變頻技術(shù)在風(fēng)機(jī)中應(yīng)用節(jié)能研究

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1、變頻技術(shù)在風(fēng)機(jī)中應(yīng)用節(jié)能研究　　摘要：根據(jù)風(fēng)機(jī)在不同工況下的性能曲線，分析了變流量運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)流量（風(fēng)量）、揚(yáng)程（壓頭）、功率（軸功率）與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系；根據(jù)風(fēng)機(jī)入口風(fēng)門不同開(kāi)度的特性曲線和風(fēng)機(jī)等效率曲線以及效率曲線的比對(duì)，分析了變頻調(diào)速過(guò)程中風(fēng)機(jī)效率的變化。介紹了使用變頻器變頻調(diào)速與風(fēng)門調(diào)節(jié)的節(jié)流對(duì)比，闡述了變頻調(diào)速節(jié)能原理和經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵字：風(fēng)機(jī)；變頻調(diào)速；節(jié)能中圖分類號(hào)：TM08文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：前言就目前的工廠現(xiàn)狀而言，風(fēng)機(jī)是工廠配置的通用設(shè)備。而由于設(shè)計(jì)選型及節(jié)流控制等方面的原因造成了設(shè)備

2、損耗和電能浪費(fèi)。通風(fēng)工程設(shè)計(jì)者對(duì)管網(wǎng)阻力計(jì)算不夠準(zhǔn)確，從而造成所選用風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)工況實(shí)需風(fēng)量。這時(shí)風(fēng)機(jī)操作只好采用插板節(jié)流來(lái)增加阻力,以求減少風(fēng)量,5使之符合工況要求。而采用風(fēng)門調(diào)節(jié)的變流量控制方式會(huì)存在以下幾種問(wèn)題：①設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行，節(jié)流損失大，能耗高；②多數(shù)為低負(fù)荷運(yùn)行工況，設(shè)備負(fù)荷得不到有效利用，風(fēng)機(jī)效率低下；③設(shè)備維護(hù)費(fèi)用高；④電機(jī)的啟動(dòng)電流大，會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊從而影響電網(wǎng)質(zhì)量；⑤自動(dòng)化程度低，對(duì)風(fēng)量的控制精度達(dá)不到使用要求。若在風(fēng)機(jī)系統(tǒng)采用高壓變頻技術(shù)，則能根據(jù)系統(tǒng)風(fēng)量的需求有效地調(diào)節(jié)電

3、機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到工藝需求，減少管網(wǎng)損耗，提高風(fēng)機(jī)效率和設(shè)備控制精度。2、風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能原理從流體力學(xué)的原理得知，使用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)負(fù)載，軸功率P與流量Q，揚(yáng)程H的關(guān)系為：當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由n1變化到n2時(shí),Q、H、P與轉(zhuǎn)速的關(guān)系如下:=理論分析可以看出，風(fēng)機(jī)類負(fù)載的流量與速度變化成正比，揚(yáng)程與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的平方正正比，而風(fēng)機(jī)的軸功率與速度的三次方成正比。而通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)的特性曲線（圖1）的分析：可以看出我們通常所用的節(jié)流調(diào)節(jié)和變頻調(diào)速的變流量控制在輸入功率上存在巨大差別。圖1變頻前后的特性曲線圖1中所示為風(fēng)機(jī)類負(fù)載

4、變頻前后的性能曲線，曲線（1）、（2）為風(fēng)機(jī)負(fù)載在風(fēng)門控制的變流量控制下的管網(wǎng)特性曲線，曲線N1、5N1為變頻前后風(fēng)機(jī)的特性曲線。當(dāng)采用風(fēng)門調(diào)節(jié)時(shí)，為了對(duì)風(fēng)量這一目標(biāo)參數(shù)加以控制，只有調(diào)整入口擋板門風(fēng)門開(kāi)度。而風(fēng)門開(kāi)度的減小必然引起負(fù)載與閥門摩擦阻力的變大，導(dǎo)致無(wú)功功耗的增加，此時(shí)管網(wǎng)特性曲線（阻力特性曲線）從曲線1變化為曲線2，而工況點(diǎn)也由C1點(diǎn)移動(dòng)到C2。采用變頻調(diào)速來(lái)控制風(fēng)機(jī)流量后，管網(wǎng)的特性曲線（1）固定不變，風(fēng)機(jī)的特性曲線從N1變化為N2，工況點(diǎn)也從C1點(diǎn)移動(dòng)到C2′。變頻調(diào)速比風(fēng)門節(jié)流控制在功

