河南沁阳联盛生物发电厂节能改造技术方案Word文件下载.docx
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电力消耗占厂矿企业能耗很大的比例，电力消耗的科学管理是衡量企业节能的一个明显标志。
加强电力消耗的科学管理，节约能源，是当前迫切需要解决的问题。
节电调速技术是我国节能的一项重点推广技术，这在我国《能源法》、《中国节能技术政策大纲》中都有明确的规定。
一、现场设备运行调研
1现场设备运行调研
当前风机运行方式为直接启动、工频运行方式。
目前，高压风机调节方式均为风门开度调节，以此满足工艺的要求。
这种调节流量的方式比较落后，在满足工艺风量可降低的条件下电机依然50HZ运行，功率依然比较高，造成严重的电能浪费，同时由于风门频繁操作，导致设备可靠性下降，从而影响机组性能。
目前政府对企业对节能减排采取强制性措施，要求电气设备功率因数达到0.9以上，因此节能降耗改造势在必行。
对原系统控制方式和目前存在的缺点，我们总结以下几项：
1：
电机工频运转，造成电能浪费较大；
2：
采用风门调节风量，系统控制精度不高；
3：
电机启动电流大，对电网冲击较大；
4：
对机械设备冲击较大，造成设备维修率提高；
5：
运行噪声大。
鉴于以上情况，我们建议进行高压变频节能改造，采用高压变频控制，根据实际运行情况进行调节，在确保生产工艺要求的情况下，达到节能降耗的目的。
2高压变频器的组成和原理
DB51系列高压变频器是北京东标电气股份有限公司生产的具有自主知识产权，无电网污染的调速系统，采用的结构为多单元串联，输出为多电平移相式pwm方式。
特别适合于风机、泵类工业应用现场，已经被广大工业用户接受和充分认可。
下面以6KV为例说明下高压变频器原理，变频器主电路结构见图1。
图1高压变频器主电路原理图
该高压变频器具有运行稳定、调速范围广、输出波形正弦好、输入电流功率因数高、效率高等特点，对电网谐波污染小，总体谐波畸变thd小于4%，直接满足ieee519-1992的谐波抑制标准，功率因数高，不必采用功率因数补偿装置，输出波形好，不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出dv/dt、共模电压等问题，不必加输出滤波器，就可以使用普通的异步电机。
2.1输入变压器
DB51系列高压变频器的输入侧隔离变压器采用移相式变压器，变压器原边绕组为6kv，副边共18个绕组分为三相。
每个绕组为延边三角形接法，分成6个不同的相位组，分别有±
5°
、±
15°
25°
移相角度，形成36脉波的二极管整流电路结构。
每个副边绕组接一个功率单元，这种移相接法可以有效地消除35次以下的谐波。
对电网谐波污染小，直接满足ieee519-1992的谐波抑制标准。
2.2功率单元
如图1，电网送来的三相6kv/50hz交流电经输入变压器降压后给功率单元供电，功率单元为三相输入，单相输出的交直交pwm电压源型逆变器结构，相邻功率单元的输出端串接起来，形成y接结构，实现变压变频的直接输出，6kv输出电压每相由6个额定电压为580v的功率单元串联得到，输出相电压3480v，线电压可达6kv。
每个功率单元采用电压源型结构，直流环节为滤波电容，电机所需的无功功率由电容提供，而不需要和电网交换，变频器输入功率因数高，可保持在0.96以上，且在整个速度范围段内基本保持不变，不需采用功率因数补偿装置。
每个功率单元通过光纤通讯接收主控系统发送的调制信息以产生负载电机需要的电压和频率，而功率单元的状态信息也通过光纤反馈给主控系统，由主控系统进行统一控制。
该光纤是模块与主控系统之间的唯一连接，因而每个功率单元与主控系统是完全电气隔离的。
2.3高压变频器pwm技术
高压变频器的pwm技术是变频器研究中一个关键技术，它不仅决定功率变换的实现与否，而且对变频器输出电压波形的质量，电路中有源和无源器件的应力，系统损耗的减少与效率的提高等方面都有直接的影响。
