企业简介

三菱电机自动化（中国）有限公司，作为三菱电机工业自动化产品在中国的销售和服务机构，其业务范围覆盖工业自动化和机电一体化产品，包括可编程控制器、触摸屏、变频调速器、交流伺服系统、数控系统等，丰富的产品线为中国用户提供全面支持。

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标题35T锅炉风机变频调速系统改造节能效果估算
技术领域
行业纺织印刷
简介
内容

 （三菱电机自动化(上海)有限公司北京分公司）    杨   杰
杨杰（1969 —）
男， 北京，本科，自动化仪表专业，现任三菱电机自动化(上海)有限公司北京分公司驱动部经理，主要负责三菱电机的FA产品的市场推广、销售、代理商管理等工作。

1 应用调速方案的技术分析

    1.1 锅炉现状

    目前35吨锅炉长期运行在额定负荷76％左右，实际蒸汽量为27吨，燃气量和风量（鼓风、引风）调节是通过调节挡板的开度来实现的，此种风量调节方式使风机的效率降低，有相当部分电能转为机械能消耗在挡板的阻力上，浪费大量电能，回收这部分电能损耗会收到很大的节能效果。

    1.2 锅炉风机负荷运行分析

    通过对现场的检测，风门挡板的开度为：一次鼓风机为58%，二次鼓风机为38%，引风机44%，风机效率：鼓风机约50~100%，引风机约65~100%，实施变频调速运行，风机效率可提高到90%，降低风机功耗。

2 节能效果的估算

    （ 35T锅炉 200kW一次鼓风机一台，75kW二次鼓风机一台,250kW引风机一台，全年运行）

    从流体力学原理知道，风机风量与转速及电机功率的关系：

    当改变风机转速时，流量与转速成正比：Q1/Q2= n1/n2

    风机的压头与转速的平方成正比：H1/H2=（n1/n2）2

    风机的电机轴功率与转速立方成正比：P1/P2=（n1/n2）3

    当风量减少，风机转速下降时，其电动机输入功率迅速下降，例如风量下降到80%，转速也下降到80%，其轴功率则下降到额定功率的51%；若风量下降到60%时，轴功率将下降到额定功率的22%，当然还需考虑由于转速下降引起压力下降及效率下降等的影响。即使如此，节电潜力还是很大的。

    （1）一次鼓风机系统

    采用风门调节：电机功率P=200kW，额定电流I＝361 A，工作电压V＝385v，工作电流I工＝280A，设备年运行时间T=8760 h（12个月） 

    电机消耗的功率为：

    P电机＝VI工 cosφη＝×385×280×0.85×0.9
 
    ＝142.8（kW）

    年耗电量：

    E变阀＝P电机×T＝142.8×8760＝1,250,928.0（kWh）

    采用变频调节时，根据目前所测工况：

    鼓风机阀门开度57.81%，考虑压力下降的影响，取风量Q ＝75％

    电机消耗功率：P变频＝PQ3＝200×0.753＝84.4（kW）

    年耗电量：

    E变频＝P变频×T＝84.4×8760＝739,125.0（kWh）

    因此可得年节电量为：

    E1节省＝E变阀－E变频＝1,250,928.0－739,125.0＝511,803.0（kWh）

    （2）二次鼓风机系统

    采用风门调节：电机功率P=75kW，额定电流I＝139 A，工作电压V＝385v，工作电流I工＝74A，设备年运行时间T=8760 h（12个月） 

    电机消耗的功率为：

    P电机＝VI工cosφη＝×385×74×0.85×0.9
　　　＝37.7（kW）

    年耗电量：

    E变阀＝P电机×T＝37.7×8760＝329,961.0（kWh）

    采用变频调节时，根据目前所测工况：鼓风机阀门开度37.98%，考虑压力下降的影响，取风量Q ＝55％
　　
    电机消耗功率：P变频＝PQ3＝75×0.553＝12.5（kW）

    年耗电量：

    E变频＝P变频×T＝12.5×8760＝109,308.4（kWh）

    因此可得年节电量为：

    E2节省＝E变阀－E变频＝329,961.0－109,308.4＝220,652.6（kWh）

    （3）引风机系统

    采用风门调节：电机功率P=250kW，额定电流I＝461 A，工作电压V＝385v，工作电流I工＝280A，设备年运行时间T=8760 h（12个月） 

    电机消耗的功率为：

    P电机＝VI工 cosφη＝×385×280×0.85×0.9
　　   ＝142.8（kW）

    年耗电量：

    E变阀＝P电机×T＝142.8×8760＝1,250,928.0（kWh）

    采用变频调节时，根据目前所测工况：引风机阀门开度44.29%，考虑压力下降的影响，取风量Q ＝65％
电机消耗功率：P变频＝PQ3＝250×0.653＝68.7（kW）

