变频技术应用于盐业生产的实践
2015-07-28周正永江苏省银宝盐业有限公司电力服务分公司江苏盐城224000
周正永(江苏省银宝盐业有限公司电力服务分公司,江苏 盐城 224000)
变频技术应用于盐业生产的实践
周正永
(江苏省银宝盐业有限公司电力服务分公司,江苏 盐城 224000)
摘 要:变频调速技术具有诸多优点,已经在诸多行业制盐行业上获得大量应用,在制盐行业上也有广泛的应用前景。
关键词:变频技术;制盐行业;应用
0 引言
变频调速技术应用现代化电机控制理论,集计算机通信技术、微电子控制技术、大功率晶闸管技术为一体,在许多行业都获得了广泛的利用。相较于既有技术,变频调速技术调速幅度更宽、动态性能更强、工人易于操作,电机在线运行效率提高显著。具体到制盐行业,变频技术也有广泛的应用前景。
1 变频调速技术在制盐生产中的节能效应显著
目前,在制盐生产实践中,节能降耗压力比较大,生产中所用各种泵类设备绝大多数是采用阀门来控制流量,而调节转速则利用变速联轴器,用电量比较大,给企业带来很大的经济成本负担。有关调查显示,有些企业机械配用电机一般用电量甚至占到企业用电总量的60%左右。鉴于此,建议在制盐企业全面推广采用变频调速技术。变频调速技术原理是通过根据转速来控制流量,这就不需要工作人员对阀门频繁启闭和调节,另外还将很大程度上减少用电量,节能降耗。变频器节能原理可以通过设备(泵类或风机)变频器安装前后的功率P与转速n的比例关系得以体现,如公式(1)。
公式(1)式中P1为机器的额定功率,P2为机器实际运行功率,n1为机器额定转速,n2为机器实际运行转速。
当n1=n2时,p1=p2,无节能,即未装变频时状态。
很容易得到下列数据:
n2=0.5n1时,P2=0.125P1,节电87.5%,装变频时状态;
n2=0.7n1时,P2=0.343P1,节电56.7%,装变频时状态;
n2=0.8n1时,P2=0.512P1,节电48.8%,装变频时状态;
n2=0.9n1时,P2=0.729P1,节电17.1%,装变频时状态。
可以发现,n1、P1与n2、P2两组数存在“共进退”的关系,即实际转速相较于额定转速越小,实际功率相较于额定功率也越小,而且因为有一个立方的关系,形成类似于“杠杆”的效应:转速哪怕降低一点儿,也能够让实际功率得到很大幅度的降低,节能效果显著,如图1。
图1 节能特性图
通过测算,如果在额定功率为90kw的电机循环泵上,安装一台额定功率为110kw的变频器,理论上节电效果可以达到每天300Kwh,那么月最少节电可达9000Kwh,年节电可达108000Kwh,即使按0.5元/Kwh计算,年节约电费至少54000元,所投入成本不到一年即可收回。
从图1及上文的分析可以看出,在制盐生产中,使用变频调速技术给节能降耗提供了很大的空间,生产效益显著提高。
2 变频调速技术在制盐生产工艺中的其他应用实践
2.1 变频器通过调整循环泵转速来,调整循环泵的流量
生产过程中,在加热管内,工艺操作的一个重要方面就是找到最佳流速值。既有处理方法是多轮更换各种直径的皮带轮进行试错,直到确定一个符合工艺要求的流速为止,费时费力,效果还不佳。变频技术调速器可以很便捷地进行调试,通过变频调速器调整循环泵转速,根据循环泵转速,确定皮带轮直径。
2.2 变频器通过提高循环泵转速,提高产品质量
企业制盐生产时,经过刷罐操作后,开始新一轮生产流程。为有效提高生产效率,保证产品质量,全系统蒸发量需要大幅提高,那么,首先就需要使加热管尽快换热,实践中,可以通过安装变频调速器来使循环泵的转速提高到超出一般的标准,目的是使循环量迅速加大,从而使罐内容物尽快达到工艺所需固液比标准。当罐内容物固液比达到控制工艺参数标准时,就可将循环泵转速调至正常标准值,首先是便于稳定控制NaCl晶体结晶速率,其次是保证所产盐粒径达到产品要求标准。电机经过一段时间运行过后,其加热管的内壁将会形成垢层,使蒸发强度减弱,影响传热速率。在工艺操作过程中可有意识地适当提高罐内容物固液比,同时可通过变频器利用变频调速技术提高循环泵转速,从而增加容物循环流速,促使加热管内“盐砂”对垢层进行冲刷,形成除垢效应,使传热速率可以迅速达到正常,刷罐周期得以延长。
2.3 变频器通过调节风机,延长生产周期
在制盐生产中,风机一般多采用风门调节风量,其一大缺陷在于风道的盐由于物理、化学作用极易使风机锈死、卡涩,最后导致风门无法对风机进行调节。经过较长时间的生产过程,风机上会吸附越来越多的盐颗粒,这些盐颗粒堵塞孔隙通道,致使通风量下降,达不到工艺预定通风效果。企业就不得不周期性地停车对风机进行大幅检修,直接影响了生产。应用变频调速技术后,操作越过了风机,直接通过调节转速来控制风量,根据风机风力情况及工艺要求,对转速进行调整。
2.4 变频器通过大幅降低制盐蚀,减少烧毁电机现象
制盐生产中,盐对设备的腐蚀现象特别严重,经常造成电机烧毁事故。其中一个重要的原因是缺少可靠的电机保护。而变频器对电路有瞬时电流保护、电流过载保护等多种保护功用,并且操作动作非常可靠,对电路异常敏感,及时自动处理各种电路异常,有效防止事故发生或者进一步的扩大化,电机烧毁现象可以大幅度降低。
3 制盐生产中变频器的选择
在制盐生产中,变频调速技术主要应用于风机、水泵类设备。可知,T2<n²(T2为转矩,n为转速),设备在低速运行情况下,转矩较小,因此不需要特别功能,可以只选择普通功能性变频器,由于设备需要连续运转,故所选用变频器的主要指标计算式为公式(2)或(3)。
公式(2),(3)中:
PM-----负载额定电动机轴输出功率
η-----电机工作效率(通常约0.8~0.85)
cosφ-----电机工作功率因数(通常为0.8)
UM-----电机工作额定电压(V)
IM-----电机工作(工频)电流(A)
K-----电源波形修正系数(通常为PWM方式,取值1.05~1.0)
PCN-----变频器的额定容量(KVA)
ICN-----变频器的额定电流(A)
在设定加、减速时间上应根据公式(4)、(5)进行,以避免操作太快导致过流失速而引起回路误动作。
t加-----给定加速时间
t减-----给定减速时间
Nmax-----最高转速(rpm)
GD2-----电机飞轮转矩+有其他数据换算到电机的负载飞轮转矩
T加min-----最小加速转矩
T减min-----最小减速转矩
因为高次谐波分量的存在,变频器所输出的电压输出波形并不呈一般的正弦波形,如图2。
图2 电机电流波形图
高层次谐波的存在会影响配电系统的运行。为消除高层次谐波,可在变频器输入侧接入交流电抗器,如选用变频器数量多,可选择专用变压器。部分负载安装变频器之后负载出现剧烈震动、啸叫、温升加速、绝缘老化加速、负载频繁损毁,此时可选用变频器输出滤波器,可明显改善如上状况。
参考文献:
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作者简介:周正永(1966-),男,江苏盐城人,主要从事:电力维修、安装、设备管理。