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摘要：本文阐述了本钢球团厂风机应用变频调速技术可降低风机电耗。
关键词：变频调速技术；球团；风机；电耗
中图分类号：K826文献标识码： A
The Application Of Technique Of Frequency Converting Control Reduce Electricity Consumption Of Fans
Liushuxing
(Pellet Plant，BXSTEEL，Benxi Liaoning 117014)
Abstract：The article introduces the application of technique of frequency converting control of fans in Ben-steel pellet plant，which can reduce electricity consumption of fans。
Keywords：technique of frequency converting control； pellet；fan；power consumption
1引言
本钢南芬球团厂生产产品是球团矿，月平均耗电约600万kwh，月耗电费用300余万元。与国内生产工艺较先进同等生产规模的鞍钢弓长岭球团厂比较，每月要多消耗电量50万kwh。为降低生产成本，我们对全厂用电设备进行分析，总装机容量是17,082kw，其中各种风机装机总容量是8,560kw，占设备总装机容量的50.11%。风机主要应用于锅炉燃烧、球团矿烘干、冷却、除尘、通风系统，根据生产需要对风压、风速、风量、温度等指标进行控制和调节以适应生产工艺要求。常用的控制手段是调节风门挡板开度的大小来调整受控对象。风机改造后月平均耗电约500万kwh，节能效果十分明显。
2影响风机电耗的因素
风机改造前不论生产需要多少风量，带动风机的电动机都是在额定转速下运行，而运行工况的变化则使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉。存在起动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点。在生产过程中，不仅控制精度受到限制，而且还造成大量能源浪费，从而导致生产成本增加。而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备，时常出现损坏风机同时烧毁电动机的现象，缩短设备使用寿命。
3 对风机节能降耗采取的措施及能耗分析
3.1节能调速原理
随着科学管理水平的不断提高，节能降耗成为企业降低生产成本的有效手段之一。我们利用变频调速技术对315kw的机尾除尘风机、280kw的环境除尘风机、560kw的鼓干风机进行改造。
变频调速技术的基本原理是根据电动机转速与工作电源输入频率成正比的关系：
N=60F(1-S)/P，（式中N、F、S、P分别表示转速、输入频率、电动机转差率、磁极对数）。
通过改变电动机工作电源频率F达到改变电动机转速的目的。变频器就是基于上述原理采用交-直-交电源变换技术，电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气产品。
3.2 改造前风机运行现况
在正常生产情况下，环境除尘风机、机尾除尘风机的风门开度范围在60%～70%，电动机运行电流在16.5A左右。鼓干风机风门开度范围在50%～60%，电动机运行电流在35A左右，每天运行时间24小时，全年运行350天。
3.3 改造前电动机参数及风门开度范围
拖动环境除尘风机、机尾除尘风机、鼓干风机的电动机的基本参数及风机风门开度如表1。
序号 主机名称 电机规格型号 功率
KW 电压等级
KV 风门开度范围
% 功率因数
CosФ
1 环境除尘风机 YKK450-4 280 10 60～70 0.85
2 机尾除尘风机 YKK450-6 315 10 60～70 0.83
3 鼓干风机 YKK500-6 560 10 50～60 0.85
3.4ZINVERT系列智能高压变频调速系统产品参数
电源相数、频率：三相，50/60Hz
允许频率波动：±5%
波动电压：±15%
功率因数：＞0.96（20%负荷以上）
电压等级：10kv
电流：符合国际标准GB14549-93和IEEE519-1992电能质量标准的要求
3.5 节能计算
通过流体力学的基本定律可知：风机设备均属平方转矩负载，其转速N与流量Q，压力H以及轴功率P具有如下关系：Q∝N ，H∝N2，P∝N3，即：流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。
