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風機水泵變頻控制節能
發布時間:2009-11-3 瀏覽次數:7162 [ 打印本頁 ] [返回上一頁]

一、變頻調速的節能意義

  風機水泵類負載多是根據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,由于交流電機調速很困難。常用擋風板、回流閥或開/停機時間,來調節風量或流量,同時大電機在工頻狀態下頻繁開/停比較困難,電力沖擊較大,勢必造成電能損耗和開/停機時的電流沖擊。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,當電機在額定轉速的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。節能效率也接近40%,同時也可以實現閉環恒壓控制,節能效率將進一步提高。由于變頻器可實現大的電動機的軟停、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的容量要求和無功損耗。為達到節能目的推廣使用變頻器已成為各地節能工作部門以及各單位節能工作的重點。

  一、風機的節能
  風扇、鼓風機典型的風量-壓力特性如圖一所示。通常調節風量和壓力的方法有兩種:

 。1) 控制輸出或輸入端的風門。

 。2) 控制旋轉速度。

  圖二為采用第一種方法時的特性。管道的節流阻力改變時,可以得到所需的送風特性。采用這種方式的優點是,初投資少、控制簡單。

圖4所示為采用不同的調節方法時電機的輸入功率、軸輸出η功率(即風機軸功率)與風量的關系曲線。采用不同的調節方法,電機的輸入功率(即電源應提供的功率)也不同。圖中比較了輸出端風門控制、輸入端風門控制、電磁轉差調速電動機調速控制和采用變頻調速控制的電動機的輸入功率(即電源提供的功率)與風量之間的互相關系。最下面的一條曲線為調速控制時風機所需的軸輸入功率,即電機的軸輸出功率 。其中輸出 端風門控制因其耗能大,通常很少采用,風門控制一般均在輸入端進行。圖5表示輸入端風門控制、電磁轉差調速電機調速控制以及變頻調速控制方式下將風量調至0.5時的節電情況。圖中畫斜線部分的面積表示風量調節到些0.5(pu)時節電量。變頻調速的情況,所需電源功率僅為全風量的12.5%。當然這是理想情況下得到的結果。

近年來,出于節能的迫切需要,加之采用變頻裝置容易操作,并可以實現高功能化,因而采用變頻器驅動的方案開始逐步取代風門控制的方案。圖三示出了高速情況下風機的運行特性。各圖中(pu)均表示標么值。

采用調速方法節能的原理是基于風量、壓力、轉速、轉矩之間的關系,這些關系是 Q∝n p∝T∝n² P∝Tn∝n³ (Q—風量 p—風壓n—轉速 T—轉矩 P—軸功率 )
風機的風量與轉速的1次方成正比,壓力與轉速的2次方成正比,而軸功率與轉速的3次方成正比。

  軸功率的實際值(kW)由下式給出:P=Qp/ηcηb×10ˉ³
(Q--風量 p--風量 ηc—風扇鼓風機的效率 ηb—傳動裝置效率,直接傳動為一)

圖4所示為采用不同的調節方法時電機的輸入功率、軸輸出η功率(即風機軸功率)與風量的關系曲線。采用不同的調節方法,電機的輸入功率(即電源應提供的功率)也不同。圖中比較了輸出端風門控制、輸入端風門控制、電磁轉差調速電動機調速控制和采用變頻調速控制的電動機的輸入功率(即電源提供的功率)與風量之間的互相關系。最下面的一條曲線為調速控制時風機所需的軸輸入功率,即電機的軸輸出功率 。其中輸出 端風門控制因其耗能大,通常很少采用,風門控制一般均在輸入端進行。圖5表示輸入端風門控制、電磁轉差調速電機調速控制以及變頻調速控制方式下將風量調至0.5時的節電情況。圖中畫斜線部分的面積表示風量調節到些0.5(pu)時節電量。變頻調速的情況,所需電源功率僅為全風量的12.5%。當然這是理想情況下得到的結果。

二、工業引風機改造項目

  引風機機一臺,功率30KW。

  改造要求:變頻器后可實現電動機的軟停、軟起,電動機轉速連續可調。

  三、改造方案

  根據技術要求,本方案采用變頻調速技術,可根據生產需要人工可隨時在現場、也可在電氣控制室控制,只需點動升降速按鈕或調節電位器即可調節風機轉速。系統可隨時隨意改變引風量,以適應的變化,保持風機的正常經濟運
行,達到穩定控制、方便操作、節約能源的目的。

  四、節能效果計算

  一、設風機一臺,配用30kw電機,實際工作中風量12小時是全速另外12小時是只需30%。假設風量在100%—30%之間變化,設電機全速供風量為Qn空載損耗為0.1(Y0≈cosnt)。每天總供風量為65%Qn則全速Pp=(30-30×0.1)kw=27kw。

  1、變頻時只需功率
P m 2=(30×0.1+(65%)³×27)kw=10.4kw
節約的功率:Pj=(27-10.4)kw=16.6kw

  2、如果電費按0.6元/kw小時計算,每年節約的電費:
16.6kw×24h×365×0.6元/kwh=139968元=8.7萬元
由以上估算情況可知,半年內輕易可收回投資。

  四、該方案優點:

1.采用變頻器控制電機的轉速,實現了電機的軟啟動,避免了對電網的沖擊,降低了設備的故障率,延長了設備的使用壽命,節電效果顯著。
2.電機將在低于額定轉速的狀態下運行,減少了噪聲對環境的影響。
3.具有過載、過壓、過流、欠壓、電源缺相等自動保護功能及聲光報警功能。
4.本方案運轉狀態靈活多樣,可完全實現自動控制,且可與其它自控裝置進行電氣聯鎖,實現的自動保護及計算機控制。

 

 

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