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智能化节电设备在高炉助燃风机系统中的应用

更新时间:2009-03-28

0 引言

在炼铁企业中,有大量的风机类设备在使用。通常工业上使用的许多风机的拖动电机处于恒速运转状态,而生产中的风、水流量要求处于变工况运行状态;还有许多企业在进行系统设计时,容量选择得较大,系统匹配不合理,往往是“大马拉小车”,造成大量的能源浪费,增加了单位的电费支出。

近几年,随着电力电子技术微电子技术和信息技术的发展,变频技术日臻完善,变频器件的寿命不断提升,变频设备逐渐成为节能的主力军。尤其是国产化进程的快速推进,使得智能化节电产品备受国内工业企业的关注。

1 智能化节电设备的节能原理

以国产LPL智能化节电设备为例。其原理是在变频器的基础上,依据计算机模糊控制理论,开发出具有自主知识产权的优化控制软件。设备根据系统的实际运行状况和设定情况,自动地检测变频器、电机、负载的运行曲线和各种复合信号,及时进行分析、运算,使三者的运行曲线均达到最佳,并对其进行实时优化控制,确保在满足原系统工作需要的前提下大幅度提高系统效率,最大限度地节能降耗。

1.1 系统部分

LPL智能化低压节电设备主要由信号采集系统、电源系统、数据处理系统、控制系统、操作及显示系统等功能模块组成。主板控制器根据采集的数据和设定数据进行对比运算,从而得出系统的最佳工作状态,控制变频器按照计算数据运行。系统组成如图1所示。

  

图1 LPL智能化低压节电设备系统图

1.2 软件部分

LP控制软件是依据计算机模糊控制理论开发的,具有多点检测运行系统数据,并实时进行运算和调节,确保系统始终在最经济状态下运行。

采用主轴因素法(principal axis factoring)提取因子,同时考虑到因子之间的相关性,因此在旋转时采用直接斜交旋转法,参考碎石图,提取2个因子。分别删除在预期因子中载荷都小于0.3以及双载荷的条目,最后量表包括6个条目,各因子所包含的具体条目如表3所示。两个因素能解释总方差的63.03%。

目前,一般的变频节电产品都是采用检测系统信号,采用PID仪表调节,转换出4~20 mA信号给变频器,控制变频器的输出频率,使变频器在一定频率范围内进行调节,其运行曲线如图2所示,近似正弦方波,即当检测信号高于设定值时,变频器就输出高频率,当检测信号低于设定值时,变频器就输出低频率,造成变频器输出频率忽高忽低;对于水泵系统,造成管压波动,水锤现象;对于风机系统,造成风量突变,叶片惯性效应(倒送电),形成过压保护。

  

图2 采用普通PID控制运行曲线

图3所示为一种理想的变频运行模式,即当检测信号接近设定值时,就让变频器开始调整输出频率,而且采用平滑曲线运行,也并非在最低或最高频率运行;LP控制软件可优化变频器,提高变频器的效率;同时在不影响系统运行时,使变频器运行更稳定、可靠;进一步分析系统运行的周期,解决系统的滞后性。以冷却水泵为例,一般检测信号取在系统总管道上,也有取水泵出口信号。严格来说,检测信号应该取冷却塔的出口温度或取在被冷却物体出口温度,但有时是条件不允许的,即便能做到,还存在信号反馈的滞后等因素。该软件核心技术能达到风机系统的智能化管理和自动化控制,最大限度地提高电机的运行效率。

  

图3 采用高效模糊控制运行曲线

1.3 节电原理

风机水泵类拖动控制系统在设计与使用中,均按设计的最大需求来运行,基本是按额定功率来运行的,大部分时间未处于满负荷状态下运行,调整方式采用挡板、节门、回流、启停电机等方式控制,无法形成闭环控制。

当电机转速n1n2时,QHP大致变化关系为

Q2=Q1(n2/n1)

