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节能柜在污水处理中的应用方案
来源:本站 日期:2011-05-23 08:47:34
摘要: 久川变频器为您节约成本 1. 风机水泵的节能原理 由流体力学可知,P(功率)=Q(流量)╳ H(压力),流量Q与转速N的一次方成正比,压力H与转速N的平方成正比,功率P与转速N的立方成正比, 即: ...
1. 风机水泵的节能原理
由流体力学可知,P(功率)=Q(流量)╳ H(压力),流量Q与转速N的一次方成正比,压力H与转速N的平方成正比,功率P与转速N的立方成正比,
即: Q=K1*n H=K2*n? P=K3*n?
如果水泵的效率一定,当要求调节流量下降时,转速N可成比例的下降,而此时轴输出功率P成立方关系下降。即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。例如:一台水泵电机功率为55KW,当转速下降到原转速的4/5时,其耗电量为28.16KW,省电48.8%,当转速下降到原转速的1/2时,其耗电量为6.875KW,省电87.5%.
2. 变频器节能应用的典型行业
2.1 变频器在塑胶行业中的应用
中国是塑料加工的大国,塑料加工工业也是用电大户。如何节能降耗是我过塑料机 制造工业的发展方向。一般的注塑企业,能耗占成本的6%--9%。如何有效的利用电能,成为衡量一个企业是否为环境保护企业的一个标准,也决定了该企业的产品竞争力。
注塑机是塑料注塑成型的关键设备,对注塑机进行变频调速,主要的目的在于节能。从小型,中型到大型注塑机都可以加装变频器进行节能改造。改造之初,涉及到节能效率的估算。注塑机节能主要与注塑工艺过程相关,做出一个准确的计算的困难的,一般来说,经过改造,一个油泵电机的注塑机节能在30%~50%之间,多个油泵电机的注塑机节能在15%~30%之间。另外,油泵速度的降低减少了机械的磨损,间接的经济效益也不可小视。
应用案例:
某公司注塑机油泵电动机为18.5kw,如果每天24小时开机,每月工作22天,电费为0.73元/kw.h。按变频改造后最底节能30%计算,
则每月可节省电费:18.5*24*30*0.73*30%=2917.08元人民币/月。
一般情况下,所有投资可于6-10个月内通过电费节省回收。
2.2 变频器在水泥制造行业中的应用
在水泥制造行业,某些功率大、且连续运行的设备耗电量高是水泥制造成本高居不下的一个重要因素。据统计在水泥制造成本中电费成本约占总成本的30%左右,因此很有必要通过对相应耗电量大的设备做一些工艺上的节能改造,利用节电的效果来降低水泥的制造成本、提高经营上的利润空间和市场竞争力。
部分水泥厂的一些设备尤其是一些大功率设备在生产过程中镍大部分时间都是不满负荷设备运行的自动化程度相当低对其变频改造后节电率一般可达30%-70%。
应用案例:
某水泥公司的立窑罗茨风机220kw 380v 50Hz,每天工作20小时,每月工作28天,电费为0.73元/kwh,节电率按30%计算
则每月可节约电费:220*20*28*0.73*30%=.8元/月。
一般情况下,所有投资可以于6-12个月内通过节省的电费回收。
2.3 变频器在中央空调中应用
随着我国国民经济的不断发睁岈人民生活水平的不断提高,中央空调已进入宾馆、饭店、工矿企业、办公楼等各领域。常规中央空调系统是按照最大冷热负荷进行选型设计。而全年最热及最冷的天气只有几天,因而中央空调大多数时间是在低于机组额定负荷即部分负荷状态下运行,造成了电能极大的浪费,随着科技的发睁岈变频器已广泛应用于各行各业,其价格便宜,技术成熟,特别是对风机、水泵的节能改灾前已在工业领域中广泛推广,其均匀节电在30%以上。
应用案例:
某物广场的中央空调经变频节能改造后,投入运行以来系统节电运行效果十分显著,一直以来冷冻泵运行频率在30—35Hz左右;冷却泵运行频率在30—40Hz左右,系统节电率在60%以上,取得了显著的经济效益,以下为实测的数据:(其中冷冻泵功率75KW,冷却泵功率55KW,水泵核定基准功率为123KW) 运行日期与时间 2005年7月1日- 2006年7月31日 改造前的水泵 改造后的水泵 节能效果 核定基准功率KW 耗电量Kwh 运行涅匀功率KW 耗电量Kwh 节电量Kwh 节电率% 累计变频运行4559小时 123 46.42 62.26 主机节电效果经反复测试在10%以上,主机全年均匀负载率在45%左右,经过水系统优化后,主机在运行4559小时后的节电效果:518KW×45%×4559H×10%=KWH 2005年7月1日-2006年7月31日,主机和水泵在进行变频节能改造后,累计节电:KWH + KWH=KWH 电费按0.95元/KWH,自2005年7月1日-2006年7月31日,共节约电费:KWH×0.95元/KWH=元。
