高压风机变频改造方案

股票代码：0 0 2 1 6 9

河南南阳油田

高压电机变频改造节能方案

股票代码：0 0 2 1 6 9

1 项目介绍

1.1能源形势与节能

能源短缺和环境污染是人类当前共同面临的世纪性难题。据统计全球已探明石油储量只

够使用30～50年。我国自然资源总量排世界第七位，能源资源总量约4万亿吨标准煤，居

世界第三位，但我国人口众多，能源资源相对匮乏。

而作为我国在电力方面重点推广的节能技术之一的高压大功率变频调速技术，对于节能

方面有着明显的效果。我国高压电动机总容量在1.5亿千瓦以上（不包括低压电动机），大

部分为风机泵类负载，这些电动机大都由6kV/10kV驱动，它们大多工作在高能耗、低效率

状态。覆盖电力、石油、化工、冶金、制造、环保、市政等行业，其耗电量占全国总用电量

的25％左右。而水泵和风机的一个特点是负载转矩与转速的平方成正比，轴功率与转速的

立方成正比。如可根据所需的流量调节转速，就可获得很好的节电效果，一般可节电20％～50％。

1.2改造项目介绍

本方案的改造对象是河南南阳油田高压电动机负载。上述风机原先风门开度调节风量，存在着较大的能量损耗。为降低能耗以及提高贵厂自动化水平，广州智光电气股份有限公司

针对贵厂高压电机的运行数据和实际工况，同时结合我们以往节能改造工程中所积累的经验，经过我公司认真分析计算，贵厂以下设备进行变频改造将具有较显著的经济效益。

负载描述：

电机铭牌参数负载参数

安装调节方式电机型

号

Y450-4 负载型号SFY15.5D-C4A 安装方式

额定功率

kw

355KW 负载类型引风机

流量调

节方式风门调节

额定转速

rpm

1485r/min 负载轴功率kw 269KW

额定电

流A

26A 额定流量m³/h 177503m³/h 额定电

压V

10KV 额定压力Mpa 4582Pa

功率因

数0.865

负载效率84%

股票代码：0 0 2 1 6 9

防爆要

求

防爆等级IP23 现场照片环境温

度

夏季40℃现场噪音db 安装位置

泵或风机的实际运行参数

工况1 流量/阀开度28% 压力电机电流7A 年运

行时

间

7900h

工况2 流量/阀开度压力电机电流运行时间

工况3 流量/阀开度压力电机电流运行时间

一、直接节能收益：

根据参数表运行参数及工况计算，引风机原运行功率约285KW，节电率约35%，单位时间节电功率约30KW,年节电量约30KW*7900H=237000KWH,按电价0.5元/KWH计算，年节电费约11.85万元！

配套变频系统型号和外形尺寸如下所示：

适配电机： 355kW 10KV 长深高重量

旁路方式配置型号（mm）(kg)

手动

Zinvert-A8H450/10B 3500 1580 2650 3192

自动4000 1580 2650 3492

布局要求：

四面到障碍物的距离（mm）

旁路方式前后左右顶

手动1000 1000 800 800 ＞300

自动1000 1000 800 800 ＞300

二、间接效益

1、变频改造后，实现电机软启动，启动电流小于额定电流值，启动更平滑。

2、电机以及负载转速下降，系统效率得到提高，取得节能效果。大大减少了对设备的维护量，节约了人力物力资源。

股票代码：0 0 2 1 6 9

3、由于电机以及负载采用转速调节后，工作特性改变，设备工况得到改善，延长设备使用寿命。

4、功率因数提高到0.95以上，不仅省去了功率因数补偿装置，而且减少了线路损耗。

5、厂房设备噪声污染将降低。

6、提高整个系统的自动化水平和工艺水平。

7、节能减排，减少了温室气体的排放，保护了环境。

8、负载改变频后，由于变频器采用单元串联移相技术，因此在理论上可以消除35次以下谐波。由于实际制造工艺的限制，网侧电压谐波总含量可以控制在2％以内，电流谐波总含量小于2％。延长了设备的使用寿命。

9、变频输出采用PWM技术控制，输出电压波形基本接近正弦波，谐波总含量小于2％，上述指标均满足IEEE-519国际电能质量谐波标准要求。延长了电机的使用寿命。

有关本次节能报告的详细技术方案附后。

股 票 代 码：0 0 2 1 6 9

2 变频改造节能分析

2.1 变频调速节能原理

从流体力学的原理得知，使用感应电动机驱动的风机、水泵负载，轴功率P 与流量Q ，扬程H 的关系为：H Q P ⨯∝

当电动机的转速由n1变化到n2时,Q 、H 、P 与转速的关系如下:

12

12n n Q Q ⨯

=

(1)

2

1212⎪

⎪⎭⎫

⎝⎛⨯=n n H H (2)

2p =1p 3

1

2⎪

⎪⎭⎫

⎝⎛⨯n n

(3)

可见流量Q 和电机的转速n 是成正比关系的，而所需的轴功率P 与转速的立方成正比关系。所以当需要80％的额定流量时，通过调节电机的转速至额定转速的80％，即调节频率到40Hz 即可，这时所需功率将仅为原来的51.2％。

如下图所示，从风机、水泵的运行曲线图来分析采用变频调速后的节能效果。

调节前管网特性

调节后管网特性

扬程H

H2

H1

B

A

Q2

Q1

n1

n2

流量Q

HB

D e l t (P )

C

O

风机、水泵的运行曲线图

当所需风量、流量从Q1减小到Q2时，如果采用调节阀门的办法，管网阻力将会增加，管网特性曲线上移，系统的运行工况点从A 点变到新的运行工况点B 点运行，所需轴功率P2与面积H2×Q2成正比；如果采用调速控制方式，风机、水泵转速由n1下降到n2，其管网特性并不发生改变，但风机、水泵的特性曲线将下移，因此其运行工况点由A 点移至C 点。此时所需轴功率P3与面积HB ×Q2成正比。从理论上分析，所节约的轴功率Delt(P)与