H2=H1(n2/n1)2

P2=P1(n2/n1)3

由上式可知,流量与转速的一次方成正比,压力与转速的二次方成正比,轴功率与转速的三次方成正比。故采用变频器控制风机、水泵类负载时有一定的节电空间。但是由于采用变频器控制负载时没有综合考虑电机和变频器的效率特性曲线(见图4),变频调速时电机和变频器往往没有工作在最佳效率点上,即变频器、电机、负载三者无法有机结合并运行在一个最佳工况点上,因而节电效果不理想,并出现降速不节电的情况。图4中三条曲线分别代表变频器、电机、水泵在某一时刻的运行曲线。

从模型的角度上而言,预测模型由d维参数x决定。高斯过程回归是贝叶斯无参数框架的核方法[11],对任意输入向量x,x′∈Rd,高斯过程可以定义为:

  

图4 变频器、电机、负载某一时间段的运行曲线

LPL智能化节电设备控制软件是在变频器的基础上,结合大量客户的实际运行数据,依据计算机模糊控制理论,开发出的具有独立专利技术的优化控制软件。其根据系统的实际运行状况,自动检测变频器、电机、负载的运行曲线和各种复合信号,及时进行分析、运算,使三者始终在一个最佳效率区间内运行,这个区间也就是图4中的阴影区域,确保在满足系统需求的前提下大幅度提高系统效率,尽可能地降低能耗,成功解决了普通变频控制系统中普遍存在的电机、负载(风机、水泵等)效率低下、“降速不节电”的难题,最大限度地保证变频器、电机、负载在高效状态下运行。

2 高炉助燃风机应用LPL智能设备节能改造设计

2.1 设备使用情况

以金鹏电厂发电车间动力系统的锅炉风机使用为例,现场勘查设备使用情况如下:

我常说他有“选择障碍”,凡事儿只要有两个以上的选择他就乱了,来回权衡,举棋不定。比如当年我们一块儿去东四看电影,那时候还不讲究对号入座呢,我是看见有空座位就坐下不动了,他不行,看见有空位先坐下,然后观察周边,一旦发现更好的位置就要换过去。

本文中,提出了一种能够有效降低细胞光毒性、动态追踪并且精确量化三维细胞牵引力的3D-TFM方法。该方法将生物相容性的聚丙烯酰胺水凝胶作为细胞黏附和迁移的基底,然后在凝胶基底的表面修饰单层荧光颗粒作为人造散斑追踪细胞的运动,采用激光扫描共聚焦显微镜(Laser Scanning Confocal Microscope, LSCM)延时采集荧光颗粒的三维位置信息,并采用基于二阶形函数的数字体积相关技术计算位移场,根据基底材料的弹性模量和泊松比以及弹性力学基本理论[33],由位移场得到应力场。

(1)锅炉送风机。配备1台110kW的电机,电机型号Y315S-4F1,额定电压为380V,额定电流为205.5A,额定转速为989r/min。电机的启动方式为直接启动。

(2)运行情况。运行电流125A,风门开度50%左右,运行压力6.66kPa,压力要求最小不能低于2kPa。

看到部分农产品因销售和运输困难,导致“增产不增收”的窘状,服务团提出要加快农产品冷链物流产业发展,提高宜章农业的抵抗风险力。为此,宜章县委、县政府专门出台了《关于加快发展现代服务业的实施意见》,突出做好京港澳高速公路宜章服务区现代物流园建设,打造湖南农产品冷链物流品牌。

(3)锅炉引风机。配备1台160kW的电机,电机型号Y315S-4F1,额定电压为380V,额定电流为310.5A,额定转速为740r/min。电机的启动方式为直接启动。

(4)运行情况。运行电流266A,风门开度60%左右,运行压力6.66kPa,压力要求最小不能低于2kPa。

2.2 节能分析

2.2.1 运行分析

功率范围:低压15~630kW;

现场风机的开启、运行完全靠值班人员人工调节风门挡板的大小来满足生产需求。电厂的风机和水泵的负荷都是随着工艺情况适时变化的,而这种适时的变化用人工调节很难实现。安装LPL智能化节电设备后,风门挡板完全打开,可根据风压信号来控制电机的转速,适时调节风机风量的大小来满足生产需求,达到智能化控制的要求。