2.4 变频器在恒压供水系统中的应用
用户用水的多少是经常变动的,因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上,即用水多而供水少,则压力低;用水少而供水多,则压力大。保持供水压力的恒定,可使供水和用水之间保持平衡,即用水多时供水也多,用水少时供水也少,从而提高了供水的质量。
恒压供水系统对于某些工业或特殊用户是非常重要的。例如在某些生产过程中,若自来水供水因故压力不足或短时断水,可能影响产品质量,严重时使产品报废和设备损坏。又如发生火灾时,若供水压力不足或或无水供应,不能迅速灭火,可能引起重大经济损失和人员伤亡。所以,某些用水区采用恒压供水系统,具有较大的经济和社会意义。
随着电力技术的发睁岈变频调速技术的日臻完善,以变频调速为核心的智能供水控制系统取代了以往高位水箱和压力罐等供水设备,起动平稳,起动电流可限制在额定电流以内,从而避免了起动时对电网的冲击;由于泵的均匀转速降低了,从而可延长泵和阀门等东西的使用寿命;可以消除起动和停机时的水锤效应。其稳定安全的运行性能、简单方便的操作方式、以及齐全周到的功能,将使供水实现节水、节电、节省人力,最终达到高效率的运行目的。
应用案例:
某宾馆供水泵组存在的问题和用水负荷的实际情况,采用11kW变频器,压力传感器,微电脑控制器(包括PID调节)等组成闭环调节垣压控制系统,使水泵恒压供水,其供水压力可调。压力传感器时刻检测管网压力,并反馈至控制器,控制器根据反馈压力与给定压力的差值,控制变频器的输出频率,实现电机的速度调节,改变水泵流量,保证供水管网压力始终稳定在给定值附近,实现了变频调速恒压供水系统的闭环调节。3台泵在控制器控制下,均由变频器实现软起动。
改造前供水压力3.7~5.8kg/cm2,年耗电kWh,按0.73元/kWh计算,每年电费12.7万元。采用变频恒压供水控制装置后,三台泵均匀输入功率16kW,供水压力4.5kg/cm2,年耗电kWh,电费10.2万元,年节约电费开支1.9万元。该项目改造投资2.5万元。由此旧知,采用变频恒压供水控制装置后,每年节约电能kWh,节电率20%,投资回收期1年左右。
2.5 变频器在污水处理中的应用
水资源是经济发展和社会可持续发展的一个重要因素,城市污水处理率已成为一个地区文明与否的一个重要标志。污水处理厂的设备是全天候运转的,而且曝气机和潜水泵是污水处理的核心设备,需要用变频器对曝气机的鼓风机(罗茨风机)和潜水泵进行调速。鼓风机将压缩空气通过管道送入曝气池,让空气中的氧溶解在污水中供给活性污泥中的微生物。在罗茨风机上应用变频器。由于变频器的软启动大大的减小了电机起动时对电网的冲击,而且在正常运行的时候,将出气阀门开到最大,根据工艺和参数的要求,适当的调节(通过控制系统的电位器)电机的转速来调节管道的风量,从而来调节污水中的氧气含量。而且可以根据溶解氧传感器反馈的信号(4-20MA)很方便的实现闭环自动控制。免去了许多繁琐的人工操作,并且具有明显的节电效果,一般为节电率可达30%-60%。潜水泵起动时的电流冲击及调节压力/流量的方式与鼓风机相似。
应用案例:
用三台变频器控制三台曝气机的鼓风机风机,其中两用一备,电机的功率P=55KW,设计风量为Q。空载损耗为10%,转速1250转/分。若风机正常在970转/分以下连续可调,污水处理每天所需的供风量为1.5Q。三台风机全投入变频运行时效果最好。假定每月工作30天,每天工作24小时,以每度0.73元计,安最底节电率30%则每月可以节省电为:
55kw×3×24×30×0.73×30%=元
2.6 变频器在锅炉系统中的应用
锅炉是各个行业日常生活、生产应用最多的一种设备,而由于燃料的构成及热负荷随季节和求量的变化较大。因此,锅炉燃烧所需的空气量和各燃烧部位也相应有较大变化,而配置给锅炉的都按所需的最大量设计,如果控制不理想,会造成很大的能源损失,而变频调速器恰好能满足各方面的控制要求,从而达到理想的节能效果 锅炉的变频节能改造通常是指对锅炉风机、水泵等附机的变频节能改造。
锅炉风机、水泵在设计时是按最大工况来考虑的,在实际使用中有很多时间风机都需要根据实际工况进行调节,传统的做法是用开关风门、阀门的方式进行调节,这种调节方式增大了供风、供水系统的节流损失,在启动时还会有启动冲击电流,且对系统本身的调节也是阶段性的,调节速度迟缓,减少损失的能力很有限,也使整个系统工作在波动状态;而通过在锅炉风机、水泵上加装变频调速器(装置)则可一劳永逸的解决好这些问题,可使系统工作状态平缓稳定,并可通过变频节能收回投资。
节能效果计算示例
