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【中专论文】浅议变频调速在转炉炼钢除尘工艺中节牟的优势(论文范文选题)

星级: ★★★★★ 期刊: 《高科技与产业化》作者:浏览量:6619 论文级别:经典本章主题:风机和定子原创论文: 5156论文网时间:2009年11月7日审核稿件编辑:Lance本文版权归属:www.5156chinese.cn 分享次数:4105 评论次数: 3637

导读:怎么写作好风机和定子相关方面的论文。本篇变频调速在转炉炼钢除尘工艺中节牟的优势中的相关毕业论文怎么写希望会对你的写作带来参考帮助以解你的写作忧愁。

■张莉中冶京诚工程技术有限公司

一、引言

在钢铁企业炼钢厂风机是应用量大、应用面广的通用性机械,与风.机配套用的电机功率较大,因此耗用电量也相对较大.转炉炼钢厂的主要除尘系统有:转炉一次除尘、转炉二次除尘、上料除尘、LF炉除尘、铁水预处理除尘、连铸排蒸汽等系统,这些系统的风机容量是根据不同的生产规模下所产生的风量进行选择的.二、变频调速装置通过改善传动效率节电‘

根据炼钢厂实际工艺过程,以转炉一次除尘为例,一般炉内炼钢时间约为30—36分钟,其中吹氧的时间约为15~20分钟,根据工况的要求,除尘风机在吹氧;台炼期间需抽出较大的风量,在其他时间所需抽出的风量较小,仅为吹氧时的30%0传统的调速方式是采用风门、液力偶合器、起停电机等方式控制,无法形成闭环回路控制.实际运行时,如果采用风门开度调节风量,在低负荷时,挡板开度减小,这样增加了管网的压力,节流损失比较大,风机电能消耗也很大,大量能量都以压差的形式损耗了.

采用液力偶合器控制时,通过调节液力偶合器来调节风机转速,液力偶合器的模型图参见附图1.

对于风机类负载,通常的调节方式是主动侧电动机始终以额定转速ne运转,通过调节液力偶合器来改变从动侧的输出转速n,对于整个传动系统来说,效率与转速比存在线性的比例关系,即T1= n/ne,

根据附图1可以看出,主动侧和从动侧存在着功率差,即.Ps= Pi- P2,而Ps是以液体的流动损失、冲击损失、摩擦损失、热能损失等形式消耗掉了.可见液力偶合器是一种能耗型的机械调速装置,随着输出转速越低,液力偶合器的效率随之成线性降低,消耗在液力偶合器上的能量所占的比例也越大.

当采用变频调速时,由变频器直接带动风机电机运转,省去了中间的设备环节,在低负荷时降低风机速度,相应的电机功率会成立方的比例下降,节电效果是非常明显的.同时由于变频器的效率比较稳定,不论是在高速还是低速均能达到95%左右,所以损失在设备上的能量不会随转速而变化.另外由于采用变频控制,在风机起动时,可以将起动电流控制在较小的范围内,不会对电网形成很大的冲击,起动时的额外电能损耗也不会增加.三、变频调速装置通过调节输出电压改善电机功率因数及效率

在实际的工程设计中风机流量的设计均以最大风量需求来设计,其中最大风量是工艺专业根据生产工况计算出来的,这里面考虑了一定的富裕量,一般取系数K在1

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~2倍之间,同时工艺专业在选择风机的电机的时候也同样考虑了一定的富裕量,因此两者叠加,电机的余量就更大了.在工作时绝大部分电机不能满载运行,即电动机工作于满电压、满速度而负载很小的状态.

当使用变频调速时,对于风机类负载,风机转速和流量成比例变化,由于风机的转速和轴输出功率是成立方比例的关系,所以当风机转速降低时,所消耗的功率是成立方比例下降的.

