铝厂烟气净化系统高压电机变频改造方案

铝厂烟气净化系统高压电机变频改造方案一、方案设计铝厂拟对现在运行中电机10kV400kW 5万吨电解铝生产线的烟气净化系统进行高压变频改造，以达到节能和高自动化运转的目的。针对此高压变频改造项目，武汉市通益电气有限公司通过对生产工艺流程、现场使用条件的充分调研和反复研讨、论证，认为采用武汉市通益电气有限公司生产的TYCHON系列高压变频器完全能满足要求，制定出如下技术方案，此方案具有以下特点：1、 优良的调速性能，可完全满足生产工艺要求；2、 良好的节能效果，可提高系统运行效率；3、 实现电机软启动，减小启动冲击，降低维护费用，延长设备使用寿命；4、 系统安全、可靠，确保负载连续运行；5、 控制方便、灵活，自动化水平高，可以灵活的扩充上位机，方便实现DCS控制；6、 纤小的设备体积，可以有效的缩小设备占地面积，便于集中控制。变频节能改造效果分析表设备参数工频运行年耗电量（万度）变频运行年耗电量（万度）年节电费（万元）节电率（%）改造投资（万元）投资回收期（年）名称功率除尘风机400kW173753456.61053（注：电价按0.47元计算）二、对高压变频器的要求除尘风机是除尘净化系统的动力中枢，一旦除尘风机不能正常运行，不但影响生产，造成巨大的经济损失，还有可能威胁到现场生产人员的人身安全；另外，调速系统工作的环境比较恶劣；同时除尘系统又周期性的振打收集铝粉。所以，和除尘风机配套的高压调速系统，要求具有极高的可靠性。基于以上工作特点，对变频调速系统的主要要求如下：1、 要求变频器要有高可靠性，长期运行无故障；2、 要求变频器有旁路功能，一旦出现故障，可使电机切换到工频运行；3、调速范围要大，效率要高;4、有共振点跳转设置，能使电机避开共振点运行，让风机不喘震。三、现场除尘风机及设备简介除尘风机驱动电机为10kV400kW。根据现场实际工况和运行数据，选用武汉市通益有限公司自主研发和生产，适合驱动高压异步电动机的变频器TYCHON-Y10/036,变频器的额定输出电流为36A，适配电机为400kW。四、变频器选型及性能特性变频器容量选择的一般原则是：额定输出电流不小于电机的额定电流。当然，还要考虑实际应用工况，如负载性质及实际功率，恒转矩负载时容量应适当选大一些，而有些负载容量可以选小一些，比如叶轮切削后的水泵轴功率减小、锅炉引风机所配的电机至少留有54%的余量等，这时建议根据实际功率选配变频器，降低投资费用；环境温度超过40°C时，变频器需降容使用；海拔高度超过1000米时，每升高100米，要求变频器降容1%使用。1、主要技术性能指标2额定容量:500kVA2适配电机功率:400kW2额定电流:36A2额定输入电压:10kV(-20%〜+15%)2输入频率:45-55Hz2输入方式:30脉冲二极管全波整流输入2输出方式:每相9单元叠波正弦波脉宽调制输出2输入功率因数:大于0.96（额定负载时）2效率（含变压器）：大于96%（额定负载时）2输出频率:0-120Hz，0-100%连续可调2频率分辨率:0.01Hz2过载能力:120%一分钟保护，150%立即保护2控制电源:双路供电，220VAC，1kVA2冷却方式:强制风冷2防护等级:IP302总重:约3500kg2模拟量输入：两路，0~10V/4~20mA，任意设定2模拟量输出:两路，0~10V/4~20mA，可选2开关量输入输出:24入/16出（可按用户要求扩展）22通讯接口:隔离RS485接口，MODBUS规约2运行环境温度:0到40°C2贮存/运输温度:-40到70C22环境湿度:<90%（20C时），不结露2安装海拔高度:<1000米（超过1000米时，需降额运行）2运行参数自动记录和输出、自动故障记录、限流功能、输出电压自动调整功能、瞬时停电自动跟踪功能等。2、高压变频器使用条件2拖动电机：三相10kV异步电动机2电网电压：10kV（-20%〜+15%）2环境温度：0C〜40C2海拔高度：<1000m（安装海拔大于1000米时，请降容使用，海拔每超出100米，降容额度为1%。）2相对湿度：<90%（20C时）2安装环境：安装在相对洁净，无导电粉尘和腐蚀性气体的环境中。