(1)锅炉现有鼓风机一台,配用160kw电机,风量在80%—30%之间变化,设电机全速供风量为Qn空载损耗为0.1(Y0≈cosnt)每天总供风量为60%Qn则全速Pp=(160-160×0.1)kw=144kw电费按0.73元/kw小时节电率安最低30%计算,则每年节约的电费:144╳24╳365╳0.73元=元=27万元
(2)锅炉现有引风机一台,配用185kw电机,。风量在90%—70%之间变化,,设电机全速供水量为Qn空载损耗为0.1(Y0≈cosnt)每天总供风量为80%Qn则全速Pp=(185-185×0.1)kw=166.5kw电费按0.73元/kw小时、节电率按30%计算则每年节约的电费:
166.5×24×365×0.73╳30%=元=32万元
(3)每年总节约的电费:27+32=59万元
由以上估算情况可知,半年内轻易可收回投资
2.7 纺织行业
纺织厂离不开空调设备。当空调电机使用变频调速器控制后,降低了功耗,大大节省了用电支出。据某公司提供的数据,全年12台空调机可节电24余万元,空调用电单耗均匀下降6、7个百分点。
2.8 自动扶梯
自动扶梯和电梯一样是公共场所运送乘就的最典型设备已经在商场、机场、地铁、宾馆等场所广泛地运用。但是迄今为嘱岈它们大多是由商用电源供电,并不进行调速。这样一来使得自动扶梯在无人乘座的时候仍然忙碌地奔跑,尤其是周期性很明显的场合,如机场、地铁站,在飞机或列车到来时方有乘就,其余时间都很少有乘就。
对于百货商场、购物中心等零售场所,一般在中午吃饭时间及下班前一小时及早上上班的前一两小时顾就相对流量减少,自动扶梯使用率都是比较低的。在每天约10小时的运行中,约有2小时在白白的浪费电能,以一部7.5KW的自动扶梯为例,每年浪费的电能为:
365天×2小时/天×7.5度/小时=5475度,以每度电0.73元的价格计算 一部7.5KW的自动扶梯每年浪费的斤钱约为3996元人民币,这才是一部电梯浪费的斤钱!
应用案例:
对于百货商场、购物中心等零售场所,在每天约10小时的运行中,约有2小时在白白的浪费电能,以一部7.5KW的自动扶梯为例,每年节约的电能为:365天×2小时/天×7.5度/小时=5475度,以每度电0.73元的价格计算 一部7.5KW的自动扶梯每年节约的斤钱约为3996元人民币,节电率约为20%。
对于建材市场、家具市场、宾馆等场所,整天顾就流量都不及百货商场、购物中心等零售场所,自动扶梯使用率都是比较低的。在每天约10小时的运行中,约有5小时在白白的浪费电能,以一部7.5KW的自动扶梯为例,每年节约的电能为:365天×5小时/天×7.5度/小时=.5度,以每度电0.73元的价格计算 一部7.5KW的自动扶梯每年节约的斤钱约为9991元人民币,节电率约为50%。
2.9 在化工行业搅拌机中的应用
液体搅拌机械在化工等行业的生产过程中应用很广泛。搅拌机械在设计时均是按使用工况的要求考虑一定余量的,而搅拌机在实际使用过程中,则不一定要在最大转速下工作,有很多时间都可以工作在非满载状态;传统的搅拌机通常不进行调节或采用机械方式调速;机械方式调速会增大搅拌机的损耗,同时会使搅拌机工作在波动状态,也使搅拌机设备工作在“大马拉小车”的状态,很不经济。
由泵类设备的电动机在变频调速方式下运行时的功率与其转速(频率)的关系可知:变频器调速方式的节能效果很高,胜过以往的任何一种调速方式,并可通过节能在较短的时间里收回投资。因泵类负载与液体搅拌机负载相似,故通过在搅拌机设备上加装变频调速节能装置则可一劳永逸的解决好传统搅拌机在使用过程中存在的很多问题,并可通过变频节能收回投资。故使用变频器方式调速时还会获得很可观的节电率。
例:一搅拌机容量75KW, 转速180r/min,实际用160r/min也可;变频节电率=1-(160/180)^3=0.3=30%或=1-(160/180)^2=0.21=21%,在21%~30%之间。
2.10 变频器在隧道通风系统中的应用
由于隧道是一个大型狭长与外界联系面较小的地下空间,密集的乘就,高速的车辆和各种机电设备的运行,以及照明等都会产生很大的和一氧化碳 二氧化碳和热量,不及时排除就会使隧道内有害气体和热量逐渐升高,可能导致隧道内一氧化碳中毒和火灾等灾害。鉴于以上各种因素,必须要设置环控系统对隧道内的温度气流等全面控制。
城市公路隧道内用送排风机控制通风条件、空气质量,城市隧道一般在早晚上下班时间段车辆繁忙,需要送排风量多,其余时间一般需求的风量很少,送排风机如以工频运行势必浪费大量的电能。对隧道送排风机进行变频节能改造一般都可节电达50%以上。
节能效果计算示例:
某隧道射流风机电气控制系统进行立项节能改造,采用变频器控制,根据传感器对隧道内CO浓度实际检测情况进行风机转速调节,确保通风条件、空气质量良好的状态下,最大提高节能效果。隧道共有40台频率50Hz,电压380V,4P,额定电流63A,电机功率为37Kw的射流风机.
