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水泵变频节电改造技术在莱钢炼钢厂的研究与应用

时间:2017-10-26 14:27:00   来源:本网   添加人:admin

  变频改造节能中图法分类号TM344.6;标志码B 1方案的提出水泵设备(特别是离心泵)大量应用于型钢炼钢厂循环水系统中,长时间连续运行,电能消耗很大。水泵运行效率的高低,对于节电至关重要。水泵的传统运行方式是转速不变,采用阀门、回流阀等调节流量的大小,因而造成了大量的能源浪费。

  由于经常调节阀门进行水量调节,导致阀门频繁损坏、漏水,并需停机进行更换,上述原因导致电能浪费、水泵备件浪费、生产线停机。

  如果采用水泵变频调速技术,可以节约20%―40%的电能。另外,变频调速效率高,调速范围广,特别适合长时间运行的工况。它还能软启动,可减少对电网的冲击,操作简单省力;因为转速降低后水泵噪音减少,磨损减少,使水泵及调节阀门寿命延长,维修量也减少。此外,流量可根据生产工艺的要求控制得更为准确和快速。

  所以对水泵区域进行节能改造完全可以达到较好的节能效果,方便对吨钢电耗进行实时调控。

  节能降耗一直是莱钢各单位追求的目标,型钢炼钢厂也是莱钢电能消耗的大户,每月电耗消耗约2 h以上,电费支出在1 200万元以上,所以更需要进行严格地控制。炼钢厂作为电能消耗的主要单位,每年都必须按照公司的吨钢电耗指标进行节电控制。由于主线生产电能消耗没有节约空间,只能从辅助设备入手进行节电控制。传统的管理办法就是通过下发管理规定严格控制开、停机时间,不定时进行抽查把关,节电与否全靠人员的主观自觉。自实行此项管理以来,管理效率低,节电效果差,因此必须寻找新的节电途径来改变状况。炼钢厂有转炉水泵房、精炼炉水泵房、连铸机水泵房,由于生产设备需连续冷却,所以各水泵房水泵需连续运行,通过电量报表统计,水泵房月用电量占全厂月用电量的40%,所以水泵房节电降耗可以大幅降低型钢炼钢厂的吨钢电耗,达到节约资源的目的。

  2011年10月18日收到2变频节能改造基本原理水泵属平方递减转矩负载,使用的水泵额定流量,通常都超过实际的流量;又因为根据工艺要求需调节流量,而采用阀门调节使水泵的部分做功白白浪费,这种通过人为增加阻力的方法确能达到调节流量的目的,但浪费了大量的电能,如果不做调节更是如此,因此回收这部分电能损耗会收到很好的节能效果。流量与电机转速及电机功率的关系如下:从上面公式可知当实际流量Q下降时,水泵扬程H和电机轴功率P分别以平方和立方项下降。

  显而易见,当采用转速调节时,假设要求流量Q由1减少为3/4时,只要使转速由1降为3/4即可,而轴功率由1减少为3/4的立方=27/64=0.42,即节约了0.58的电功率,效率非常显著。如果采用传统的节流调节,则转速保持不变而使阀门开度减小。(这时管网阻力增加),此时,当Q由1减少为3/4时,扬程H变化不大,大多数略有上升。另外,随着流量Q的减小,水泵的效率也降低。

  3改造情况通过一年的时间,我厂对水泵房系统中14台―220kW的水泵电机控制系统进行变频控制改造,使用西门子公司水泵专用型变频器代替原施奈德软启动器,本机控制(面板操作键)或远程控制(上位机PLC模拟电位器自动控制方式),正常控制时采用远程控制,人工通过上位机流量、压力表确定供水量,手动在PLC画面上调节水泵电机运行频率(转速),即可达到调节水量的目的,原需两台水泵同时供水的设备,台泵阀门全开,流量最大,另台泵需人工调节出水阀门进行流量调节,第二台泵电机全速运行,产生较少的流量,并导致憋泵的情况发生,改造后,两台泵在保证供水的情况下,均可以降速运行,既节省了电能,又保证机械水泵的长期稳定运行。

  改造后控制电路简图如下。

  当变频器电源接触器MC合闸后,给PLC发出准备好信号。通过计算机画面启动变频器,并根据连铸机实际需要流量、压力,调节画面上变频器给定频率,以达到实际需要的最佳负荷,防止水能及电能的浪费。

  在变频器故障停机时,可在计算机画面上进行显示故障,并在画面上闪烁,通知操作工注意停泵,操作工可及时通知维修,并可远程复位,再次启动。

  安装变频控制柜、空气开关、电机线缆,考虑现场工作环境,配1.2m的动力柜(1200x900x300mm),具有独特的防腐防潮散热装置。主电路等易潮处喷打绝缘漆或封胶。系统稳定、启动电流大大减小。定、转子损耗小、对延长电机寿命十分有利,还可以减少噪音、减少电机发热量,改善水泵的负载特性,提高系统的运行效率。节电率可达20% 4节电改造效果改造后,设备运行平稳,节能效果显著。

  4.1高效节能,达到供需平衡通过对现场工况需求的分析,对具备节电空间的水泵进行了变频改造,改造后节能效果明显,月节电约24.1万kW h.表1是改造后累计两个月的节电情况,数据见表1.表1节电量统计序设备名节电率4月185月15曰抄表量日抄表量变比节约电量旋流井101泵1旋流井104泵1旋流井203泵2旋流井101泵1浊环302泵2浊环102泵2净环泵房103泵1净环泵房402泵1净环泵房503泵1净环泵房702泵1净环泵房802泵1净环泵房1101泵1RH泵房211泵1RH泵房212泵55元计算,年节约电费:12x241000X0.55=159万元。

  4.2提高功率因数,降低无功功率由于原电机由工频驱动时,满载时功率因数为0.85左右,实际运行功率因数远低于0.8.采用变频调速系统后,电源侧的功率因数可提高到0.9以上,无需无功补偿装置就能大大地减少无功功率,满足电网要求,可进步节约上游设备的运行费用。4.3减少机械磨损,降低维修成本采用变频调节后,由于通过调节电机转速实现节能,在负荷率较低时,电机转速也降低,主设备及相应辅助设备如轴承等磨损较前减轻,维护周期可加长,设备运行寿命延长;并且变频改造后阀门开度可达100%,由于杜绝频繁开关阀门及憋泵情况发生,所以延长机械设备如阀门、水泵泵体的使用寿命。

  4.4自动化程度提高,减少工人劳动强度根据工艺要求需要调节供水量及压力,调节水量操作工由现场手动旋转阀门改为在微机画面上点击鼠标完成,减少工人劳动强度,提高劳动效率。