DB51系列高压变频器采用了移相式多电平pwm技术，它是传统的两电平pwm技术的扩展，它的本质是pwm技术与多重化技术的有机结合。
这里以2单元串联的高压变频器为例说明其基本原理，图2给出了2单元串联高压变频器其中一相的串联示意图。
图2两个功率单元串联示意图
图3给出了移相式多电平pwm调制的波形图。
图3中两个功率单元的载波互差180°
相位角，2个载波调制同一信号波，调制方法是，当信号波大于三角载波时，给出导通控制信号;
相反则给出关断控制信号。
图3中每个功率单元两个半桥上下桥臂开关管互补导通和关断，驱动a+1、b-1、a+2、b-2开关器件的驱动信号、由此产生的两个功率单元输出电压波形以及合成电压波形如图3所示。
图3载波移相多电平pwm调制
由图3得出，对于6功率单元串联高压变频器，各单元采用共同的调制波信号，各载波的相位相互错开载波周期的1/6，对每个功率单元进行spwm控制，通过载波的移相，使得每个功率单元输出的pwm脉冲相互错开，这样在叠加后，使输出波形为多电平（相电压13种电平，线电压25种电平输出），同时输出波形的等效开关频率达到单元开关频率的6倍，大大改善输出波形，减少输出谐波，使输出电压非常接近正弦波。
同时输出电压的每个电平台阶只有单元直流母线电压大小，dv/dt很小，对电机没有危害，不必设置输出滤波器，就可以使用原有的电机。
其输出波形如图4所示。
图4高压变频器的输出电压和电流波形
二、调研现场风机变频节能改造设备清单
通过现场详细的调研，我司针对每台设备进行了认真勘察后，对有节能改造空间的设备以表格形式列出，如下表。
6KV高压电机设备
序号
规格型号
额定容量
额定电流
改造数量
设备名称
备注
1
Y355-4
160KW
19.4A
送风机
实际运行电流I=8.0A，cosΦ=0.85，风量85000m3/h
2
Y4503-6
560KW
66.9A
引风机
实际运行电流I=44.5A，cosΦ=0.85，风量185000m3/h
三、沁阳生物发电厂风机变频改造节能分析
风机水泵工作特性
风机水泵特性：
H=H0-（H0-1）*Q2
H－扬程
Q－流量
H0－流量为0时的扬程
管网阻力：
R＝KQ2
R－管网阻力
K－管网阻尼系数
注：
上述变量均采用标么值，以额定值为基准，数值为1表示实际值等于额定值
风机水泵轴功率P：
P=KpQH/ηb
P－轴功率
Q－流量；
H－压力；
ηb－风机水泵效率；
Kp－计算常数；
流量、压力、功率与转速的关系：
Q1/Q2=n1/n2;
H1/H2=（n1/n2）2;
P1/P2=（n1/n2）3
■变阀控制
变阀调节就是利用改变管道阀门的开度，来调节泵与风机的流量。
变阀调节时，
泵或风机的功率基本不变，泵或风机的性能曲线不变，而管道阻力特性曲线发生
变化，泵或风机的性能曲线与新的管道阻力特性曲线的交点处就是新的工作点。
■变频控制
变频调节就是利用改变性能曲线方法来改变工作点，变速调节中没有附加阻力，
是比较理想的一种调节方法。
通过变频器改变电源的工作频率，从而实现对交流
电机的无级调速。
泵和风机采用变速调节时，其效率几乎不变，流量随转速按一
次方规律变化，而轴功率按三次方规律变化。
同时采用变频调节，可以降低泵和
风机的噪声，减轻磨损，延长使用寿命。
2、沁阳联盛风机水泵设备节能改造估算
（1）6KV高压电机设备节能估算
根据我们对现场当前运行数据（运行功率P1，风门阀门开度）的采集，结合以上风机水泵节能原理，我们对贵公司具有节能潜力的设备进行了变频节能改造后变频运行功率P2以及节电量的估算，年运行时间按8000小时计算。
详细估算如下：
1送风机：
工频运行：
P1=1.732*6*8*0.85=71KW，年耗电量：
568000KWH
变频运行：