每天工作20小时,每年工作350天,电费以0.72元/kwh,按节电率50%计算,则每年可节约电费:
37*40*20*350*0.73*50%=元=3百多万
2.11 变频器在造纸行业中的应用
造纸企业是高能耗户,每吨纸所耗电能在500kW·h以上,从设各来看,50%以上是风机,泵类负载,而目前多数企业尤其是中小型的,基本上采用阀门或挡板来调节风量或液体流量的。因此是不经济运行,一般浪费可达20%~30%,采用变频器后至多这部分浪费可节省下来,所以节能效果十分明显,值得大力推广。
制浆造纸工业的装机容量较大,生产连续性高,一般中小厂都处于设备陈旧,工艺落后,能耗偏大,尤其是调速系统不少还在使用直流传动,滑差电动机,甚至液力偶合器等,而需要调速的设各如上浆泵、涂布循环风机、涂布搅拌机、造纸总轴传动等都可采用变频器来调速,它不仅能为提高调速比、提高速度精度、提高产品质量方面带来好处,还可节约电能的消耗,从而降低生产的成本,实现自动化。使用变频器后的主要优点如下:
1)变频器较以往老的设各具有体积小、重量轻、安装容易、调试简单、操作方便、噪声小的优点。2)调速精度高,当网路电压在340~420V变动时,电动机转速无变化,适应性很强。
3)保护齐全,使用可靠性高,并有自诊断功能,检修方便,可减少停机时间。
4)具有良好的节电效果,可节电达30%~50%,一般一年就可收回投资。
5)因有软起动功能,非常适用复卷机、压光机等场合。
若再配上PC机可实现全线,以至全厂的生产全过程自动化。目前常见的有集散控制系统Das或更先进的现场总线系统PCS,以便对生产过程实现控制、调节、监视等。
我国造纸工业的纸机,要求精度高的多采用晶闸管直流调速方式,有的用滑差电动机、换向器电动机。由于存在集环和电刷,造成可靠性和精度不高,导致造纸机械落后,一般车速只有20Om/min左右,难同国外2000m/min相比,因而造纸机械的变频化已是大势所趋。某造纸总厂将3套1880造纸机采用变频调速替代原直流晶闸管拖动系统。从1992年至今,系统运行可靠、稳定、操作简便、无须专人值班,车速可开到500m/min以上,在线无极调速,稳定率达到100%,提高了产品产量、质量。降低了成本、消耗,减轻了工人劳动强度,节电35%~40%。
2.12 变频器在各个行业空压机中的应用
空压机是生产上常用的设备之一,广泛应用在各领域:建材,冶斤,化工,纺织,电力,塑料,橡胶等各行业领域,作为生产厂家,目前大都在关注新技术在该设备上的应用情况:其中变频调速技术就是重点之一。再机械结构方面,空压机经过100多年的发睁岈原理是成熟的,但大容量空压机在工作过程的带栽启动和泄栽一直是一个难题,没有很好的解决方案:电机功率大,启动电流大,对电网的冲击大,机械结构震动也大,设备寿命短,目前,大部分厂家还是采用星——三角启动形式,但问题仍很多,部分厂家关注变频控制取代原有控制形式,并纷纷进行尝试,目前取得了较好的效果,其改造后特点特点如下;
1.实现压缩机的软启动,无峰值电流,启动平稳;
2.大幅度降压压缩机系统的噪音;
3.自动控制,简便高效,可靠和自保护,无需专人敬护;
4.运转平稳,延长压缩机系统寿命,减小维护量;
5.保证供气压力恒定,提高供气质量;
6.大量节约电能,节电率可达30%-40%。
应用案例:
空气压缩机是厂里的重要设备,必须保证每天24小时能够正常运转。空压机台数:4用2备,功率:130KW。 投资回报分析
车间单台空压机改造前每月用电约为:
130KW×24小时/天×30天/月×0.8=KWH
空压机机节电率可达:20-30%,月均值在25%;电费价格为0.73元/KWH 则:
空压机每月节省电费:KWH×25%×0.73元/KWH=元
节电改造投资可在一年多收回全部收回。
由流体力学可知,P(功率)=Q(流量)╳ H(压力),流量Q与转速N的一次方成正比,压力H与转速N的平方成正比,功率P与转速N的立方成正比,
即: Q=K1*n H=K2*n? P=K3*n?
