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变频调速在风机泵类机械中的节能应用


变频调速在风机泵类机械中的节能应用
苏州起重机械厂 周兴万

〔    :本文分析了变频调 摘要〕 速在 风机泵类 机械中 的节能应用,最后给出了实际效果 〔    关键词): 变频调速 风机和泵类机械 节能 一、    风机泵类节能在国民经济中的意义 节约能    源是我国经济发展的长远战略 方针。 改造高耗能设备是节约能源的一项重要措
施。风机 和泵以及拖动它们的电动机,是我D通用 的耗 电设备,它们数量众多,耗电最 I

巨 大。国家 经贸委调查表明:我国现有风机、 水泵30万台, 年耗电量占全国电最的 8 0
3 ,其 中有相当一部分K机、水泵设备陈I.运行 效率低 ,侮年浪 费电力达30 0 f l 0亿度 。 山此可 见,开展风机、 泵类 节能在 国民经济中具有 卜 分重要的意义。 二 、变频调速在风机 、泵类机械 中的应 用    风机    、泵类机械 的风最、流最,过 去很 少有采用转速控制方式的,多是山鼠笼式异步 电动机拖动,进行恒速运 转,.需要调节 风最 ,流最时,实际采用的办法是调节档板 或 1   节流 阀,这种控制虽 然简单,但 从节 省能源的观点看,是很不经济的。 风机    、水泵的转速 与流 量、风压或扬程 、如功率的关系如表 1 所不。 表1        风机、水泵的转速与流最、风压或扬程 、轴功率的关系

转速n ( %) 流最Q ‘ %)
1 00 80 70 50 40

风压或扬程H 〔 %)
I 阅

轴功率P( %)
l 00

1 加 s o
7 0 5 0 40

6 4
4 9 2 5 1 6

5. 12 3. 43
1 5 2. 64 .

山   1 表 可见交流电机调速驱动用于变负苛的 风机、 水泵, 可比阀门档板节流方法节约电
能。

71

变频调速是交流电    动机 调速方式中最理想的方案。过去曾因为 受调速用变频器的价格、 运行可靠 性、容量等因素的限制,一直浅有得到广泛应用。近年来,随着半导体器件与控 制技术的 迅速发展,使变频器的价格不断降低,运行可靠性不断 增加,并向大容最发展, 在许多 丁业领域中得到应用。 采用变频    器对风 机、 泵类机械进行 转A控制调节 风量、 流量的 方法, 对节 约能源, 提高 经济效益具有重要意义。 三、风机、泵类的节能能电分析    风机和泵类机械其结构、工    作原理 基本相同,因 此只以 风机为例说明。


风    风量 转 成正 例Q0 而 功 与 速的 次 成 例 p ) 变 机的 与 速 比 (0 ) 轴 率 转 三 方 正比 〔 - ' 频 n , n,
器的压频特性(/ 可以 yF ) 在很大范围内进行调整。 在整个调速范I内,工频以 t s 上为 恒功率 输出,以下为 恒转矩输出,而风机的转 矩与转速的二次方成正比(- , ( n 对变频器的恒转 T ) 矩输出 区域, 可以 方便地调整特性,适庄风机的负载 特性。 1 风机的节能原理    、 采用    变频器 对风机进行转速 控制属于减少空气动力的节电方法,它和调节风门 控制风量 的 方法比 较, 有着明显 的节电 效果。 山图一,可说明    其节电原理。图 中,曲 ( )为电机在恒速下风 线 1 压一一风量(-) HQ 特 性。曲 ( )为管网风阻特性 ( 线 2 风门全开) 。假设风机在设计 时工 作在A点 效率 最高, 输出 风W l 0%。 为1 0 此时轴功率 1 1 H 的 N 与Q ,  乘积面积A 1 1成正比。 1 H0 Q 如果生产T 艺要求,y 5 风量需从Q 减少到 2 l Q 时,如9)调节风门 f 方法相当于增加管网阻力,使管网 阻 力特性变到曲线 ( ),系统山原来献工况点A 3 变到新的T况点B 运行。 从图中 看出, 风压反而增加, 轴功率与面积B 2Q 成正比,显 H 02 然减少不多。 如果采用变频器转速控制
方式 ,风机转速 山n 降到n ,根据风机参数的比例定律,画出转速n下的风压一一风最( ( 2 2 H



-) Q*性如曲 ( 所示。可见在满足同 线 4) 样风量Q 的 2 特况下,风压 3 H 大幅度降低, 功率 N 相当于面积C 3Q )  显著减少。节省的功率损耗△N p " 与面积B 2 3 3( H0 2 }J i f 5 = H  Q HHC
成正 比,节能的经济效益是 卜 分明显的。
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2 、节能的 近似计 算
如 图二,风机的轴 功率风 量关系(- =图中风机恒速 ( 10 运转 ,用关 闭风门控制风 4 PQ n 0 %) - .

时, 轴功率和风量关系曲 线近似如曲线 2 用变频器控制 () 。 转速方法来获得一定风 最时, 轴功率和轴风量关系曲 线如曲 1 线‘所示。 ) p%) 才 州,

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从图中可见,曲 2    线(关闭 ) 风门控制风R  即使风门全闭,风最为零, tr I, - 此时 仍需约4 (
%轴功率. 曲线() 2用风量的A数表示    1 () . 

入) H   P 呀 …‘ 线( 1 = . 曲 、 )
P2=H04 . …    P (. 0 Q) … 曲线() () +6 2

APP2P ) H(4 . Q)  )    (- I P ( . 0 Q-'(W = )( = 0 + 6 K
即为节能 效果 。图( 中的阴影为节能区域 .    ( 2 ) ,

例:    风最为 0 时 8%

P P 0'.2H  线 1    x =5 P . 曲 ( I H 8- 1 . = .0 . … )
P= (A 0 Q)0 8 H二 曲线()    H0 +. =. P 2P 6 8 2 AP 2P =. P - 52H 0 6 P    P-10 8H .1P = . 8H = 8 0 3

可以    计算各种风最时 平均节能为 .P . 0 1  4H 经实侧证明    平均节能可达到4%左右。只有在5H 全 0 0Z 风最 输出时.变频器本身有些损 耗,此工频电 派时 输入 功率 略大些, 此时应将风机变频器 转为工 频电 源直 接供电驱动。
四 、实际效果   

我们采用姚 频器、压力    尤变 传感器及不等 容最水泵组组成一个恒压供水系统, 对I ‘ 热处 理车间供水, 一 既保证了 供水, 又节省了电能. 经实侧年节电率为34 通过节电节水一 5 %. .
年内收网全部投 资。 妨织、    印染等行业采用变频调速控制风机 和泵类机械 ,不 公能 获得节能效果 ,而且使 用 变频器能 很方便地实现平淆的无级调整,准确控制风最 、流最 .来满足工艺要求 。

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