根据风机平方转矩负载关系式：P/P1=(N/N1)3计算，式中P为额定转速N时的功率，P1为转速N1时的功率。以机尾除尘风机为例，运行工况以24小时连续运转，按70%负载计算，则风机的功率是315×0.83＝262.5kw
在工频状态下运行，年耗电量：
W1=262.5×24×350=2205000kwh
调频后在35Hz的状态下运行，年耗电量：
W2=262.5×24×350×［1-(35/50)3］=1448685kwh
年节约电量：W=W1-W2=2205000-1448685=756315kwh
按0.53元/kwh计算，年可节省电费40余万元。
同理环境除尘风机、鼓干风机通过改造后，每年可节省电费190余万元。
三台风机通过改造后，每年可节省电费230余万元。
3.6改造后风机运行状况
系统引进高压变频调速技术后体现出如下优点：
3.6.1运行稳定，安全可靠；
3.6.2根据生产需要，通过变频调速系统方便调节风机转速；
3.6.3环境除尘风机、机尾除尘风机、鼓干风机运行电流分别由原来的16.5A、16.7A、35A下降到3.5A、9A和24A，减少了风机的耗电量，节能效果显著；
3.6.4此调速系统具有过流、短路、过压、欠压、缺相、温升等多项保护功能，更安全地保护了电动机的运行；
3.6.5 经过上级权威部门实际测试得出如下结论；
（1）测试全过程中，该生产机械运行状态完全满足工艺要求（变频节能装置测试现场运行认定书）；
（2）测量结果表明，安装了ZINVERT型智能高压变频装置后，该拖动系统的输入有功功率降低、无功功率降低、功率因数有所提高。
具体测试参数见表2
序号 主机名称 工况 平均功率 平均功率因数
CosФ 节电率
%
有功
Kw 無功
kvar
1 机尾除尘 工频 231.07 234.24 0.69 43.9
变频 129.55 15.04 0.99
2 环境除尘 工频 234.76 167.57 0.80 71.7
变频 66.67 9.73 1
3 鼓干 工频 586.82 328.15 0.87 31.3
变频 403.02 79.14 0.98
4结束语
综上所述，风机设备应用高压变频调速技术实现了理想调速控制方式，既提高了设备效率，又满足了生产工艺要求，降低了能源消耗，因此，应用变频技术对风机进行改造是企业降低生产成本增加经济效益的一种有效措施。
参考文献：
【1】高压变频器在沙钢集团除尘风机上的应用，2009.5
【2】本溪钢铁集团，本钢南芬球团厂工艺技术规程，2009.3
【3】本钢计控厂变频节能装置节电率测试报告，2010.11
关键词：变频调速技术；球团；风机；电耗
中图分类号：K826文献标识码： A
The Application Of Technique Of Frequency Converting Control Reduce Electricity Consumption Of Fans
Liushuxing
(Pellet Plant，BXSTEEL，Benxi Liaoning 117014)
Abstract：The article introduces the application of technique of frequency converting control of fans in Ben-steel pellet plant，which can reduce electricity consumption of fans。
Keywords：technique of frequency converting control； pellet；fan；power consumption
1引言
本钢南芬球团厂生产产品是球团矿，月平均耗电约600万kwh，月耗电费用300余万元。与国内生产工艺较先进同等生产规模的鞍钢弓长岭球团厂比较，每月要多消耗电量50万kwh。为降低生产成本，我们对全厂用电设备进行分析，总装机容量是17,082kw，其中各种风机装机总容量是8,560kw，占设备总装机容量的50.11%。风机主要应用于锅炉燃烧、球团矿烘干、冷却、除尘、通风系统，根据生产需要对风压、风速、风量、温度等指标进行控制和调节以适应生产工艺要求。常用的控制手段是调节风门挡板开度的大小来调整受控对象。风机改造后月平均耗电约500万kwh，节能效果十分明显。
2影响风机电耗的因素
风机改造前不论生产需要多少风量，带动风机的电动机都是在额定转速下运行，而运行工况的变化则使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉。存在起动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点。在生产过程中，不仅控制精度受到限制，而且还造成大量能源浪费，从而导致生产成本增加。而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备，时常出现损坏风机同时烧毁电动机的现象，缩短设备使用寿命。