如果水泵的效率一定,当要求调节流量下降时,转速N可成比例的下降,而此时轴输出功率P成立方关系下降。即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。例如:一台水泵电机功率为55KW,当转速下降到原转速的4/5时,其耗电量为28.16KW,省电48.8%,当转速下降到原转速的1/2时,其耗电量为6.875KW,省电87.5%.
2. 变频器节能应用的典型行业
2.1 变频器在塑胶行业中的应用
中国是塑料加工的大国,塑料加工工业也是用电大户。如何节能降耗是我过塑料机 制造工业的发展方向。一般的注塑企业,能耗占成本的6%--9%。如何有效的利用电能,成为衡量一个企业是否为环境保护企业的一个标准,也决定了该企业的产品竞争力。
注塑机是塑料注塑成型的关键设备,对注塑机进行变频调速,主要的目的在于节能。从小型,中型到大型注塑机都可以加装变频器进行节能改造。改造之初,涉及到节能效率的估算。注塑机节能主要与注塑工艺过程相关,做出一个准确的计算的困难的,一般来说,经过改造,一个油泵电机的注塑机节能在30%~50%之间,多个油泵电机的注塑机节能在15%~30%之间。另外,油泵速度的降低减少了机械的磨损,间接的经济效益也不可小视。
应用案例:
某公司注塑机油泵电动机为18.5kw,如果每天24小时开机,每月工作22天,电费为0.73元/kw.h。按变频改造后最底节能30%计算,
则每月可节省电费:18.5*24*30*0.73*30%=2917.08元人民币/月。
一般情况下,所有投资可于6-10个月内通过电费节省回收。
2.2 变频器在水泥制造行业中的应用
在水泥制造行业,某些功率大、且连续运行的设备耗电量高是水泥制造成本高居不下的一个重要因素。据统计在水泥制造成本中电费成本约占总成本的30%左右,因此很有必要通过对相应耗电量大的设备做一些工艺上的节能改造,利用节电的效果来降低水泥的制造成本、提高经营上的利润空间和市场竞争力。
部分水泥厂的一些设备尤其是一些大功率设备在生产过程中镍大部分时间都是不满负荷设备运行的自动化程度相当低对其变频改造后节电率一般可达30%-70%。
应用案例:
某水泥公司的立窑罗茨风机220kw 380v 50Hz,每天工作20小时,每月工作28天,电费为0.73元/kwh,节电率按30%计算
则每月可节约电费:220*20*28*0.73*30%=.8元/月。
一般情况下,所有投资可以于6-12个月内通过节省的电费回收。
2.3 变频器在中央空调中应用
随着我国国民经济的不断发睁岈人民生活水平的不断提高,中央空调已进入宾馆、饭店、工矿企业、办公楼等各领域。常规中央空调系统是按照最大冷热负荷进行选型设计。而全年最热及最冷的天气只有几天,因而中央空调大多数时间是在低于机组额定负荷即部分负荷状态下运行,造成了电能极大的浪费,随着科技的发睁岈变频器已广泛应用于各行各业,其价格便宜,技术成熟,特别是对风机、水泵的节能改灾前已在工业领域中广泛推广,其均匀节电在30%以上。
应用案例:
某物广场的中央空调经变频节能改造后,投入运行以来系统节电运行效果十分显著,一直以来冷冻泵运行频率在30—35Hz左右;冷却泵运行频率在30—40Hz左右,系统节电率在60%以上,取得了显著的经济效益,以下为实测的数据:(其中冷冻泵功率75KW,冷却泵功率55KW,水泵核定基准功率为123KW) 运行日期与时间 2005年7月1日- 2006年7月31日 改造前的水泵 改造后的水泵 节能效果 核定基准功率KW 耗电量Kwh 运行涅匀功率KW 耗电量Kwh 节电量Kwh 节电率% 累计变频运行4559小时 123 46.42 62.26 主机节电效果经反复测试在10%以上,主机全年均匀负载率在45%左右,经过水系统优化后,主机在运行4559小时后的节电效果:518KW×45%×4559H×10%=KWH 2005年7月1日-2006年7月31日,主机和水泵在进行变频节能改造后,累计节电:KWH + KWH=KWH 电费按0.95元/KWH,自2005年7月1日-2006年7月31日,共节约电费:KWH×0.95元/KWH=元。
2.4 变频器在恒压供水系统中的应用
用户用水的多少是经常变动的,因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上,即用水多而供水少,则压力低;用水少而供水多,则压力大。保持供水压力的恒定,可使供水和用水之间保持平衡,即用水多时供水也多,用水少时供水也少,从而提高了供水的质量。
