風機水泵變頻調(diào)速節(jié)電原理

　　1 、風機水泵控制設備現(xiàn)狀

　　在各種工業(yè)用風機、水泵中，如鍋爐鼓、引風機、深井、離心泵等，大部分是額定功率運行，風機流量的設計均以最大風量需求來設計，其調(diào)整方式采用檔板，風門、回流、起停電機等方式控制，無法形成閉環(huán)控制，也很少考慮省電。水泵流量的設計同樣為最大流量，壓力的調(diào)控方式只能通過控制閥門的大小、電機的啟停等方法。電氣控制采用直接或 Y-△啟動，不能改變風機的轉(zhuǎn)速，無法具有軟啟動的功能，機械沖擊大，傳動系統(tǒng)壽命短，震動及噪聲大，功率因數(shù)較低等是其主要的難點。

　　2 、變頻調(diào)速的節(jié)能意義

　　風機水泵類負載多是根據(jù)滿負荷工作需用量來選型，實際應用中大部分時間并非工作于滿負荷狀態(tài)。采用變頻器直接控制風機、泵類負載是一種最科學的控制方法，利用變頻器內(nèi)置PID調(diào)節(jié)軟件，直接調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速保持恒定的水壓、風壓，從而滿足系統(tǒng)要求的壓力。當電機在額定轉(zhuǎn)速的 80%運行時，理論上其消耗的功率為額定功率的 (80 % ) 3 ，即51.2%，去除機械損耗、電機銅、鐵損等影響。節(jié)能效率也接近40%，同時也可以實現(xiàn)閉環(huán)恒壓控制，節(jié)能效率將進一步提高。由于變頻器可實現(xiàn)大的電動機的軟停、軟起，避免了啟動時的電壓沖擊，減少電動機故障率，延長使用壽命，同時也降低了對電網(wǎng)的容量要求和無功損耗。為達到節(jié)能的目的推廣使用變頻器已成為各地節(jié)能工作部門以及各單位節(jié)能工作的重點。因此，大力推廣變頻調(diào)速節(jié)能技術，不僅是當前企業(yè)節(jié)能降耗的重要技術手段，而且也是實現(xiàn)經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變的必然要求。

　　3 、風機變頻調(diào)速節(jié)能原理

　　當風機的轉(zhuǎn)速從 n l 變?yōu)?n 2 時， Q 、 H 、 P 大致變化關系為：

　　Q 2 =Q 1 (n 2 /n 1 )
　　H 2 =H 1 (n 2 /n 1 ) 2
　　P 2 =P 1 (n 2 /n 1 ) 3

　　Q -風量? H -風壓? P- 風機功率

　　由上式可知風機 ( 或水泵 ) 流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，而軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。因而，理想情況下有如下關系：

　　1)、由上表可見：當需求流量下降時，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速可以節(jié)約大量能源。例如：當流量需求減少一半時，如通過變頻調(diào)速，則理論上講，僅需額定功率的 12.5% ，即可節(jié)約 87.5 %的能源。如采用傳統(tǒng)的擋板方式調(diào)節(jié)風量，雖然也可相應降低能源消耗，但節(jié)約效果與變頻相比，則有天壤之別。

　　目前絕大多數(shù)鍋爐燃燒控制系統(tǒng)中的風量調(diào)節(jié)都是通過調(diào)節(jié)風門擋板實現(xiàn)的，這種風量調(diào)節(jié)方式不但使風機的效率降低，也使很多能量白白消耗在擋板上。為節(jié)約電能，提高鍋爐燃燒控制水平，增加經(jīng)濟效益，采用風機變頻調(diào)速系統(tǒng)取代低效高能耗的風門擋板，已成為各鍋爐使用單位節(jié)能改造的重點。

　　2)、節(jié)能效果計算

　　(1) 現(xiàn)有鼓風機一臺，配用 18.5KW 風機。風量在80 % -30 %之間變化，設電機全速供風量為 Qn 空載損耗為0.1(Y 0 ≈cosnt) 每天總供風量為 60%Qn ，則全速 P p =(18.5-18.5×0.1)kw=16.65kw

　　A 、變頻時：

　　P m2 =(1.85+(60%) 3 )×16.65kw=5.45kw

　　節(jié)約的功率： P j =(16.65-5.45)kw=11.2kw

　　B 、如果電費按 0.7 元/kwh 計算，每年節(jié)約的電費：

　　11.2kw×24h×365×0.7 元/kwh=68678 元 =6.86 萬元

　　(2) 現(xiàn)有引風機一臺，配用 45KW 電機，風量在 90% -70%之間變化，設電機全速供風量為 Qn 空載損耗為 0.1(Y 0 ≈cosnt) 每天總供風量為 80%Q n ，則全速P p =(45-45×0.1)kw=40.5kw

　　A 、變頻時：

　　P m2 =(4.5+(80 % ) 3 ×40.5)kw=25.24kw ．

　　節(jié)約的功率： P j =(40.5-25.24)kw=15.26kw

　　B 、如果電費按 0.7 元 /kwh 計算，每年節(jié)約的電費：

　　15.26kw×24h×365×0.7 元 /kwh=93574 元 =9.36 萬元

　　(3) 每年總節(jié)約的電費： 9.36+6.86=16.22 萬元

　　由以上估算情況可知，七個月可收回投資。

　　4、功能與特點

　　(1) 采用變頻器控制電機的轉(zhuǎn)速，取消擋板調(diào)節(jié)，降低了設備的故障率，節(jié)電效果顯著。
　　(2) 采用變頻器控制電機，實現(xiàn)了電機的軟啟動，延長了設備的使用壽命，避免了對電網(wǎng)的沖擊。
　　(3) 電機將在低于額定轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下運行，減少了噪音對環(huán)境的影響。
　　(4) 具有過載、過壓、過流、欠壓、電源缺相等自動保護功能。
　　(5) 運轉(zhuǎn)狀態(tài)靈活多樣，可手動控制也可完全實現(xiàn)自動控制，且可與鍋爐其他自控裝置進行電氣連鎖，實現(xiàn)鍋爐的自動保護及計算機控制，不會因事故影響生產(chǎn)。
　　(6) 安裝時可不破壞原有的配電設施及環(huán)境，不影響生產(chǎn)。
　　(7) 只需調(diào)節(jié)電位器旋鈕即可調(diào)整風量，操作方便。