2.2.2 电机启动分析

直接启动时电机的启动电流是额定电流的2~4倍。不但对电网造成很大的冲击,而且对电机也造成了很大的冲击,增大电机的磨损,缩短电机使用寿命,增加了电机的维修成本,同时也增加了耗电量。安装使用LPL智能化节电设备具有平滑软起动功能,减少对电网的冲击,降低电机磨损。

2.3 系统改造的原则

输出频率:低压0~60Hz;

2.4 控制对象

锅炉送风机:配备1台110kW的电机,电机型号Y315S-4F1,额定电压380V,额定电流205.5A,额定转速为989r/min。电机的启动方式为直接启动。

锅炉引风机:配备1台160kW的电机,电机型号Y315S-4F1,额定电压380V,额定电流310.5A,额定转速为740r/min。电机的启动方式采用直接启动。

2.5 设计方案

结合金鹏电厂的实际情况,我们选用智能化变频调速节电设备作为电机系统节能改造的主要技术设备,其核心是智能化控制变频调速软件及谐波治理技术。

间歇过载能力:120%持续时间1min;

发电车间锅炉送风机安装1台132kW LP牌低压智能化节电设备,型号LPLT-380-10-132A,控制1台风机运转。

“用文化管理,统一理念;用制度管理,规范行为;而以人为核心管理,方能立足根本。”中国医科大学附属盛京医院(以下简称“盛京医院”)党委书记赵玉虹一语道中管理玄机。

高峰期(7月-9月):中央空调会开6~7台风冷热泵机组,配合一次泵开启4台,二次泵开启8台,空调箱9台全部投入运转。站内维保人员依靠经验值来保证候车区温度控制在25℃~30℃范围内。为达到候车区温度要求,维保人员工作量很大,每过段时间就要测各区域环境温度,再对设备做适当调整。

2.5.2 技术特点

全部进入FAS分析总体的受试者,其人口学特征(年龄、性别、身高、体质量)、生命体征(心率、呼吸、体温、收缩压、舒张压)、病史资料(药物过敏史、合并疾病、合并用药、入组前服用治疗本病药物情况、病程、病情分类)、疗效指标的基线情况(中医单项症状、中医证候积分),3组的组间比较差异无统计学意义。FAS数据集的基本资料见表1。

LP牌智能化节电系统采用完善的谐波控制、治理技术,谐波含量远远低于相关标准。在使用中不会影响其他仪器仪表的正常运行,设备启动平稳,对电网无冲击;根据动态跟踪负载的运行曲线及系统工艺的变化适时调节变频器、负载及电机的运行曲线,使三者运行曲线更加合理,工作效率更高,功率因数提高到0.98以上;智能化控制变频调速节电设备平均节电率为20%~60%,远远高于一般变频器的节电率。

操作方式:手动,自动;

LP牌智能化节电系统采用自主知识产权的智能控制器和最先进的节能控制软件系统,操作方法十分简便,且安全可靠。低压设备安装时,保留原有工频启动设备与节电设备互为备用,当节电设备出现故障时,可切换到工频设备上继续运行,不影响正常生产。

2.5.3 技术参数

输入电源电压:低压三相AC380V±10%;

从电生理角度而言,基底下段心肌除极较晚(心室除极开始后40~50 ms)[21],而Q波从QRS波的起点开始。除极晚的基底下段(在QRS波内)使该部位心肌梗死不会改变QRS复合波的起始部位,故很难产生坏死Q波或作为镜像的V1、V2导联高R波。最终下基底段(后壁)产生的坏死向量朝向V3、V4导联,而侧壁心肌梗死产生的坏死向量朝向V1导联(图5)。

在满足用户正常经营、优质生产的条件下,最大限度地降低能耗。节电设备具有工频旁路系统,与节能运行系统互为备用,并具有远程控制和就地控制两种方式。充分利用原有空地及设施,合理配置,以降低工程费用,提高项目的经济效益和社会效益。设备按有关规范进行安装,保证设备通风良好,远离热源,避开尘埃多和湿度大的场所,确保设备寿命。