恒压供水系统对于某些工业或特殊用户是非常重要的。例如在某些生产过程中,若自来水供水因故压力不足或短时断水,可能影响产品质量,严重时使产品报废和设备损坏。又如发生火灾时,若供水压力不足或或无水供应,不能迅速灭火,可能引起重大经济损失和人员伤亡。所以,某些用水区采用恒压供水系统,具有较大的经济和社会意义。
随着电力技术的发睁岈变频调速技术的日臻完善,以变频调速为核心的智能供水控制系统取代了以往高位水箱和压力罐等供水设备,起动平稳,起动电流可限制在额定电流以内,从而避免了起动时对电网的冲击;由于泵的均匀转速降低了,从而可延长泵和阀门等东西的使用寿命;可以消除起动和停机时的水锤效应。其稳定安全的运行性能、简单方便的操作方式、以及齐全周到的功能,将使供水实现节水、节电、节省人力,最终达到高效率的运行目的。
应用案例:
某宾馆供水泵组存在的问题和用水负荷的实际情况,采用11kW变频器,压力传感器,微电脑控制器(包括PID调节)等组成闭环调节垣压控制系统,使水泵恒压供水,其供水压力可调。压力传感器时刻检测管网压力,并反馈至控制器,控制器根据反馈压力与给定压力的差值,控制变频器的输出频率,实现电机的速度调节,改变水泵流量,保证供水管网压力始终稳定在给定值附近,实现了变频调速恒压供水系统的闭环调节。3台泵在控制器控制下,均由变频器实现软起动。
改造前供水压力3.7~5.8kg/cm2,年耗电kWh,按0.73元/kWh计算,每年电费12.7万元。采用变频恒压供水控制装置后,三台泵均匀输入功率16kW,供水压力4.5kg/cm2,年耗电kWh,电费10.2万元,年节约电费开支1.9万元。该项目改造投资2.5万元。由此旧知,采用变频恒压供水控制装置后,每年节约电能kWh,节电率20%,投资回收期1年左右。
2.5 变频器在污水处理中的应用
水资源是经济发展和社会可持续发展的一个重要因素,城市污水处理率已成为一个地区文明与否的一个重要标志。污水处理厂的设备是全天候运转的,而且曝气机和潜水泵是污水处理的核心设备,需要用变频器对曝气机的鼓风机(罗茨风机)和潜水泵进行调速。鼓风机将压缩空气通过管道送入曝气池,让空气中的氧溶解在污水中供给活性污泥中的微生物。在罗茨风机上应用变频器。由于变频器的软启动大大的减小了电机起动时对电网的冲击,而且在正常运行的时候,将出气阀门开到最大,根据工艺和参数的要求,适当的调节(通过控制系统的电位器)电机的转速来调节管道的风量,从而来调节污水中的氧气含量。而且可以根据溶解氧传感器反馈的信号(4-20MA)很方便的实现闭环自动控制。免去了许多繁琐的人工操作,并且具有明显的节电效果,一般为节电率可达30%-60%。潜水泵起动时的电流冲击及调节压力/流量的方式与鼓风机相似。
应用案例:
用三台变频器控制三台曝气机的鼓风机风机,其中两用一备,电机的功率P=55KW,设计风量为Q。空载损耗为10%,转速1250转/分。若风机正常在970转/分以下连续可调,污水处理每天所需的供风量为1.5Q。三台风机全投入变频运行时效果最好。假定每月工作30天,每天工作24小时,以每度0.73元计,安最底节电率30%则每月可以节省电为:
55kw×3×24×30×0.73×30%=元
2.6 变频器在锅炉系统中的应用
锅炉是各个行业日常生活、生产应用最多的一种设备,而由于燃料的构成及热负荷随季节和求量的变化较大。因此,锅炉燃烧所需的空气量和各燃烧部位也相应有较大变化,而配置给锅炉的都按所需的最大量设计,如果控制不理想,会造成很大的能源损失,而变频调速器恰好能满足各方面的控制要求,从而达到理想的节能效果 锅炉的变频节能改造通常是指对锅炉风机、水泵等附机的变频节能改造。
锅炉风机、水泵在设计时是按最大工况来考虑的,在实际使用中有很多时间风机都需要根据实际工况进行调节,传统的做法是用开关风门、阀门的方式进行调节,这种调节方式增大了供风、供水系统的节流损失,在启动时还会有启动冲击电流,且对系统本身的调节也是阶段性的,调节速度迟缓,减少损失的能力很有限,也使整个系统工作在波动状态;而通过在锅炉风机、水泵上加装变频调速器(装置)则可一劳永逸的解决好这些问题,可使系统工作状态平缓稳定,并可通过变频节能收回投资。
节能效果计算示例
(1)锅炉现有鼓风机一台,配用160kw电机,风量在80%—30%之间变化,设电机全速供风量为Qn空载损耗为0.1(Y0≈cosnt)每天总供风量为60%Qn则全速Pp=(160-160×0.1)kw=144kw电费按0.73元/kw小时节电率安最低30%计算,则每年节约的电费:144╳24╳365╳0.73元=元=27万元
