变频调速技术在风机节能中的应用

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变频调速技术在风机节能中的应用摘要：在工业生产中，风机设备应用范围广泛；其电能消耗是一笔不小的生产费用开支。随着经济改革的不断深入，市场竞争的不断加剧；节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品质量的重要手段之一。关键词：风机变频调速节能中图分类号：TE08文献标识码：A前言：在工业生产和产品加工制造业中，风机设备应用范围广泛；其电能消耗和诸如阀门、挡板相关设备的节流损失以及维护、维修费用占到生产成本的7%-25%，是一笔不小的生产费用开支。随着经济改革的不断深入，市场竞争的不断加剧；节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品质量的重要手段之一。而八十年代初发展起来的变频调速技术，正是顺应了工业生产自动化发展的要求，开创了一个全新的智能电机时代。一改普通电动机只能以定速方式运行的陈旧模式，使得电动机及其拖动负载在无须任何改动的情况下即可以按照生产工艺要求调整转速输出，从而降低电机功耗达到系统高效运行的目的。6 八十年代末，该技术引入我国并得到推广。现已在电力、冶金、石油、化工、造纸、食品、纺织等多种行业的电机传动设备中得到实际应用。目前，变频调速技术已经成为现代电力传动技术的一个主要发展方向。卓越的调速性能、显著的节电效果，改善现有设备的运行工况，提高系统的安全可靠性和设备利用率，延长设备使用寿命等优点随着应用领域的不断扩大而得到充分的体现。����一风机风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。即把旋转的机械能转换为气体压力能和动能，并将气体输送出去的机械。风机包括通风机，鼓风机，压缩机。通风机指其在大气压0.10Mpa气温20度时，出口全压值低于0.15MPa。鼓风机指其出口压力0.15-0.35MPa。压缩机指其出口压力大于0.35MPa。风机的主要结构部件是叶轮、机壳、进风口、支架、电机、皮带轮、联轴器、消音器、传动件（轴承）等。风机的性能参数主要有流量、压力、功率、效率和转速。另外，噪声和振动的大小也是主要的风机设计指标。流量也称风量，以单位时间内流经风机的气体体积表示；压力也称风压，是指气体在风机内压力升高值，有静压、动压和全压之分；功率是指风机的输入功率，即轴功率。风机有效功率与轴功率之比称为效率。风机全压效率可达90%。6 风机设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输入功率大，且大量的能源消耗挡板、阀门的截流过程中，而且对挡板和阀门的损害极大。二变频调数变频器是利用电力半导体器件的通断控制作用将工频电源变换成另一频率的电能控制装置，即电力电路实现电子化,可直观地进行控制和显示。我们现在使用的变频器主要是静止时电力电子变压变频器，从结构上为“交-直-交”类型。主要用作交流电动机调速的变频器，属间接交流变流电路。交流调速传动系统除了客服直流调速传动系统的缺点还具有：（1）交流电动机结构简单，可靠性高；（2）节能;(3)高精度，快速响应等优点。采用变频调速方式时，无论电机转速高低，转差功率的消耗基本不变，系统效率是公众交流调速方式中最高的，具有显著地的节能效果，是交流调速传动应用最多的一种。异步电动机n＝60f(1－s)/pf为异步电动机的频率;s为电动机转差率;p为电动机极对数;6 当转差率变化不大时，转速n基本与频率f成正比,只要改变频率f即可改变电动机的转速,当频率f在0～50Hz的范围内变化时,电动机转速调节范围非常宽。p(功率)＝Q(流量)×H(压力)风机在不同频率下的节能率从流体力学原理得知，风机风量与电机转速功率相关：风机的风量与风机（电机）的转速成正比，风机的风压与风机（电机）的转速的平方成正比，风机的轴功率等于风量与风压的乘积，故风机的轴功率与风机（电机）的转速的三次方成正比（即风机的轴功率与供电频率的三次方成正比）：请看风机定律频率f(Hz)转速N%流量O%扬程H%轴功率P%节电率50100%100%100%100%100%4590%90%81%9%10%4080%80%64%2%80%3570%70%49%3%70%3060%60%36%6%40%2550%50%25%5%5%根据上述原理可知改变风机的转速就可改变风机的功率。例如：一台工业冷却水风机电机功率为55千瓦,当转速下降到原转速的4/5时,其耗电量为28.16千瓦,省电48.8％,当转速下降到原转速的l／2时,其耗电量为6.875千瓦,省电87.5％。6 所有风机均采用一对一（即一台变频器配一台电机）的配置方式，保留原工频系统且与变频系统互为备用，一般情况下的调节方式均为开环调节。三节能1无功功率不但增加线损和设备的发热,更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低,大量的无功电能消耗线路当中,设备使用效率低下,浪费严重,使用变频调速装置后,由于变频器内部滤波电容的作用,从而减少了无功损耗,增加了电网的有功功率。2电机硬启动对电网造成严重的冲击,而且还会对电网容量要求过高,启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大,对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后,利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始,最大值也不超过额定电流,减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求,延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。6 结束语：风机关键到系统的输配能耗，是节能非常关键的部分风机设备采用变频调速技术实现节能运行是我国节能的一项重点推广技术，受到国家政府的普遍重视，《中华人民共和国节约能源法》第39条就把它列为通用技术加以推广。实践证明，变频器用于风机、设备驱动控制场合取得了显著的节电效果，是一种理想的调速控制方式。既提高了设备效率，又满足了生产工艺要求，并且因此而大大减少了设备维护、维修费用，还降低了停产周期。参考文献【1】《变频器原理与应用教程》……三菱电机株式会社.北京国防工业出版社，1998年8月6