安全保障直到风机叶片顶端

newmaker    来源：MM现代制造

为了防止在电网忽然断电时对重要的设备零部件造成损伤，采用分散式配置的供电电源。例如,工厂通风设备，在风力发电设备中使用的就是DC-USV供电方式，以保障在电网忽然断电时，风力发电设备的各个部分仍然能够正常工作。 能源价格爆炸般地上涨，CO2的排放，温室气体......天天的生态和可再生能源的新闻和报道中都少不了这些内容。人们已经充分地熟悉到：应该尽一切努力来节约能源，公道的进步未来的能源使用量。为保证未来世界有一个美好的生存环境，利用可再生能源来满足能源增长的需求，是一种非常有益的解决方案。在德国，风力发电的发电量占地区性发电能力的74％左右。在过往的十年里，这些地区的风力发电事业有了飞速的发展，在进步风力发电效率方面的投资一直保持着很高的水平。在保障风力发电设备的安全性方面，人们也做了很多努力。 现在，表示故障报警的指示灯也越来越多地采用LED（发光二极管）来制作了。与传统的氙气指示灯相比较，这种LED报警灯有很多优点。例如：在发光强度相同的情况下，它所消耗的电力较低，更加坚固耐用，具有更长的使用寿命。 用于风机叶片顶真个指示灯 Burg市Spreewald区的高压灯具生产厂是一家报警灯具的专业生产厂，能够提供成套的报警灯具产品。这家具有创新精神的企业，研发生产了一种能够在风机叶片顶端使用的LED报警指示灯，这是一种体积很小的报警指示灯，同样也消耗很少的电力。另外，它对四周居民的灯光干扰也减少到了最低的程度。在大多数国家和地区里，最常使用的是申请了专利保护的AOL303系列的中等功率报警指示灯（图1），这种故障报警灯安装在风力发电设备的塔舱上，其控制系统位于塔舱内的电气控制柜中。 图1 AOL303系列的中等功率报警指示灯 为了保障在出现故障的情况下，例如在工作电压下降的情况下，能够为故障报警灯连续供电，在电气柜中安装了西门子公司生产的Sitop系列的DC-USV供电控制模块。它能保证报警灯在断电的情况下仍然连续工作几个小时，为其提供24V的工作电压。经内部集成的报警触点，可以把出现的故障信息发送到上一级主控系统之中。 供电控制模块保障连续供电 DC-USV模块多种多样的保护和监控功能，保障了风力发电设备能够安全可靠的工作。例如，时间间隔为20s的工作性能检测。若蓄电池电路出现断路，就会马上发出报警；并同时经LED报警指示灯发出灯光报警信号。通过报警触点和LED，能够在蓄电池充电量大于85％时发出信号。这一信号对于重要的风力发电设备部件，也就是那些在启动过程中尽不答应断电和停电启动的重要部件的安全保障有着重要意义。在电网断电的情况下，DC-USV模块保障了连续可靠地过渡到由蓄电池供电（图2），微处理器控制的蓄电池治理系统保障了蓄电池始终有最佳的充电状况。快速的充电速度、柔和的涓流充电都保障了蓄电池有着极高的可用性能。 图2 在电网断电的情况下，DC-USV模块（右上角）保障了连续可靠地过渡到由蓄电池供电 另一个非常特别的功能就是：对蓄电池的老化状况进行监控。而蓄电池的老化状况与多种因素有关，例如充放电的循环次数，环境温度或者其他的不同原因。因此，蓄电池的控制系统会有规律地按照一定的时间间隔，对蓄电池的老化情况自动进行检测。若这种测试出了题目，系统也会向用户报警，使得用户能够适时地更换有题目的零部件。 “这种多方面的全面监控和这些功能的可靠性，保障了在断电风险时能够连续地为故障报警提示设备供电，从而有效地避免了我们承受不起的风力发电设备因启动电力不足而引起的故障。”高压灯光技术部分领导人Bernd Ballaschk先生说道。借助于这种模块紧凑的结构和体积，以及简单快速、符合DIN标准的卡槽式安装方式，使该模块能够在狭小的电气控制柜中占据很小的一部分空间。 该模块由Sitop-smart系列的低级触点处得到工作电压，这一仪器能够在电网供电波动较大的情况下，保证稳定地提供LED工作所需的24V电压。这是保障LED前端供电设备使用寿命长的一个重要基础，也是保障整个LED系统能够在故障报警指示灯系统中长期、可靠工作的基础。利用这种方式，保障了整个故障报警系统的工作性能。在分散式配置、尤其是在工作电压不稳定的电网系统中，Sitop系列的DC-USV模块的工作可靠性已经经受了多次考验。 在投进未几的用度之后，就可以保障风力发电设备的安全了。这是一个小小的进步，但却是非常重要的一个进步，推动了经济的风力发电技术的进步。 西门子的DC-USV系列产品 除了DC-USV模块以外，西门子公司生产的这一系列产品还有额定电流为15A和40A的产品。可选配置包括USB接口；在6A和15A模块中，还可以选配串行口。其内置的软件工具可以实现对状态数据的评估。与其配套的蓄电池可以选择1.2～12Ah的品种规格，其中包括免维修的耐高温蓄电池（工作温度至60℃）。 计划生产的新产品为Sitop UPS500型带电容器的免维修型蓄电池。由于大容量、无气味的电双层电容器在高温下也有着很长的使用寿命，从而保证了可靠的供电。额定电流15A的DC-USV模块既有安装在电气柜中的类型，也有具备安全防护级别IP 65等级的类型。