(2)锅炉现有引风机一台,配用185kw电机,。风量在90%—70%之间变化,,设电机全速供水量为Qn空载损耗为0.1(Y0≈cosnt)每天总供风量为80%Qn则全速Pp=(185-185×0.1)kw=166.5kw电费按0.73元/kw小时、节电率按30%计算则每年节约的电费:
166.5×24×365×0.73╳30%=元=32万元
(3)每年总节约的电费:27+32=59万元
由以上估算情况可知,半年内轻易可收回投资
2.7 纺织行业
纺织厂离不开空调设备。当空调电机使用变频调速器控制后,降低了功耗,大大节省了用电支出。据某公司提供的数据,全年12台空调机可节电24余万元,空调用电单耗均匀下降6、7个百分点。
2.8 自动扶梯
自动扶梯和电梯一样是公共场所运送乘就的最典型设备已经在商场、机场、地铁、宾馆等场所广泛地运用。但是迄今为嘱岈它们大多是由商用电源供电,并不进行调速。这样一来使得自动扶梯在无人乘座的时候仍然忙碌地奔跑,尤其是周期性很明显的场合,如机场、地铁站,在飞机或列车到来时方有乘就,其余时间都很少有乘就。
对于百货商场、购物中心等零售场所,一般在中午吃饭时间及下班前一小时及早上上班的前一两小时顾就相对流量减少,自动扶梯使用率都是比较低的。在每天约10小时的运行中,约有2小时在白白的浪费电能,以一部7.5KW的自动扶梯为例,每年浪费的电能为:
365天×2小时/天×7.5度/小时=5475度,以每度电0.73元的价格计算 一部7.5KW的自动扶梯每年浪费的斤钱约为3996元人民币,这才是一部电梯浪费的斤钱!
应用案例:
对于百货商场、购物中心等零售场所,在每天约10小时的运行中,约有2小时在白白的浪费电能,以一部7.5KW的自动扶梯为例,每年节约的电能为:365天×2小时/天×7.5度/小时=5475度,以每度电0.73元的价格计算 一部7.5KW的自动扶梯每年节约的斤钱约为3996元人民币,节电率约为20%。
对于建材市场、家具市场、宾馆等场所,整天顾就流量都不及百货商场、购物中心等零售场所,自动扶梯使用率都是比较低的。在每天约10小时的运行中,约有5小时在白白的浪费电能,以一部7.5KW的自动扶梯为例,每年节约的电能为:365天×5小时/天×7.5度/小时=.5度,以每度电0.73元的价格计算 一部7.5KW的自动扶梯每年节约的斤钱约为9991元人民币,节电率约为50%。
2.9 在化工行业搅拌机中的应用
液体搅拌机械在化工等行业的生产过程中应用很广泛。搅拌机械在设计时均是按使用工况的要求考虑一定余量的,而搅拌机在实际使用过程中,则不一定要在最大转速下工作,有很多时间都可以工作在非满载状态;传统的搅拌机通常不进行调节或采用机械方式调速;机械方式调速会增大搅拌机的损耗,同时会使搅拌机工作在波动状态,也使搅拌机设备工作在“大马拉小车”的状态,很不经济。
由泵类设备的电动机在变频调速方式下运行时的功率与其转速(频率)的关系可知:变频器调速方式的节能效果很高,胜过以往的任何一种调速方式,并可通过节能在较短的时间里收回投资。因泵类负载与液体搅拌机负载相似,故通过在搅拌机设备上加装变频调速节能装置则可一劳永逸的解决好传统搅拌机在使用过程中存在的很多问题,并可通过变频节能收回投资。故使用变频器方式调速时还会获得很可观的节电率。
例:一搅拌机容量75KW, 转速180r/min,实际用160r/min也可;变频节电率=1-(160/180)^3=0.3=30%或=1-(160/180)^2=0.21=21%,在21%~30%之间。
2.10 变频器在隧道通风系统中的应用
由于隧道是一个大型狭长与外界联系面较小的地下空间,密集的乘就,高速的车辆和各种机电设备的运行,以及照明等都会产生很大的和一氧化碳 二氧化碳和热量,不及时排除就会使隧道内有害气体和热量逐渐升高,可能导致隧道内一氧化碳中毒和火灾等灾害。鉴于以上各种因素,必须要设置环控系统对隧道内的温度气流等全面控制。
城市公路隧道内用送排风机控制通风条件、空气质量,城市隧道一般在早晚上下班时间段车辆繁忙,需要送排风量多,其余时间一般需求的风量很少,送排风机如以工频运行势必浪费大量的电能。对隧道送排风机进行变频节能改造一般都可节电达50%以上。
节能效果计算示例:
某隧道射流风机电气控制系统进行立项节能改造,采用变频器控制,根据传感器对隧道内CO浓度实际检测情况进行风机转速调节,确保通风条件、空气质量良好的状态下,最大提高节能效果。隧道共有40台频率50Hz,电压380V,4P,额定电流63A,电机功率为37Kw的射流风机.