2控制电源：220VAC，容量女1kVA3、TYCHON变频器的主要优势及特点本项目所选用的高压变频器与国内外同类产品比较，在产品功能设计、产品质量保障措施、系统安全设计和服务方面，具有以下优势和特点：输入、输出谐波含量低，输入功率因数高。无须滤波器和功率因数补偿，可直接驱动普通电机;系统控制电源采用220VAC和高压主电源降压隔离后双路供电，系统运行更可靠、操作更简便。其他产品一般采用柜内UPS供电，在柜内高温条件下，UPS电池寿命短、故障率高，且开、停机时，操作烦琐；冷却风机采用高压主电源降压后直接驱动，风机仅在上高压电后运行。系统220V/AC控制电源容量仅需1kVA，且避免了冷却风机启、停时对控制系统的干扰；功率单元工作电源为高压开关电源，直接取自单元内部电容，避免了瞬时掉电对单元的影响；更适应于国内电网条件，变频器工作电压范围为。忒15〜-20%，如6kV系列可稳定运行于6900V电压条件下；瞬时停电保护功能。当主电源失电后，变频器控制电机处于发电状态运行，为单元电容充电，并为单元控制电源供电，直至主电源恢复，变频器回到原运行状态。瞬时停电时间典型值为3秒(具体时间长短与负载的转动惯量大小有关)；限流功能。避免启动或负载突然变化时，使变频器输出电流过大而导致保护动作;操作平台采用全中文Windows2000系统，运行稳定，且易学易用;结构紧凑，体积小。与国内同容量产品相比，柜体宽度缩小0.6〜1.。米;完善的上位控制功能。可与DCS系统实现通讯(采用标准MODBUS通讯规约)或I/O方式连接。主要器件均采用世界一流厂商的成熟产品，产品从元器件至半成品及成品，均实现100%的严格测试。各系列产品出厂前均完成100%72小时以上负载测试记录，确保产品的可靠性。有较强的工程设计能力和沟通意愿，能根据用户现场条件和控制要求量身定做，及时满足用户的不同需求；功率单元模块化设计，可以互换，维护简单；二次接线模块化设计，现场接线简单，安装周期短。五、变频器改造后的经济效益1、电机工频状态下的年耗电量计算：Pd：电动机功率；U：电动机输入电压；I：电动机实际电流；cos©:功率因数；Cd：年耗电量。计算公式：Pd=1.732XUXIXcos^电机功耗：Pd=1.732XUXIXcos^=1.732X10X21X0.83=301.89kW日耗电量：301.89X24=7245.36kWh年耗电量：Cd=7245.36X180=1304164.8kWh变频状态下的年耗电量计算：风机设备属平方转矩负载，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-n.，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。通过风机数据，依据公式可依次求得风机在采用变频调速运行时对应的风机总功耗。Cb:年耗电量值；T：年运行时间；Pb:电动机功率；n:变频器效率(96%)电机功耗：53%风门开度时风量约为额定风量的68%Pb=0.683X400：0.96=131kW日耗电量：131X24=3144kWh年耗电量：Cb=3144X180=565920kWh年节电量：AC=Cd—Cb=1304164.8—565920=738244.8kWh节电率：△C/Cd=738244.8：1304164.8=56.6%若电价按0.47元/度，单台除尘风机的电机每年收益为：738244.8X0.47=346975元。2、投资回收周期及节能建议(1)投资回收周期变频设备按照105万元计算，若电价按0.5元/度，考虑设备在使用过程中不可预见情况，单台变频设备投资成本回收周期约为2.2年。由于采用高压变频器同时对电机实现软启动，减少电机损耗，很大程度减少电机的维护费用。(2)节能建议变频器所驱动的设备需要工作在一个良好的状态下。根据我们以往案例的经验，设备的老化、风道的阻塞、漏风会严重影响变频器的节能效果，所以，要定期对设备进行维护、清理阻塞、治理漏风以使变频器达到最佳节能效果变频器要定期保养和维护，同时应对操作人员进行定期考核及培训，以免由于保养、维护或操作方面的失误造成变频器故障，致使变频器所驱动的设备工作于工频状态下，影响整体节能效果。六、方案总结变频改造后，节能是主要的，其次还能带来很多其他的效益.变频调速器其良好