    年耗电量：

    E变频＝P变频×T＝68.7×8760＝601,428.8（kWh）

    因此可得年节电量为：

    E引节省＝E变阀－E变频＝1,250,928.0－601,428.8＝649,499.2（kWh）

    （4）锅炉全年总节电量为：

    E＝E1节省＋E2节省＋E引节省＝1,381,927.8（kWh）

    （5）锅炉全年总节电费为：

    W＝E ×0.4元/kWh＝552,771.12（元RMB）

3 当锅炉运行在额定负荷71%左右，实际蒸汽量为25吨时，节能效果的估算（半年）

    （1）一次鼓风机系统

    采用风门调节：电机功率P=200kW，额定电流I＝361 A，工作电压V＝385v，工作电流I工＝260A，设备运行时间T=4380 h（6个月） 

    电机消耗的功率为：

    P电机＝VI工cosφη＝×385×260×0.85×0.9
       ＝132.6（kW）

    半年耗电量：

    E变阀＝P电机×T＝132.6×4380＝580,788.0（kWh）

    采用变频调节时，根据目前所测工况：鼓风机阀门开度49.57%，考虑压力下降的影响，取风量Q＝70％

    电机消耗功率：P变频＝PQ3＝200×0.73＝68.6（kW）

    半年耗电量：

    E变频＝P变频×T＝68.6×4380＝300,468.0（kWh）

    因此可得半年节电量为：

    E1节省＝E变阀－E变频＝580,788.0－300,468.0＝280,320.0（kWh）

    （2）二次鼓风机系统

    采用风门调节：电机功率P=75kW，额定电流I＝139 A，工作电压V＝385v，实测工作电流I工＝52A，设备运行时间T=4380 h（6个月） 

    电机消耗的功率为：

    P电机=VI工cosφη＝×385×52×0.85×0.9
　　　＝21.4（kW）

    半年耗电量：

    E变阀＝P电机×T＝21.4×4380＝93,732.0（kWh）

    采用变频调节时，根据目前所测工况：鼓风机阀门开度2%，考虑压力下降的影响，以及避免电机在低速下运行，取风量Q ＝40％

    电机消耗功率：P变频＝PQ3＝75×0.43＝4.8（kW）

    半年耗电量：

    E变频＝P变频×T＝4.8×4380＝21,024.0（kWh）

    因此可得半年节电量为：

    E2节省＝E变阀－E变频＝93,732.0－21,024.0＝72,708.0（kWh）

    （3）引风机系统

    采用风门调节：电机功率P=250kW，额定电流I＝461 A，工作电压V＝385v，工作电流I工＝260A，设备运行时间T=4380 h（6个月） 

    电机消耗的功率为：

    P电机＝VI工cosφη＝×385×260×0.85×0.9
　　　＝132.6（kW）

    半年耗电量：

    E变阀＝P电机×T＝132.6×4380＝580,788.0（kWh）

    采用变频调节时，根据目前所测工况：引风机阀门开度39.6%，考虑压力下降的影响，取风量Q ＝60％
电机消耗功率：P变频＝PQ3＝250×0.63＝54.0（kW）

    半年耗电量：

    E变频＝P变频×T＝54.0×4380＝236,520.0（kWh）

    因此可得半年节电量为：

    E引节省＝E变阀－E变频＝580,788.0－236,520.0＝344,268.0（kWh）
 
    （4）锅炉半年总节电量为：

    E＝E1节省＋E2节省＋E引节省＝697,296.0（kWh）
 
    （5）锅炉半年总节电费为：

    W＝E ×0.4元/kWh＝278,918.40（元RMB）

四 采用风机变频调速的特点和技术措施

    （1）对电机实现宽范围无级调速，电机可连续平滑稳定变速。

    （2）电机由于软启动，启动电流小，启动过程平稳，对电网和电器没有冲击，对风机不产生大的起动转矩冲击，可延长鼓引风机的使用寿命，减少维修费用。

    （3）由于电机轴功率下降，风机转速降低，能减轻机械振动和噪声，改善劳动环境。

    （4） 为了保证锅炉的安全运行，设置工频—变频调速运行自动切换系统。

    （5）风量可进行自动/手动调节。

    （6）具有变频器及外设故障诊断功能。