变频调速节能分析
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变频调速应用于锅炉系统的风机和水泵等电机的自动控制中，其节能效果明显。本节将以风机节能为例，详细分析其节能效果。水泵的节能分析类似，限于篇幅，不再赘述。 由流体力学的基本定律可知：风机、泵类设备均属平方转矩负载，其转速。与流量Q,压力H以及轴功率P具有如下关系：Q∝n, H∝n2, P∝n3;即流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。 图1给出了风机中风门调节和变频调速二种控制方式下风路的压力-风量（H-Q）关系及功率一风量（P一Q）关系。其中，曲线1是风机在额定转速下的H-Q曲线，曲线2是风机在某一较低速度下的H-Q曲线，曲线3是风门开度最大时的H-Q曲线，曲线4是风机在某一较小开度下的H-Q曲线。可以看出，当实际工况风量由Qi下降到Qz时，如果在风机以额定转速运转的条件调节风门开度，则工况点沿曲线1由A点移到B点；如果在风门开度最大的条件下用变频器调节风机的转速，则工况点沿曲线3由A点移到C点。显然，B点与C点的风量相同，但C点的压力要比B点压力小得多。因此，风机在变频调速运行方式下，风机转速可大大降低，节能效果明显。 曲线5为变频控制方式下的p-Q曲线，曲线6为风门调节方式下的p-Q曲线。可以看出，在相同的风量下，变频控制方式比风门调节方式能耗更小，二者之差可由下述经验公式[}n]表示： ΔP=[0.4 0.6Q/Qe-（Q/Qe）3]Pe 其中Q为风机运行时实际风量； Qe为风门开度为最大，且电机运行在额定转速时的风量； Pe为风门开度为最大，且电机运行在额定转速时的功率。 假设有一台10t/h的热水锅炉： 引风机：55kW,鼓风机：22kW,共77kW 则由变频调节与风门调节相比较可知： 80%风量时每小时节能 ΔP=[0.4 0.6Q /Qe-（Q/Qe）3]Pe=28.336kW 60%风量时每小时节能 ΔP=[0.4 0.6Q /Qe-（Q/Qe）3]Pe = 41.888kW 如果按全年运行7000小时计算，其中80%风量运行5000小时；60%风量运行2000小时，则全年节能 5000 x 28.336 2000 x 41.888=225456 kW·h 由此可见，其节能效果非常显着。 目前，变频调速技术己逐渐为许多企业所认识和接受，随着这项技术的不断发展和完善，它必将得到更加广泛的应用，也必将为认识和接受它的企业带来可观的经济效益。 变频调速在风机水泵上应用节能原理 理论上风机风量（Q），风压（H）与电机转速（N），电机的功率（P）成以下关系： Q1/Q2=N1/N2;H1/H2=（N1/N2）2,P1/P2=（N1/N2）3 当风量减少电机转速下降时，其电机输入功率迅速降低。如风量下降到80%,电机转速也下降到80%,其电机的轴功率则下降到额定功率的51%;若风量下降到50%,则电机轴功率则为实际功率的14%左右。因此节电潜力是很大的。这个道理同样适合于供水的循环水泵。因此对风量流量调节范围很大的风机水泵，采用调速控制取代风门，阀门调节，是实现节能的有效途径。 速度控制的方法很多，其中变频调速近些年来越来越广泛的在该领域得到应用：①效率高，没有因调速带来的附加转差损耗；②调速范围大，精度高，无级调速；③带多种模拟量输入输出控制接口，容易实现协调控制和闭环控制；④由于采用V/F模式，特别适合于普通的鼠笼式电机配套使用，因此用此方法对旧设备改造，既保持了原电机的结构简单，可靠耐用，维护方便的优点，又能达到节能显着的效果，是风机水泵交流调速节电的较理想方法。 |
