變頻技術(shù)在風(fēng)機、泵類負(fù)載節(jié)能中的應(yīng)用

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1、變頻技術(shù)在風(fēng)機、泵類負(fù)載節(jié)能中的應(yīng)用摘要：本文通過變頻調(diào)速在風(fēng)機、水泵類設(shè)備上的應(yīng)用，闡述了風(fēng)機、水泵變頻調(diào)速的節(jié)能原理。介紹了風(fēng)機、水泵負(fù)載對變頻器的性能要求。關(guān)鍵詞：變頻器；風(fēng)機、水泵；節(jié)能；0.前言我國的電動機用電量占全國發(fā)電量的60％～70％，風(fēng)機、水泵設(shè)備年耗電量占全國電力消耗的1/3。造成這種狀況的主要原因是：風(fēng)機、水泵等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量，其輸出功率大量的能源消耗在擋板、閥門地截流過程中。由于風(fēng)機、水泵類大多為平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，軸功率與轉(zhuǎn)速成立方關(guān)系，所以當(dāng)風(fēng)機、水泵轉(zhuǎn)速下降時

2、，消耗的功率也大大下降，因此節(jié)能潛力非常大，最有效的節(jié)能措施就是采用變頻調(diào)速器來調(diào)節(jié)流量、風(fēng)量，應(yīng)用變頻器節(jié)電率為20％～50％，而且通常在設(shè)計中，用戶水泵電機設(shè)計的容量比實際需要高出很多，存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，效率低下，造成電能的大量浪費。因此推廣交流變頻調(diào)速裝置效益顯著。1.變頻調(diào)速節(jié)能原理1.1變頻節(jié)能由流體力學(xué)可知，P（功率）=Q（流量）×　H（壓力），流量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比，功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比，如果風(fēng)機、水泵的效率一定，當(dāng)要求調(diào)節(jié)流量下降時，轉(zhuǎn)速N可成比例的下降，而此時軸輸出功率P成立方

3、關(guān)系下降。即水泵電機的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。例如：一臺水泵電機功率為55KW，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5時，其耗電量為28.16KW，省電48.8％，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的1/2時，其耗電量為6.875KW，省電87.5％。2.2功率因數(shù)補償節(jié)能無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當(dāng)中，設(shè)備使用效率低下，浪費嚴(yán)重，由公式P=S×COSФ，Q=S×SINФ，其中S－視在功率，P－有功功率，Q－無功功率，COSФ－功率因數(shù)，可知COSФ越大，有功功率P越大，普通水泵電

4、機的功率因數(shù)在0.6-0.7之間，使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用，COSФ≈1，從而減少了無功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。　3、軟啟動節(jié)能由于電機為直接啟動，啟動電流等于(４-7)倍額定電流，這樣會對機電設(shè)備和供電電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動時產(chǎn)生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大，對設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求，延長了設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費用。0.風(fēng)機

5、、水泵負(fù)載對變頻器的要求2.1性能要求對于風(fēng)機水泵機械只要求節(jié)能運轉(zhuǎn)，故從投資方面考慮希望價格便宜。另一方面，某些風(fēng)機水泵又是企業(yè)的重要設(shè)備，希望它們能高可靠性地連續(xù)運轉(zhuǎn)。故需要有從工頻電源到變頻器及從變頻器到工頻電源的自動切換功能。當(dāng)發(fā)生瞬時停電時能有自動再啟動功能等。風(fēng)機水泵負(fù)載為減轉(zhuǎn)矩負(fù)載，即隨著轉(zhuǎn)速降低，負(fù)載轉(zhuǎn)速大體與轉(zhuǎn)速的平方成正比例地減小。故變頻器最好選用減轉(zhuǎn)矩負(fù)載的模式。由于該模式電壓補償值大，使電動機輸入電流減小，與恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的模式相比，可以提高電動機和變頻器的效率。2.2容量選擇變頻器的容量選擇至關(guān)重要，合理的容量選擇本身就

6、是一種節(jié)能降耗措施，根據(jù)資料和經(jīng)驗，可以得出比較簡便的方法。設(shè)變頻器的容量，則變頻器輸出功率為式中，為變頻器的輸出效率，一般取0.65～0.75。變頻器輸出功率應(yīng)比(為電機負(fù)載功率)大一個等級，至少應(yīng)等于，這樣可方便的推算出變頻器的容量，按變頻器產(chǎn)品目錄可選出符合具體規(guī)格的變頻器。變頻器容量選定過程實際上是一個變頻器與電機的最佳匹配過程，最常見也比較安全的是使變頻器的容量大于或等于電機的額定功率，但實際匹配中要考慮電機的實際功率與額定功率相差多少。通常都是設(shè)備所選能力偏大，而實際需要的能力小。因此按電機的實際功率選擇變頻器是合理的，避免選用的

7、變頻器過大，使投資增大。1.結(jié)論中國是能耗大國，能源利用率很低，而能源儲備不足。在中國電力消耗中，60—70％為動力電，而在總?cè)萘繛?．8億千瓦的電動機總?cè)萘恐?，只有不?000萬千瓦的電動機是帶變頻控制的。據(jù)分析，在中國，帶變動負(fù)載、具有節(jié)能潛力的電機至少有1．8億千瓦。因此國家大力提倡節(jié)能措施，并著重推薦了變頻調(diào)速技術(shù)。作為節(jié)能目的，變頻器廣泛應(yīng)用于各行業(yè)。因此變頻器行業(yè)有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。參考文獻(xiàn)[1]馮垛生,等.變頻器的應(yīng)用與維護(hù)[M].廣州:華南大學(xué)出版社,2002年.[2]黃立培,等.變頻器應(yīng)用技術(shù)及電動機調(diào)速[M].北京:人民郵

8、電出版社,1997年.作者簡介：車成立，女，1964年生，助理工程師，現(xiàn)從事機電設(shè)備管理工作。