变频技术在风机、泵类负载节能中的应用

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1、变频技术在风机、泵类负载节能中的应用摘要：本文通过变频调速在风机、水泵类设备上的应用，阐述了风机、水泵变频调速的节能原理。介绍了风机、水泵负载对变频器的性能要求。关键词：变频器；风机、水泵；节能；0.前言我国的电动机用电量占全国发电量的60％～70％，风机、水泵设备年耗电量占全国电力消耗的1/3。造成这种状况的主要原因是：风机、水泵等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，其输出功率大量的能源消耗在挡板、阀门地截流过程中。由于风机、水泵类大多为平方转矩负载，轴功率与转速成立方关系，所以当风机、水泵转速下降时

2、，消耗的功率也大大下降，因此节能潜力非常大，最有效的节能措施就是采用变频调速器来调节流量、风量，应用变频器节电率为20％～50％，而且通常在设计中，用户水泵电机设计的容量比实际需要高出很多，存在“大马拉小车”的现象，效率低下，造成电能的大量浪费。因此推广交流变频调速装置效益显著。1.变频调速节能原理1.1变频节能由流体力学可知，P（功率）=Q（流量）×　H（压力），流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比，如果风机、水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方

3、关系下降。即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。例如：一台水泵电机功率为55KW，当转速下降到原转速的4/5时，其耗电量为28.16KW，省电48.8％，当转速下降到原转速的1/2时，其耗电量为6.875KW，省电87.5％。2.2功率因数补偿节能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在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，由公式P=S×COSФ，Q=S×SINФ，其中S－视在功率，P－有功功率，Q－无功功率，COSФ－功率因数，可知COSФ越大，有功功率P越大，普通水泵电

4、机的功率因数在0.6-0.7之间，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，COSФ≈1，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。　3、软启动节能由于电机为直接启动，启动电流等于(４-7)倍额定电流，这样会对机电设备和供电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。0.风机

5、、水泵负载对变频器的要求2.1性能要求对于风机水泵机械只要求节能运转，故从投资方面考虑希望价格便宜。另一方面，某些风机水泵又是企业的重要设备，希望它们能高可靠性地连续运转。故需要有从工频电源到变频器及从变频器到工频电源的自动切换功能。当发生瞬时停电时能有自动再启动功能等。风机水泵负载为减转矩负载，即随着转速降低，负载转速大体与转速的平方成正比例地减小。故变频器最好选用减转矩负载的模式。由于该模式电压补偿值大，使电动机输入电流减小，与恒转矩负载的模式相比，可以提高电动机和变频器的效率。2.2容量选择变频器的容量选择至关重要，合理的容量选择本身就

6、是一种节能降耗措施，根据资料和经验，可以得出比较简便的方法。设变频器的容量，则变频器输出功率为式中，为变频器的输出效率，一般取0.65～0.75。变频器输出功率应比(为电机负载功率)大一个等级，至少应等于，这样可方便的推算出变频器的容量，按变频器产品目录可选出符合具体规格的变频器。变频器容量选定过程实际上是一个变频器与电机的最佳匹配过程，最常见也比较安全的是使变频器的容量大于或等于电机的额定功率，但实际匹配中要考虑电机的实际功率与额定功率相差多少。通常都是设备所选能力偏大，而实际需要的能力小。因此按电机的实际功率选择变频器是合理的，避免选用的

7、变频器过大，使投资增大。1.结论中国是能耗大国，能源利用率很低，而能源储备不足。在中国电力消耗中，60—70％为动力电，而在总容量为5．8亿千瓦的电动机总容量中，只有不到2000万千瓦的电动机是带变频控制的。据分析，在中国，带变动负载、具有节能潜力的电机至少有1．8亿千瓦。因此国家大力提倡节能措施，并着重推荐了变频调速技术。作为节能目的，变频器广泛应用于各行业。因此变频器行业有着巨大的发展潜力。参考文献[1]冯垛生,等.变频器的应用与维护[M].广州:华南大学出版社,2002年.[2]黄立培,等.变频器应用技术及电动机调速[M].北京:人民邮

8、电出版社,1997年.作者简介：车成立，女，1964年生，助理工程师，现从事机电设备管理工作。