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煤氣機(jī)羅茨風(fēng)機(jī)變頻改造的節(jié)電率分析

文檔作者：張廣軍文檔來(lái)源：江蘇晉煤恒盛化工股份有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年03月14日
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第5期張廣軍．煤氣機(jī)羅茨風(fēng)機(jī)變頻改造的節(jié)電率分析
煤氣機(jī)羅茨風(fēng)機(jī)變頻改造的節(jié)電率分析
張廣軍
(江蘇晉煤恒盛化工股份有限公司)
摘要結(jié)合調(diào)節(jié)閥計(jì)算和校核的相關(guān)知識(shí)，對(duì)煤氣機(jī)羅茨風(fēng)機(jī)的變頻改造進(jìn)行了節(jié)能分析，并對(duì)比了
變頻改造前后輸入側(cè)電氣的計(jì)量結(jié)果，表明進(jìn)行變頻改造后，羅茨風(fēng)機(jī)的節(jié)電率大幅提高。
關(guān)鍵詞羅茨風(fēng)機(jī)煤氣枕節(jié)電率變頻改造節(jié)能分析
中圖分類號(hào)TH444 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B 文章編號(hào)1000．3932(2017)05-0507-02
小氮肥行業(yè)固定床間歇式制氣工藝脫硫工段
的煤氣機(jī)一般采用羅茨風(fēng)機(jī)，系統(tǒng)壓力和流量調(diào)
節(jié)大多為旁路副線調(diào)節(jié)方式，也就是說(shuō)，已經(jīng)被煤
氣機(jī)做功升壓的煤氣通過(guò)副線調(diào)節(jié)閥降壓回到煤
氣機(jī)人口，這勢(shì)必造成電能浪費(fèi)，因此需對(duì)煤氣機(jī)
的羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造。
生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性一般有3種類型：恒轉(zhuǎn)
矩，恒功率，離心式風(fēng)機(jī)和水泵(二次型負(fù)載?)。
風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備的流量與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸
功率與其轉(zhuǎn)速的3次方成正比，因此節(jié)能空間大，
適用于變頻節(jié)能技術(shù)¨一]。
羅茨風(fēng)機(jī)是一種定容式風(fēng)機(jī)，風(fēng)量基本不受
風(fēng)壓變化的影響，其最大特點(diǎn)是容積回轉(zhuǎn)特性，可
近似認(rèn)為風(fēng)機(jī)所能達(dá)到的最大壓力與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，
屬于恒壓設(shè)備。羅茨風(fēng)機(jī)流量與轉(zhuǎn)速成正比，符
合恒轉(zhuǎn)矩的負(fù)載特性，這使得羅茨風(fēng)機(jī)作為穩(wěn)定
下一工段往復(fù)式壓縮機(jī)的人口壓力設(shè)備時(shí)，優(yōu)于
離心式風(fēng)機(jī)。基于此，為避免電能浪費(fèi)，筆者通過(guò)
對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況進(jìn)行計(jì)算，說(shuō)明羅茨風(fēng)機(jī)變頻改
造的必要性和經(jīng)濟(jì)性。
1 煤氣機(jī)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)
煤氣機(jī)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)如下：
型號(hào)YAKK560-10
功率560kW
電壓10kV
定子電流45．1A
轉(zhuǎn)速594r／rain
接法Y形
功率因數(shù)0．75
由于生產(chǎn)負(fù)荷調(diào)整，負(fù)荷降低導(dǎo)致電機(jī)的有
功功率一度運(yùn)行在380kW，此時(shí)無(wú)功功率為
411kVar，功率因數(shù)cosab=0．68。因此，為適應(yīng)負(fù)
荷調(diào)整的要求，對(duì)煤氣機(jī)的羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改
造，并進(jìn)行論證分析。
2 煤氣機(jī)變頻改造的計(jì)算分析
2．1節(jié)電率計(jì)算
文獻(xiàn)[4]對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)的變頻改造進(jìn)行了節(jié)能
分析，節(jié)電率Ot的計(jì)算式為：
a=1一Dy2／(Dy2‘KPDP 2)
式中D。——排風(fēng)管(副線調(diào)節(jié)閥)的管徑，nlm；
D?！_茨風(fēng)機(jī)輸出管的管徑，mm；
K?！欧殴?副線調(diào)節(jié)閥)的閥門開
度，％。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)，D，=800mm、D。=