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收录时间:2011年01月29日 18:36:11 来源:未知 作者:

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一、引言　　
　　　　在水泥行业，由于电费的本钱已成为原材料本钱，人工本钱之后的第三大开支；在用电紧张的今天，节省电费已成为企业经营者考虑的一件大事；而水泥厂的立窑风机是水泥厂的重要设备之一，也是主要的耗电设备之一。立窑风机的容量是按照机械立窑最大的设计产量来选型的，且留有一定的余量。在使用中，立窑风机长期固定在最大的转速下运行。由于季节、昼夜和生产工况的变化，机立窑的实际风量需求在尽大部分时间内远比设计负载低；在转速固定的情况下，当立窑风机的风量过剩时，只能通过旁透风管排放掉(或控制风门的进风量)，这样就造成立窑风机功耗的严重浪费，故对立窑风机进行变频节能改造具有一定的现实意义。
　　　　
　　
　　　　二、变频节电原理
　　
　　
　　　　对于风机来说，风量Q与转速n成正比，风压F与转速n的二次方成正比，而轴功率P与转速n的三次方成正比（见表1），从表中我们可以看出上述几个量的变化关系：
　　表1
　　　　
　　
　　转速n风量Q频率风压F轴功率P
　　10010050100100
　　9090458172.9
　　8080406451.2
　　7070354934.3
　　6060303621.6
　　5050252512.5
　　显然，变风量控制系统的节能效果是十分突出的，请见图2的比较曲
　　图2节能效果图
　　从上面的图表中可以明了，当风机效率一定，调节风量微小的变化时，转速可成比例下降，则风机的轴功率成立方关系下降。在满足工艺要求的条件下，若风机转速有富余10，将可节省电耗27.1,若风机的转速富余20，将可节省电耗48.8。由此可见，风机、水泵类负载，其节电效果将是非常明显。
　　　　三、立窑基本参数和工作原理
　　　1、窑炉的基本参数
　　　1）机械立窑参数
　　　1、规格：（窑径×高度）2.0×8.5,2、年产量：普通水泥5～7万吨
　　　3、喂料方法：单嘴布料溜子11KW，4、溜子回转速度：6.48转/分
　　　5、塔篦子形式：整体双偏心，6、塔篦子转速1.2～12.2转/分,
　　　7、传动方式：中心传动，功率15KW，8、料封形式：垂直管料封，
　　　9、出料粒度：不大于100毫米
　　　2）风机参数
　　　风机功率：132KW，额定电压：380V，额定电流：245A，转速2980转/分，
　　　运行电流：120A～180A；风量：12776m3/h；风压：21995Pa；起动方式：△/Y
　　　2、机立窑烧成工作原理
　　　　由料斗提升机将配置好的生料加一定比例的水，送至成球机成球，然后由布料器匀均地施进窑炉中，园球状的生料颗粒由底部的离心风机送风在窑炉中部充分燃烧，到窑炉底部冷却后，由塔篦子旋转，将烧好的熟料下到漏斗中，经适量喷水，经熟料破碎机后进进下道工序。由此可见，机立窑风机的配置的好坏直接影响到水泥的产量，故此，很多水泥厂厂家在风机上做文章，加大电机功率，加大风量与风压，往往适得其反。
　　　　从整个立窑系统装机的设备功率来看，罗茨风机电机功率为132KW，是整个机立窑系统装机功率的一半，对煅烧来说是一个用电较大的设备。它的改造成功将对厂家有较深远的意义。
　　　　四、用户对变频节能改造后功能的要求
　　　a)要求变频器的跟随性能好，质量稳定可靠，故障率低。
　　　b)要求壹台变频器可两地操纵（也就是提供两块操纵面板），一块用延长线联结至窑面上，替换原操纵系统；该块操纵面板可以任意设定、修改参数，根据生产情况任意调节风量大小，能控制变频器的启停。另一块操纵面板必须放在有人值班低压配电室内，只提供运行参数监视和开启、封闭变频器，不能设定参数和修改参数，不能调整风量的大小。
　　　c)在窑面和低压配电室两处都必须安装应急紧急停车按钮。
　　在用风量较小的情况下，必须保证电机的温升和电机的噪声不得超过答应的范围
　　　　五、立窑风机变频调速'>调速节能改造方案设计
　　　1）根据现场情况和用户的要求，我们设计安装一台品质优良、性能稳定可靠的平方转矩（风机水泵型）威科变频器，其型号为VEC―V6―132F3，容量为132KW；并联在原风机起动柜主回路电路中，并和原主电路做成安全电器互锁；对立窑风机进行变频节能控制，具体的控制频率，由窑炉操纵员工根据实际生产工艺和窑炉的煅烧情况，通过控制变频器面板上的上、下键操纵，就能控制窑炉风量的大小。从而放弃了立窑风机过往传统的控制方式，改造成了目前调速'>调速效果最好、节电效果最佳的变频调速。
