电机调速在风机中的节能应用

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1、电机调速在风机中的节能应用引言能源是我国重要的物质基础，能源的供需矛盾已成为制约我国社会主义经济建设的主要因素之一。在能源问题上国务院提出“节约与开发并重”的方针，就是依靠技术进步，把节约能源以解决能源问题作为我国重要的技术经济政策。据不完全统计，全国风机水泵压缩机就有1500万台电动机占全国总发电量的40%-50%,这些电动机大多在低的电能运用率下运行，只要将这些电动机的电能利用率提高10%-15%,全国可节电300亿kW以上。风机是将原动机的机械能转换为被输送流体(气体)的压力能和动能的一种动力设备。它们是耗能大户，据统计，泵的电能风机约占10%。在工矿企业中,风机过去是人们认为没有

2、必要进行速度控制的设备，然而这些设备却存在着浪费源的现彖。它们大都采用交流异步电动机拖动，并进行恒速运转，当生产需要调节风量时，实际采用的办法是调节挡板，这种控制虽然简单，但从节能的观点看并不是一种好的方法。在当今社会里，大力提倡节约型企业。随着科学技术的不断发展，采用电机调速改变流量或风量的方法已被广泛运用到实际生产中，可以节约大量电能。一.调速节电1.1调速节电原理我们知道，从风机的特性看，一般存在下面的关系：Q二K1n(1)H二K2n2(2)P二K3n3(3)式中：Q风量；H风压；P轴功率；KKK2、K3为常数。即：风量Q与转速n成正比；风压H与转速n的平方成正比；电动机的轴功率P

3、与转速n的立方成正比。轴功率P还可以表示为：P=QH/102n1n2(4)式中：Q风量；H风压；n1风机效率；n2传动装置效率。显然，采用转速调节吋，当要求风量由100%降到50%吋，只需使转速下降50%即可，而轴功率则由P1=Kn13降到P2二K(50%n1)3=13%Kn13=13%P1,也就是节约了87%的电功率。如果考虑转速下降时效率下降等因素，即使降不了这么多，但效果也能在60%〜80%之间，这个节电数字是很可观的。从风机的特性曲线图中也可以明显看岀见图1.图1风机的特性曲线图1中，1、2为风机的风压特性曲线，分别代表转速保持砧、n2吋，风压同风量的关系；3、4为管道的风阻特性

4、曲线，分别代表挡板在某一开度下，管道的通风阻力同风量的关系；交点A、B、C为风机运行的工作点，此时风机的压力与管道的通风阻力大小相等，方向相反，处于稳定运转状态。在风机挡板开度不变的情况下，当风量从3二1降到Q2二0.5时，转速由砧降为n2,此时风机由A点转移到C点工作。将电动机的输出功率用面积表示，则由面积0H1AQ1减小到0H3CQ2,这就是在由转速控制下，风量由Q1降到Q2时各自所需功率的直观反映。如果采用传统的节流调节，转速保持不变，当风量由Q1P降到02=0.5时，必须使挡板的开度减小（管网阻力增加），此时风机的效率降低，风阻特性曲线由3变为4,风机的工作点由A转移到B,风压略

5、有增加（±IH1增加到H2）,电动机的输出功率面积由0H1AQ1变为0H2BQ2,前后相比,减少量不大。由式（4）可见,功率P减少不明显，同风量的减少不成比例，此时功率P中的大部分用来克服管道的通风阻力而白白浪费掉了。还要说明的是，即使将风门完全关闭，轴功率也只能减少到全开时的45%~65%。显然，两种减少风量的方法，面积H3H2BC代表了二者之差，即可以节约的功率值。风量越小，节约的功率就越大。这两种方法所需功率的比较见图2。图2两种调节方式所需功率比较1.2调速节电实质风机通过调速的方法达到节电的目的，其节省的是拖动功率。如当风机采用定速拖动时，电机以额定功率工作，风机则产生额定的压

6、头和风量，而生产过程又不需要这么大的风量，所以就用节流的方式或用循环的方式将多余的流量消耗掉，这样就浪费了大量的电能。采用调速运行时，当生产过程需要多大流量，就产牛多大流量(通过调节风机的转速)，这样就大大减少了进入电动机的功率，达到大幅度节电的目的。对于恒转矩负载，电动机的输入功率与其转速成线性关系，当其低速运行，也有明显的节能效果。1.3调速节电计算(D某厂风机额定风量Q为50000m3/H,额定风压H为2011Pa,若用挡板控制风量为50%运行改为用转速控制，风量仍为50%运行，试问年节电量多少？风机的风压特性曲线如图1所示。H=1.03n2+0.56nQ-0.59Q2(式中各量为

7、相对值)。(50%风量时风机效率qf=0.6)①挡板控制时功率风量为50%吋的风压H二1.03X12+0.56X1X0.5-0.59X0.52=1.16功率P1=QH/1000nfnm(qm=0.9为电动机的效率)二(0.5X1.16/1000X0.6X0.9)X(50000/3600)X2011"30(kW)②转速控制时功率风量为50%时的风压H2=1.03X0.52+0.56X0.5X0.5-0.59X0.52=0.25功率P2