200mm、K。=50％，得到節(jié)電率為3％。顯然，以
如此低的節(jié)電率進(jìn)行變頻改造是沒(méi)有說(shuō)服力的。
2．2副線調(diào)節(jié)閥的相關(guān)計(jì)算
副線調(diào)節(jié)閥的數(shù)據(jù)包括：套筒型，通徑
DN200mm，PNl．6ram，工作溫度T。=40℃，閥前
壓力P。=150kPa，閥后壓力P：=105kPa，圓整后的
流量系數(shù)K?！?600，流量特性為線性，可調(diào)比R=
30．
作者簡(jiǎn)介：張廣軍(1969一)，工程師，從事化肥廠電氣、儀表的管理工作，zhanguang}un@21cn．toni。
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
508 化工自動(dòng)化及儀表第44卷
文獻(xiàn)[5]中，非阻塞流流量系數(shù)K。的計(jì)算式
為：
K，=Q。√rlpNz／x／(5．19p。，，) (1)
式中Q?！?dú)怏w標(biāo)準(zhǔn)體積流量，Nm3／h；
r。——閥門人lZl氣體的絕對(duì)溫度，T。=
313K；
X——壓差比，X i(P1一P2)／pI=(150—
105)／150=0．3；
Y——膨脹系數(shù)，Y=0．85；
Z——壓縮系數(shù)，Z=1．2；
p?！?dú)怏w在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(273K，101．3kPa)
下的密度，kg／Nm3。
代入以上數(shù)據(jù)，得到：
K，=0．044Q。(2)
調(diào)節(jié)閥放大系數(shù)m為：
m=R／[(1／L)(R一1)+1]=1．94 (3)
m=K，7／Kv計(jì)(4)
K計(jì)=600／1．94=309．3
式中K，計(jì)——不同開度下的計(jì)算流量系數(shù)；
1／三～—相對(duì)行程，即開度，調(diào)整生產(chǎn)負(fù)荷
時(shí)1／L=50％。
當(dāng)開度為50％時(shí)，通過(guò)副線調(diào)節(jié)閥的氣體
量，由式<2)可得：
Q。=309．3／0．044=7030Nm3／h
轉(zhuǎn)換成實(shí)際工況后，Q。=5443Nm3／h。
根據(jù)文獻(xiàn)[6]，羅茨風(fēng)機(jī)消耗的電功率P。
為：
P。=pQ／田(5)
式中P——風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓，實(shí)際工況下P=
50kPa；
Q——風(fēng)量，ITl3／s；
叩——風(fēng)機(jī)效率，卵=60％。
根據(jù)式(5)，通過(guò)副線調(diào)節(jié)閥的氣體量折算
電動(dòng)機(jī)的功率為：
P。=50×5443／3600／0．6=126kW
則ol=126／560×100％=0．223×100％=
22．3％。
3 變頻改造前后輸入側(cè)電氣計(jì)量結(jié)果
變頻改造前后輸入側(cè)電氣計(jì)量結(jié)果見表1。
表1 變頻改造前后輸入側(cè)電氣計(jì)量結(jié)果
羅茨風(fēng)機(jī)變頻改造前后的有功功率差△P=
380—210=170kW，變頻器自身?yè)p耗2％，實(shí)際節(jié)
省的電功率為170×98％=166．6kW，實(shí)際節(jié)電率
為166．6／560×100％=0．298×100％=29．8％。
改造后的功率因數(shù)cos西=0．97，無(wú)功功率
52．6kVar，遠(yuǎn)小于改造前的411kVar。
生產(chǎn)負(fù)荷的調(diào)整是化工生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行經(jīng)常面
臨的問(wèn)題，盡管可以采用更換低功率電機(jī)等其他
方法，但對(duì)于如此高的節(jié)電率，變頻技術(shù)在節(jié)能和
調(diào)整負(fù)荷方面是具有顯著優(yōu)勢(shì)的。
4 結(jié)束語(yǔ)
此次對(duì)煤氣機(jī)羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造后，提
高了功率因數(shù)，降低了無(wú)功功率，提高了節(jié)電率。
同時(shí)，羅茨風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，減少了對(duì)電網(wǎng)的沖
擊。轉(zhuǎn)速降低后，電機(jī)和風(fēng)機(jī)的使用壽命得以延
長(zhǎng)。變頻器投入運(yùn)行后，副線調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，節(jié)電效
果與變頻改造后電機(jī)輸入側(cè)電度計(jì)量較為接近。
參考文獻(xiàn)
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鑄造裝備與技術(shù)，1996，(6)：41—42．
(收稿日期：2016-11-25，修回日期：2016，12-22)
萬(wàn)方數(shù)據(jù)

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