　　　2）在变频器的硬件上加装一路（显示面板）牛脚插痤，制作成两路面板控制；键盘和牛脚插座之间用一条50米长的屏蔽线联结，以满足用户的要求。保存原风机窑面和值班室两处的紧急停车按钮，在空开和变频器之间的主电路中，增设交流按触器。用钢材把原放风阀封牢。变频改造后要依次公道调节每一个窑炉风腰的开度。
　　
　　
　　　　　　
　　
　　
　　
　　　六、变频参数的设定
　　变频器安装完毕后，必须对变频器的参数进行公道的设定，有些参数和设定，将直接影响变频器的运行，导致电机不能启动，造成工程改造的失败。所以在设定时要耐心细致，使参数设定和电机匹配。下面的参数是根据煅烧工艺和窑炉操纵工现场试运行确认的参数。仅供大家参考。
　　
　　基本参数
　　
　　
　　序号功能描述设定值　备注
　　1控制方式键盘调速键盘运行
　　2上限频率50HZ
　　4加速时间112
　　5减速时间80
　　6转矩提升17
　　7载波频率5
　　9上升/下降控制有效
　　10自由停车功能有效
　　11电流限幅功能有效
　　
　　　　七、立窑风机变频改造中留意事项
　　　　1）面板控制方式应置为用键盘的（上）或（下）键调节风机的风量较为公道，由于窑面的工作环境较恶劣，假如用电位器调节，天永日久地往返旋转，会使电位器接触不良，造成电机电流波动很大；笔者经过很多家水泥厂的实践证实，键盘（上）、（下）键控制优于电位器控制。
　　　　2）变频器的停车方式设定为自由停车。由于风机是大惯量负载，若加减速时间设定过短，在加速时过程中轻易会出现过流、过载，在减速时轻易出过电压保护，但设定时间过长，会导致风量调节缓慢，跟随性能会变差，使系统易处在短期不稳定状态中，有时满足不了窑炉生产的要求。因此，在满足变频器正常运行（不跳故障）的前题下，尽量把加减速时间设定公道。
　　　　3）在变频器的输进和输出加装零序电抗器，以减少谐波的份量，以进步变频器的功率因数。
　　　　八、变频改造后的节电效果
　　　　为了了解应用变频调速技术后产生的节电效果,铁皮厂房通风降温，我们和厂方一起做了在相同工况条件下的节电效果测试，具体原始数据如下：
　　
　　　　8月31日（24H）9月1日（24H）9月2日（24H）9月3日（24H）9月4日（24H）9月5日（24H）9月6日（24H）
　　工频运行2640。2720。2680。2688。2656。2704。2712。
　　变频运行2240。2280。2264。2248。2224。2256。2232。
　　节省用电400度440度416度440度432度448度480度
　　
　　　　从上面数所可知立窑风机天天均匀节约电费436.5度；按厂家提供的数据，水泥厂立窑风机全年运行　10个月（即300天计算）,电价每KW.h为0.50元，则全年节约电费为：
　　　300天×436.5度×0.50=65,475（元）
　　　此后该项目每年可为厂家节约电费6.5万元，经济效益非常显。
　　
　　　　九、本系统的特点
　　　1）采用节能单机控制，根据生产的实际需要通过调节风机的转速调节送风量，在满足使用要求的条件下达到最大限度的节能。
　　　2）实现了风机的高效调速，调速平稳、精度高，调速过程中转差损耗小，由于降速运行和软启动，使电机启动电流大大减小，起动时定、转子消耗减少，对延长电机寿命十分有利。
　　　3）先进的设置监控及调节功能改善了系统运行特性，使系统操纵更简便。
　　　4）系统具有过载、过流、过压、短路、欠压保护措施，使系统的运转率和安全性、可靠性大大进步，有效地防止了喷窑的发生。
　　　5）运用威科变频器最大特点就是电机在低频运行时，不发生振荡现象。
　　结束语
　　　　在风机水泵上采用变频调速技术不仅调速性能优越，而且节能效果十分明显；随着变频器制技术的不断成熟和发展，变频器价格不断下降，我们相信所有的水泥厂立窑风机都会改造成用变频调速来控制。
　　
　　
　　

威科达VEC变频调速器在风机上的应用
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收录时间:2011年02月16日 04:53:19 来源:中国电力技术资讯 作者:

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