3 对风机节能降耗采取的措施及能耗分析
3.1节能调速原理
随着科学管理水平的不断提高，节能降耗成为企业降低生产成本的有效手段之一。我们利用变频调速技术对315kw的机尾除尘风机、280kw的环境除尘风机、560kw的鼓干风机进行改造。
变频调速技术的基本原理是根据电动机转速与工作电源输入频率成正比的关系：
N=60F(1-S)/P，（式中N、F、S、P分别表示转速、输入频率、电动机转差率、磁极对数）。
通过改变电动机工作电源频率F达到改变电动机转速的目的。变频器就是基于上述原理采用交-直-交电源变换技术，电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气产品。
3.2 改造前风机运行现况
在正常生产情况下，环境除尘风机、机尾除尘风机的风门开度范围在60%～70%，电动机运行电流在16.5A左右。鼓干风机风门开度范围在50%～60%，电动机运行电流在35A左右，每天运行时间24小时，全年运行350天。
3.3 改造前电动机参数及风门开度范围
拖动环境除尘风机、机尾除尘风机、鼓干风机的电动机的基本参数及风机风门开度如表1。
序号 主机名称 电机规格型号 功率
KW 电压等级
KV 风门开度范围
% 功率因数
CosФ
1 环境除尘风机 YKK450-4 280 10 60～70 0.85
2 机尾除尘风机 YKK450-6 315 10 60～70 0.83
3 鼓干风机 YKK500-6 560 10 50～60 0.85
3.4ZINVERT系列智能高压变频调速系统产品参数
电源相数、频率：三相，50/60Hz
允许频率波动：±5%
波动电压：±15%
功率因数：＞0.96（20%负荷以上）
电压等级：10kv
电流：符合国际标准GB14549-93和IEEE519-1992电能质量标准的要求
3.5 节能计算
通过流体力学的基本定律可知：风机设备均属平方转矩负载，其转速N与流量Q，压力H以及轴功率P具有如下关系：Q∝N ，H∝N2，P∝N3，即：流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。
根据风机平方转矩负载关系式：P/P1=(N/N1)3计算，式中P为额定转速N时的功率，P1为转速N1时的功率。以机尾除尘风机为例，运行工况以24小时连续运转，按70%负载计算，则风机的功率是315×0.83＝262.5kw
在工频状态下运行，年耗电量：
W1=262.5×24×350=2205000kwh
调频后在35Hz的状态下运行，年耗电量：
W2=262.5×24×350×［1-(35/50)3］=1448685kwh
年节约电量：W=W1-W2=2205000-1448685=756315kwh
按0.53元/kwh计算，年可节省电费40余万元。
同理环境除尘风机、鼓干风机通过改造后，每年可节省电费190余万元。
三台风机通过改造后，每年可节省电费230余万元。
3.6改造后风机运行状况
系统引进高压变频调速技术后体现出如下优点：
3.6.1运行稳定，安全可靠；
3.6.2根据生产需要，通过变频调速系统方便调节风机转速；
3.6.3环境除尘风机、机尾除尘风机、鼓干风机运行电流分别由原来的16.5A、16.7A、35A下降到3.5A、9A和24A，减少了风机的耗电量，节能效果显著；
3.6.4此调速系统具有过流、短路、过压、欠压、缺相、温升等多项保护功能，更安全地保护了电动机的运行；
3.6.5 经过上级权威部门实际测试得出如下结论；
（1）测试全过程中，该生产机械运行状态完全满足工艺要求（变频节能装置测试现场运行认定书）；
（2）测量结果表明，安装了ZINVERT型智能高压变频装置后，该拖动系统的输入有功功率降低、无功功率降低、功率因数有所提高。
具体测试参数见表2
序号 主机名称 工况 平均功率 平均功率因数
CosФ 节电率
%
有功
Kw 無功
kvar
1 机尾除尘 工频 231.07 234.24 0.69 43.9
变频 129.55 15.04 0.99
2 环境除尘 工频 234.76 167.57 0.80 71.7
变频 66.67 9.73 1
3 鼓干 工频 586.82 328.15 0.87 31.3
变频 403.02 79.14 0.98
4结束语
综上所述，风机设备应用高压变频调速技术实现了理想调速控制方式，既提高了设备效率，又满足了生产工艺要求，降低了能源消耗，因此，应用变频技术对风机进行改造是企业降低生产成本增加经济效益的一种有效措施。
参考文献：
【1】高压变频器在沙钢集团除尘风机上的应用，2009.5
【2】本溪钢铁集团，本钢南芬球团厂工艺技术规程，2009.3
【3】本钢计控厂变频节能装置节电率测试报告，2010.11