.2%
48.80%
35
70%
70%
49%
34.3%
65.70%
30
60%
60%
36%
21.6%
78.40%

与此相类似，如果采用变频调速技术变化泵类、风机类设备转速来控制现场压力、温度、水位等其他过程控制参量，同样可以根据系统控制特性绘制出关系曲线得出上述比较成果。采用变频调速技术变化电机转速办法，要比采用阀门、挡板调节更为节能经济，设备运营工况也将得到明显改进。
七．特点：
采用交流变频器对风机、泵等进行节能改造具备构造简朴、改造以便、节能效果明显。 使用变频器后，电机可软起软停、减少设备机械冲击、延长设备使用寿命、减少设备维修费用。 变频调速技术先进、成熟，提高了设备技术含量提高电网功率因数，减少或避免供电部门惩罚性电费，同步可减轻公司电网供电压力，间接提高公司电网供电能力。电动机起动为软起动，避免冲击电流，使用电设备机械冲击大大减小，延长设备使用寿命，可提高生产设备稳定性，间接提高产品质量。

深圳市普传科技有限公司

附件：深圳市普传科技有限公司简介
1、公司简介
大连普传科技股份有限公司于1月成立， 注册资金及实收资本万元。注册地为大连市高新技术园区，为国家级高新技术公司，是具备电机设计制造基本变频器专业制造商。公司现形成以变频器为主节能产品产业化规模，原则化设计、具备系列化生产能力。主导产品为控制与传动及电气自动化产品：变频器、电机环保节能器、混合动力汽车用电机及控制系统、伺服电机及驱动器、自动化控制系统等等，产品远销欧美及东南亚国家。PI7000系列高性能变频器获国家“火炬筹划”项目、通过国家权威机构检查和省级科技成果鉴定。公司承担国家“十一·五”863筹划“节能与新能源汽车”重大项目之“混合动力汽车用电机驱动系统核心技术研究”课题。
公司在深圳设分公司，通过设立江苏、山东、河南、广州等办事机构，建立了辐射全国研发、生产、物流及服务网络。
节能、高效、环保、经济、实用普传科技系列产品，广泛应用于电子、机械、石化、冶金、矿山、造纸、纺织、建材、交通等工业领域和高科技领域及中央空调、高楼给水、广场音乐喷泉等民用项目,达到改进工艺，提高产品质量和提高效率目,应用在风机水泵类负载实现节能30%以上，代替进口,具备巨大社会意义和经济效益；公司研发产品在交通（潜艇、舰船、车辆如混合动力汽车）等专业领域也得到较好应用；公司生产机床功能部件应用在数控机床等设备在振兴东北老工业基地先进装备制造业中发挥出应有作用。
● “十一五”国家863筹划“节能与新能源汽车”重大项目课题承担单位。
● 国家 “火炬筹划”项目单位
● 中华人民共和国电器工业协会变频器分会首届副理事长单位
● 为大连市“大连电气传动工程研究中心”获辽宁省电气传动工程技术研究中心
● 大连市高新园区“最佳自主创新公司”
● 大连“节能成长型、创新成长型公司”“最佳自主创新公司”
● 持续2年获中华人民共和国电工技术学会、慧聪网“中华人民共和国变频器十大品牌”
● 《变频器世界》《 电气时代》“顾客满意十大品牌“
2、普传科技变频节能技术产品特点：
2.1 变频器 重要功能即为节能和自动控制。自主开发PI7000系列高性能变频器通过国家发配电及电控设备质量监督检查中心、国家轿车质量监督检查中心检查和获得辽宁省级科技成果鉴定。
产品设计符合国标GB/T12668.2-：《调速电气传动系统》中“低压交流变频电气传动系统额定值规定”及GB12668.3-：“产品电磁兼容性原则及其特定实验办法”。
PI7000/7800/7600除具备通用低压变频器基本功能外，和国内同行业比较，具备下列创新性和先进性
n 采用32位专用DSP（数字信号解决器）为核心控制单元，实现高速高性能控制。
n 集V/F控制、V/F＋PG控制、矢量控制＋PG三种控制功能于一体，三种空间电压矢量波形产生方式变频器
n 具备死区补偿功能，实现低频率大输出转矩；自动转差补偿。
n 十种频率设定方式，模仿端子可以接受0~10V、0~20mA之内自定义范畴信号。
n 六路可编程输出控制端子。
n 内置PID功能，可实现高性能闭环速度控制PID调节直流电流制动。
n 转速追踪启动与断电再恢复运营功能。
n 强大通讯功能，支持原则Rs485与Can Bus，同步提供远控键盘功能。
n 界面有好：人性化显示菜单，中文液晶LCD显示，配以LED显示，同步显示3个状态参数。
n 特有逆变模块（IGBT）温升监控功能，电扇调节可控，适时减少电机噪音和温升。
n 高效故障查询与记录功能，以便排除故障；参数保护功能。
n 独特设计，使变频器对电源污染降到最低。

2.2 基于“电机系统工程”电机运营特点开发设计制造新一代高品质、多功能电机控制、环保、节能产品－PS7000系列电机环保节能器通过检查和科技成果鉴定。该产品应用先进空间电压矢量PWM控制技术、矢量控制技术，采用高性能功率模块和先进节能器制造工艺，具备创新性和先进性。本产品不同于以往电机节能器，具备电机无级调速满足工艺和节能双重效果及对低速、重载设备控制。专家评语：“该产品技术先进，性能指标达到国内领先水平，节能及环保效果明显”。综合节电率可达30％，经济效益明显。该项目获国家发改委“资源节约与环保”项目。

该产品具备下列优秀体现：
n 具备电机节能和无级调速双重效用。依照负载特性自动调节电机转速，具备软启动特性，没有启动时冲击电流与机械震动；
n 全程优化设计：可有效减少电机运营噪音和发热、减少电机维护量,延长电机使用寿命2～4倍，减少维修成本；
n 具备市电及节电状态双电路自动转换不间断供电回路、故障自动报警，不影响正常工作；
n 宽电压设计以及转速跟踪功能保障了在电网电压波动频繁状况下节能器仍能正常工作。
n 产品设计安全解决按欧盟“废弃电器与电子设备原则”设计（WEEE）符合欧盟“禁用有害物质RoHS认证”规定。内置输出电抗器、平波电抗器等抑制谐波，减少对电网污染。
n 将低电源输配无功损耗，减少变压器容量需求20％以上；
n 有效提高功率因数达95％以上，节能明显，综合节电率可达30％，改进“大马拉小车”功耗挥霍问题；
n 保护功能齐全：过电压，欠电压，过电流,电子热过载保护,变频器过热保护，断电再恢复运营,电流限幅，过电压，保险丝断，接地故障，缺相，过载保护，外部故障，通讯错误 ,PID反馈信号异常等。

深圳市普传科技有限公司