1)施肥比例失调。根据实地调查看,偏施氮肥、磷肥,轻施钾肥和中、微量元素肥的情况比较普遍,造成果园土壤养分失调,不利于产量和质量的提高。

发电车间锅炉引风机安装1台220kW LP牌低压智能化节电设备,型号LPLT-380-10-220A,控制1台风机运转。

2.5.1 设计选型

目前,我国磷复肥工业形成了独有的产业配套优势,特别是伴随复合肥发展的农化服务已成体系,这正是“一带一路”沿线国家农业发展的短板,因此国内企业应认真调研,采取横向联合协作,带动技术、装备、服务“走出去”,拓宽合作领域。此外,积极加强同国外行业协会和国际组织的交流合作,积极参与或主导国际标准的制定,提升影响力和话语权。

LP牌智能化节电系统对电机全部采用软启动技术,启动电流小于正常电流,启动过程中没有电流冲击、没有机械冲击,工作非常平稳,能有效延长电机、负载等用户设备的使用寿命。对电机过载、过压、欠压、缺相、短路等故障具有保护功能。电机运行时噪音低、发热量小,电机的使用寿命长。

冷却方式:强制风冷;

控制柜防护等级:低压IP20;

环境安装要求:室内安装,海拔1000m以下,温度-5℃~40℃,湿度≤90%,无尘埃,无强烈振动,无凝露,无腐蚀性气体。

2.5.4 安装简图

LP智能化节电设备安装如图5所示。

3 运行效果分析

邯郸金鹏电厂先后在发电车间动力系统锅炉送风机、锅炉引风机上改造安装了智能化节电设备,自动检测风机的运行情况,自动抑制变频器产生的谐波,自动运算系统所需风机的负荷,控制风机电机的输出功率,转速调节平滑,运行稳定可靠,很好地满足了系统的工艺要求,谐波率<5%,功率因数始终保持在0.98以上。经过72h的连续测试,分别得出两台风机工频变频下的实际运行耗电量,两台风机的节电率如表1所示。

  

图5 LP智能化节电设备改造安装简图

 

1 实践节电率

  

负载类型设备功率(kW)设备台数变频器型号测试时间(H)工频平均每小时耗电量(kWH)变频平均每小时耗电量(kWH)实践节电率(%)送风机1321ATV61727951.634.6引风机2201ATV6172115.278.632

4 结语

从现场运行情况来看,北京乐普四方方圆科技股份有限公司LPLⅡ-132型智能化节电设备的性能优越,实际节电效果明显,运行安全可靠,达到了智能化控制的要求,减轻了值班人员的劳动强度。LPLⅡ-132型智能化节电设备在高炉助燃风机的成功运行,证明了在风机调速应用中具有无可比拟的优越性。推广使用这种集现代先进电力电子技术和计算机技术于一体的高科技节能装置,对于提高劳动生产率、降低能耗具有重大的现实意义。

参考文献:

[1] 郭艳萍.变频器应用技术[M].北京:北京师范大学出版社,2009.

其次,阅读作为作文素材的来源,需要学生在平时课外阅读或是看到课文中的好的词语和句子时,摘抄到一个本子上,收集起来,便于使用时查找,例如“问渠那得清如许?为有源头活水来”的名诗。又如朱自清在《春》中是这么描写南方春雨的,“看,像牛毛,像花针,像细丝,密密地斜织着,人家屋顶上全笼着一层薄烟”。胸中有墨水,下笔之时才能够信手拈来、旁征博引。

[2] 北京乐普四方方圆科技股份有限公司.LP牌节电设备生产的使用手册[K].

婴儿培养箱主要是用于需要保温和隔离观察的宝宝。如早产儿、低出生体重儿(体重2kg以下的)的组织器官发育不成熟,身体各项机能不完善,体温调节能力差,容易发生感染,这时就需要在婴儿培养箱进行哺育及治疗。

[3] 耿庆鲁, 孙书会, 戚龙军.高压变频器在高炉风机上的应用[J]. 中国氯碱, 2016,1(1):19-21.

[4] 毕如男,尹同来,张岳.开关磁阻电动机调速技术在高炉助燃风机系统的应用[J].信息技术与信息化,2010(1):96-99.

 
陈冰,高勇科
《漯河职业技术学院学报》2018年第02期文献

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