风机水泵节能技术

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1、风机水泵节能技术的研究异步电动机转子斩波调速技术一.目的意义泵与风机在国民经济各部门中占有重耍的地位，它广泛应用于冶金、化丄、纺织、石汕、煤炭、电力、国防、轻工和农业等生产部门，由于泵与风机属于通用机械，因而在国民经济各部门生产和生活中应川十分广泛。从牛产方面来看，泵与风机耗电量所占和的比例数非常高，其年耗电量约占全国用电量的1/3，占全国工业用电跫的40%~45%。可见，泵与风机自身的电力消耗相当大，这就要求泵与风机在低耗能、高效率工况下工作，以达到节能的目的。泵与风机的节能途径包括泵与风机木身节能、系统节能、运行节能三个方而。泵与见机木身节能是前提，系统节能是关键，运行节能是

2、敁终体现。三个方淅密切相关，互为因果。节能的泵与风机系统是实现运行节能的不可缺少的必要条件，对干经常改变工艺的泵与风机系统，迕调节中要注意能S回收或减少能S消耗，尽S不川节流调节方式。建议采川调速以及分流的方法，使泵与风机和电机仍处于高效工况下工作。二.现状在风机水泵等流体机械等的调速方案中，可采用的调速方案很多，冇串级调速，冇变频调速，奋转差离合器调速，有调压调速等等，这些调速方案各有其优点，也各有£1己的不足。至于具体采用哪种调速方案，需要根裾工艺要求，负载性质，功率大小，拖动电机的类型等因素来确定。研究各种系统的泵勾风机的选川规范和计算方法是放在广大用户和泵与风机行业而前最

3、人的节能课题，这方而的节能潸力比提高泵与风机木身效率的潸力人许多倍。我们必须重视泵与风机的选型工作，提高泵与风机技术，并使之规范化。本文所要介绍的足一种设备简单、工作可靠、初投资少、功率因数高的调速方案——异步电动机转子斩波调速方案。该方案与次同步串级调速A案和比较，其共问点是两种方案的转速都是通过损耗功率控制获得调节，其区别在于次同步申级调速是将转差功率通过逆变1叫馈到电网，而斩波调速则是将转差功率在转了hl路屮消耗。因此斩波调速是低效调速方案,而次同步屮级调速足高效调速方案。木文東点是对斩波凋速系统的节能效果作以分析和计算。三.异步电动机转子斩波调速技术1.原理及节能分析奸步

4、电动机转子斩波调速系统的原理阁如阁1所示。矢于这种调速系统的丄作原理，机械特性分析以及主回路的设计计算可参阅文献［2］。由图可见，异步电动机转孑斩波调速足通过改变斩波开关i的占空因数，从而改变电机转子外中电阻Rc大小，使电动机的转速得到调化它是属于耗能调速。如果忽略其定子铁耗、铜耗，可认为电机的电磁功率Pm就是电机的输入功率P1,则调速吋电机的效率为：囲1异步电动机辏子斩波调速系统的原理（式1〉式中：已是电机轴上输出的功率由式1可看出：降低屯机转速，电机的转了屯路损耗增加，电机的效率会呈线性的降低。因此调速会使电机本身耗能而不能节能。俏是，对于风机水泵类负载，当转速较低吋，所需功

5、率与转速的三次方成正比减少，即：＜式2）;输入功率与转速的平方成正比。即：（式3）由式3可知：降低转速，屯机的输入功率很快减少，可避免过安装功率损耗。它比节流法能节约大量的能源。这是风机水泵调速节能的理论依裾。snb2—根据文献［2］的设计方法，选用异步电动机外51-4S3/TFF构成转子斩波调速系统，在恒转矩负载1^=12^,^=9JQ,调速范围D=2的条件下做出实验结果如下：尺2曲=0.95时，/»嫩=320rpm尺⑽=0.15时，戸当AZw=0.95时，输入功率为:/^==2667^理论上节能4=3000-2667=333^,由于仏上的功率损耗：所以，髙速时实际节能4=4

6、-4=257吹。当K/mta=O.I5时，输入功率为：n<理论上节能沦=3000-667=2333^.&上消耗的功率：^=0-^)/^=128^低速时实际节能4=沱-4=1045»对于风机泵类负载，其最高速吋的损耗和节能按前面计算。但在调速时负载电流随转速而变化，山于风机泵类负载工作在机械特性的线性段，在低速吋可将M与Td的关系线性化，于足该类负载转矩与转速的T•方成正比的关系可转化为Id与转速的〒方成正比的关系。即低速吋的电流为：可以计算备=0.lf时，==3.125^低速时实际节能毛。巾上述数据Nj见：采川斩波调速，其节能数景相当可观，运川于实际屮必将收到较好的经济效益。2

7、斩波调速与次同步串级调速的比较如前所述斩波调速与次M）步串级调速都是通过控制转差功率使转速获得调节。俏斩波调速相当于改变转子外中电阻调速，低速时其转差功率在转子回路中白白浪费掉；时次同步串级调速则町把相当于外接可变电阻损耗的电功率hl馈至电网。可是在风机水泵调速屮，能冋收的能量足很有限的。在转差功率最大S=1/3吋，用斩波法调速和屯级调速都可以使拖动风机水泵的屯机输入功率减少大约50%P。（即节能50%）,由此可知,调速节能是主要的。就-•般情况而言，在屮小功率水泵风机系统屮，调