根据变频调速原理,采用Ul/fi为常数的调速方式,即当风量减小时,随风机转速降低,变频器输出的频率fi和电压U1成比例的降低.根据一般的电机定子感应电势公式:U1一Ei=4。44 fiWy中1,其中:Wy是定子每相绕组串联匝数,对于特定的电动机f1、Wy是常数.在电机轻载或空载时定子电流很小,可以忽略定子绕组的漏阻抗压降,所以Ul=Ei,这时如果适当的调低定子电压U1,由于其他条件不变,则Z m随之减小,即励磁无功电流I m减小,这样定子电流中的无功分量减少了,COS E就提高了,适当控制可以接近最佳值.另外,如果其他条件不变,定子铁耗:Pfe= Pfen x(Ui/ Ue)2其中:Pfe-定子铁耗;Pfen -定子额定铁耗;Ue -定子额定端电压.可以看出,随着U1下降,Pfe以平方比例迅速下降,这样轻载、空载时占主要损耗的铁耗大量减少,使电机的运行效率大大提高,这就是轻载降压节电的道理.另外由于变频器中有直流回路有电容器的隔离作用,近似可以看做电动机的励磁无功电流由电容器提供,从而从电网侧看可以节省很多的无功电能,提高功率因数.一般的除尘风机功率因数大约为0。90,使用变频调速后功率因数可以提高到0。95以上,无功电能可节省30%以上.

而在使用传统的调速方式不论是采用液力偶合器调速还是利用风门调速,不论风量的大小,风机的电机都’是处于全压全速运转状态,电网电压始终是全压加载到电机定子上,因此不能提高电机功率因数和效率.

附图2为使用风门调节、液力偶四、经济性比较

下面以某炼钢厂的一次除尘风机为例,对变频调速和传统的液偶调速进行经济性比较.

a.电机参数:Pe=2500kW.Ue=lOkV, le=158A,ne=996rpm,COS①=0。917,1=96。7%,风机额定输出功率Pe’=2000kW

b.工艺要求:转炉冶炼周期约36min,其中吹氧时间约15min.在吹氧期间除尘风机在额定转速运行,其他时间风机根据风量需求转速下降至额定转速的30%,即在有效作业时间内,风机轴功率约42%的时间处于额定功率( Pe’)的运行状态,有约58%的时间处于低功率(0。027Pe’)的运行状态.当采用液力偶合器调速时,风机在额定转速运行时,效率为90%(理想状态下);在30%速度运行时,效率约为27%,当采用变频调速时,不论何种速度效率均为95%.

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c.有效作业时间:每年7200小时;

d工业用电价格:0。6~1元/KWH.

1.采用传统的液力偶合器调速时:

设备投资:液力耦合器初始投资约50万元,若考虑软启动器时,高压柜和软启动的投资约25万元,功率因数补偿装置的费用约6万元,总计设备初始投资81万元.每年耗电量: Pe´ x7200x42%/90%+0。027 Pe´x7200x58%/27%=2000X7200x0。42/0。90+0。027x2000x7200x0。58/0。27=7555200 KWH每年耗电费:7555200X(0。6~1)=453 ~756万元

2.采用变频调速节能技术时:

变频器初始投资:250万元;每年耗电量: Pe´ x7200x42%/95%+0。027 Pe’x7200x58%/95%=2000X7200x0。42/0。95+0。027x2000x7200x0。58/0。95=6603688 KWH每年耗电费:6603688X(O.5~1)=396 ~660万元

3.分析比较

变频器初始投资比液力耦合器初始投资多约169万元.变频器比液力耦合器每年节约电费57—96万元.

从上述结果看变频器的投资回收期受电价的影响比较大,电价越高回收期越短,随着用电价格的增长,变频器的投资回收期会明显缩短,大约2—3年就能从电费上收回设备上多投入的资金.另外液力偶合器的每年维护费用估计在5万元

变频调速在转炉炼钢除尘工艺中节牟的优势
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左右,而采用变频调速费用仅为数千元,考虑此因素时,回收资金速度会进一步加快.五、结束语

随着变频调速技术发展得越来越成熟,如果转炉炼钢生产工艺中的风机水泵类等大功率的设备均采用变频器控制,那么整个转炉炼钢生产环节的电能损耗会大大降低,转炉炼钢车间的吨钢单位能耗会明显降低,这在能源日趋紧张、提倡节能环保的今天,无疑是一个发展的必然趋势. ●(编辑:卢欢欢)

[ 参考文献 ]

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