5、耗上大大降低，兩種控制方式的軸功率之差即為圖1中的矩形C2H2H2′C2′的面積。變頻節(jié)能率分析一般進(jìn)行風(fēng)機(jī)變頻改造節(jié)能分析時(shí)，由風(fēng)機(jī)軸功率計(jì)算公式，可得出此計(jì)算公式：其中：、、為風(fēng)機(jī)負(fù)載在工況點(diǎn)的軸功率、流量和揚(yáng)程；：風(fēng)機(jī)效率；：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率。3.1風(fēng)機(jī)采用風(fēng)門調(diào)節(jié)時(shí)的效率離心式風(fēng)機(jī)一般采用風(fēng)門調(diào)節(jié)，隨著入口導(dǎo)葉角度的增大(即風(fēng)門開(kāi)度減小),流量減小的同時(shí)風(fēng)機(jī)的效率降低,尤其在風(fēng)門開(kāi)度較小時(shí)風(fēng)機(jī)效率大大下降,表1為某型號(hào)進(jìn)口與國(guó)產(chǎn)風(fēng)機(jī)均采用風(fēng)門調(diào)節(jié)時(shí)的風(fēng)門開(kāi)度與風(fēng)機(jī)效率的比較。表1風(fēng)門調(diào)節(jié)時(shí)風(fēng)機(jī)效率表

6、53.2風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速時(shí)的效率圖2風(fēng)機(jī)的等效率曲線和風(fēng)機(jī)特性曲線通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)的等效率曲線和風(fēng)機(jī)特性曲線的分析，在變頻調(diào)速狀態(tài)下，相同的管網(wǎng)特性下不同轉(zhuǎn)速工況點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的風(fēng)機(jī)的效率基本沒(méi)有差別，因此上風(fēng)機(jī)風(fēng)門全開(kāi)下采用變頻調(diào)速的方法大大提高了風(fēng)機(jī)的效率，減少了風(fēng)機(jī)的軸功率。表2為變頻調(diào)速方式下的風(fēng)機(jī)效率。表2變頻調(diào)速（風(fēng)門全開(kāi)）時(shí)的風(fēng)機(jī)效率4、結(jié)語(yǔ)高壓變頻技術(shù)在風(fēng)機(jī)負(fù)載中應(yīng)用具有巨大的意義：（1）采用變頻調(diào)速來(lái)代替風(fēng)門控制的變流量控制，降低了管網(wǎng)功耗，避免機(jī)械沖擊造成的風(fēng)機(jī)損耗延長(zhǎng)了設(shè)備的壽命周期，從流體力學(xué)

7、變頻原理分析出發(fā)減少的風(fēng)機(jī)軸功率；（2）從風(fēng)機(jī)的效率方面考慮，忽略電動(dòng)機(jī)效率因素，大大提高了風(fēng)機(jī)運(yùn)行的效率，減少風(fēng)機(jī)輸入軸功率，這是變頻調(diào)速節(jié)能的本質(zhì)；（3）變頻調(diào)速調(diào)速范圍寬,調(diào)速精度高,又可以實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng),減少電網(wǎng)的電流沖擊及對(duì)于大部分采用籠型異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的風(fēng)機(jī)負(fù)載,不失為目前最理想的調(diào)速方案。參考文獻(xiàn)：（1）ZINVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)培訓(xùn)教材[R].5廣州:廣州智光電機(jī)有限公司,2004.（2）吳民強(qiáng).泵與風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)問(wèn)答[M].北京:中國(guó)電力出版社,1998.（3）吳劍恒，葉金勤.變頻技術(shù)

8、在泵及風(fēng)機(jī)節(jié)能改造中的應(yīng)用分析［J］.節(jié)能，2008（5）5