P2=160*0.63/0.85/0.98=40KW,年耗电量：
369200KWH，
②引风机
P1=1.732*6*44.5*0.85=393KW，年耗电量：
3144000KWH
P2=560*0.7243/0.85/0.98=255KW,年耗电量：
2200800KWH
为更清晰的反应变频节能改造前后的对比，我们针对改造后的估算数据列出一个表，如下表所示。
6KV高压电机设备节能估算
电机型号
电机功率
负载设备名称
节电率
工频年耗电量
变频年耗电量
年节电量（KWH）
35%
568000
369200
198800
30%
3144000
2200800
943200
四、节能改造设备匹配变频器选型、报价以及回收期
针对以上对沁阳生物发电厂现场设备的调查和分析，我公司根据多年来在节能改造方面的经验以及结合设备现场实际工况，对改造设备所需变频器匹配选型、报价以及回收期的估算。
详细匹配变频器型号如下：
6KV高压电机匹配变频器（柜）
匹配变频器规格型号
数量
回收期
1#、2#、3#合成循环水泵
Y5004-6
DB51-200KW
3年
4#5#合成循环水泵
Y4508-6
DB51-630KW
五﹑设备改造项目具体实施方案
根据现场的实际情况，现场高压配电室加装高压变频柜采用一拖一手动方案，此结构是手动旁路的典型方案，是由3个高压隔离刀闸QS1﹑QS2﹑QS3组成，其中QF1为客户提供高压隔离总开关，其工作原理是：
工频运行时，QS2闭合，断开QS1和QS3，变频运行时，QS1和QS3闭合，QS2断开，QS2和QS3是双联高压隔离刀闸不会同时闭合，在机械上实现了机械互锁
优点：
高压变频器故障时，有明显断电点，能够确保人身安全，同时可以手动使负载投入工频电网运行。
六、技术服务
1、供方现场技术服务
服务计划表
技术服务内容
计划人数
时间
派出人员构成
职称
人数
变频器与现场接口设计
1人
1天
工程师
变频器现场就位安装技术指导
2人
3天
详见安装、调试工序表
3
变频器现场调试
2天
4
变频器试运行监护
5
用户人员培训
安装、调试重要工序表
工序名称
/天
工序主要内容
变频器柜体安装
变频器柜体卸车、拆箱、就位
甲方安排人员和设备，我方提供技术指导。
变频器内部安装
变频器内部安装和接线
变频器到现场的动力电缆、控制线和信号线由甲方负责。
控制系统调试
这之前，甲方保证具备控制电源送电条件。
主回路调试
这之前，甲方保证具备高压送电条件。
变频器试运行
变频器72小时连续带载试运行
这之前，甲方保证设备具备运行条件。
2、安装调试：
⏹产品交货期：
根据合同所定时间内送货上门
⏹送货上门：
我公司将货品直接送到顾客指定地点。
并将货品拆包装验收，在货主现场面前进行安装测试检查，确保所送货件正常。
3、技术服务：
a）技术咨询：
在工作日内，客户可随时在需要情况下，对于工作中碰到的技术难题向我公司致电咨询，会在自己能力范围内全力帮您解决，为用户提供新产品的技术资料等。
b）现场技术服务：
在用户的要求下，我公司员工可上门进行技术服务。
服务范围包括一些产品的安装，调试，如节电功能的调试和故障排除等。
c）技术培训：
主要为针对的基础培训。
包括产品一般使用（如参数设定等）。
d）设备运行中出现故障，甲方在最短时间内到达现场处理设备故障，缩短因设备故障造成停车时间。
保障得到甲方有服务要求时乙方在2小时快速响应，需要现场服务时乙方应在24小时赶到现场服务。
4、售后服务：
a）提供24小时响应技术服务热线，2小时快速响应，24小时赶到现场服务。
5、质量保证：
a）产品一年保质期内：
提供原厂配件，免费维修直至更换（如有产品质量问题）。
b）产品一年保用期内：
免费维修。
c）产品终身维护。
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