每天工作20小时,每年工作350天,电费以0.72元/kwh,按节电率50%计算,则每年可节约电费:
37*40*20*350*0.73*50%=元=3百多万
2.11 变频器在造纸行业中的应用
造纸企业是高能耗户,每吨纸所耗电能在500kW·h以上,从设各来看,50%以上是风机,泵类负载,而目前多数企业尤其是中小型的,基本上采用阀门或挡板来调节风量或液体流量的。因此是不经济运行,一般浪费可达20%~30%,采用变频器后至多这部分浪费可节省下来,所以节能效果十分明显,值得大力推广。
制浆造纸工业的装机容量较大,生产连续性高,一般中小厂都处于设备陈旧,工艺落后,能耗偏大,尤其是调速系统不少还在使用直流传动,滑差电动机,甚至液力偶合器等,而需要调速的设各如上浆泵、涂布循环风机、涂布搅拌机、造纸总轴传动等都可采用变频器来调速,它不仅能为提高调速比、提高速度精度、提高产品质量方面带来好处,还可节约电能的消耗,从而降低生产的成本,实现自动化。使用变频器后的主要优点如下:
1)变频器较以往老的设各具有体积小、重量轻、安装容易、调试简单、操作方便、噪声小的优点。2)调速精度高,当网路电压在340~420V变动时,电动机转速无变化,适应性很强。
3)保护齐全,使用可靠性高,并有自诊断功能,检修方便,可减少停机时间。
4)具有良好的节电效果,可节电达30%~50%,一般一年就可收回投资。
5)因有软起动功能,非常适用复卷机、压光机等场合。
若再配上PC机可实现全线,以至全厂的生产全过程自动化。目前常见的有集散控制系统Das或更先进的现场总线系统PCS,以便对生产过程实现控制、调节、监视等。
我国造纸工业的纸机,要求精度高的多采用晶闸管直流调速方式,有的用滑差电动机、换向器电动机。由于存在集环和电刷,造成可靠性和精度不高,导致造纸机械落后,一般车速只有20Om/min左右,难同国外2000m/min相比,因而造纸机械的变频化已是大势所趋。某造纸总厂将3套1880造纸机采用变频调速替代原直流晶闸管拖动系统。从1992年至今,系统运行可靠、稳定、操作简便、无须专人值班,车速可开到500m/min以上,在线无极调速,稳定率达到100%,提高了产品产量、质量。降低了成本、消耗,减轻了工人劳动强度,节电35%~40%。
2.12 变频器在各个行业空压机中的应用
空压机是生产上常用的设备之一,广泛应用在各领域:建材,冶斤,化工,纺织,电力,塑料,橡胶等各行业领域,作为生产厂家,目前大都在关注新技术在该设备上的应用情况:其中变频调速技术就是重点之一。再机械结构方面,空压机经过100多年的发睁岈原理是成熟的,但大容量空压机在工作过程的带栽启动和泄栽一直是一个难题,没有很好的解决方案:电机功率大,启动电流大,对电网的冲击大,机械结构震动也大,设备寿命短,目前,大部分厂家还是采用星——三角启动形式,但问题仍很多,部分厂家关注变频控制取代原有控制形式,并纷纷进行尝试,目前取得了较好的效果,其改造后特点特点如下;
1.实现压缩机的软启动,无峰值电流,启动平稳;
2.大幅度降压压缩机系统的噪音;
3.自动控制,简便高效,可靠和自保护,无需专人敬护;
4.运转平稳,延长压缩机系统寿命,减小维护量;
5.保证供气压力恒定,提高供气质量;
6.大量节约电能,节电率可达30%-40%。
应用案例:
空气压缩机是厂里的重要设备,必须保证每天24小时能够正常运转。空压机台数:4用2备,功率:130KW。 投资回报分析
车间单台空压机改造前每月用电约为:
130KW×24小时/天×30天/月×0.8=KWH
空压机机节电率可达:20-30%,月均值在25%;电费价格为0.73元/KWH 则:
空压机每月节省电费:KWH×25%×0.73元/KWH=元
节电改造投资可在一年多收回全部收回。