水泵和风机类负载变频节能应用分析

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1、高压变频在风机和泵类负载上的节能应用分析一.概述我国高压电动机总容量在1.5亿千瓦以上（不包括低压电动机），大部分为风机泵类负载。覆盖电力、石油、化工、冶金、制造、环保、市政等行业，其耗电量占全国总用电量的25％左右。由于设计余量较大、系统负荷波动大等原因，不得不对风机或泵的流量进行调节。由于技术或工艺的限制，这种调节大多为节流调节，能耗浪费严重，系统效率低。进行高压电动机的变频调速改造，可以降低系统能耗、优化系统的整体性能，为企业赢得可观的经济效益。同时可以节约资源、减少环境污染、优化工作环境

2、等，具有很好的社会效益。二.变频节能原理电动机的变频驱动需求一般有两种情况，一种是为了满足工艺上的调速需要；另外一种是除了能满足工艺需要以外，还可以节约电能消耗。电动机的变频驱动并不一定都能够实现明显的节能目的，这主要是根据电动机的负载情况及负载的运行情况而定的。对于风机和泵类负载来说，为了满足生产的需要，需保证一定的流量，流体在风机和泵的驱动下，克服管道系统的阻力，完成工作流程。管道系统的阻力包括两个部分，一种是固定阻力，即管道阻力，风机或泵的内阻；另外一种是可变阻力，即流量调节装置的阻力。一

3、旦系统确定，固定阻力就确定下来，一般情况下不会有大的改变。可变阻力则是在生产过程中根据生产需要调节。一般的设计应该是固定阻力设计在风机或泵的额定运行工况点，即在固定阻力下，风机或泵输出额定流量，提供额定压力，效率最高。在调节工况下，即加大系统阻力的情况下，风机或泵的输出流量减小以满足生产工艺需要；输出压力增大，一部分用来克服调节装置产生的阻力，另外一部分用来满足实际的生产工艺；风机或泵的效率降低；驱动风机或泵的电动机消耗的功率减少不多。变频调节节能主要有两部分组成：其一是节约用来克服调节装置阻力

4、而损失的能耗；另外一部分是克服因阻力调节而引起的风机或泵的效率减小而造成的能耗损失。根据流体力学原理，风机或泵类设备的输出流量与其转速成正比，输出压力与其转速的平方成正比，其消耗的功率与其转速的三次方成正比。采用变频调速改变电动机的转速，从而改变风机或泵的转速，以此来调节流量。在这种调节方式下，可以将节流调节的阀门或档板等开度调至最大，减小管道系统的阻力，节约因克服调节阻力而引起的能耗。同时，采用变频调节后，管道系统的阻力能保持在使风机或泵工作的高效率点，减少因风机或泵的效率降低而造成的能耗损失

5、。变频调节方式的调速范围一般都比较大，一般都能达到20－100％额定转速，并且在整个调节范围内均可保持很高的效率，相比其它调速方式，是当前各类调速方式中性能最好的一种方式。关于因所需负载（流量）小而拟减小风机或泵所匹配的电动机的方式，是不合适的，因为电动机的容量的大小不是由流量决定的，而是根据风机或泵所需的驱动功率决定的。如果减小电动机的容量，则当管道阻力小时（开度大）时，电动机将因功率不能满足风机或泵的需要而产生过流；当管道阻力较大（开度小）时，节流能耗损失仍然很大。理论上较可行的方法是通过更

6、换风机减小风机的容量，使风机的出力和系统运行所需更加匹配，但这种方式在实际实施时并不太现实。三.变频调节节能计算方法分析风机或泵类系统实际消耗的功率是可以根据电动机运行的电流、电压及功率因数计算出来的，但考虑到电动机在输出功率达不到其额定功率的情况下，其功率因数会有一定的下降，因此在计算时功率因数需适当减小。拟采用变频以后系统所需功率地计算步骤如下：1、计算风机或泵地输出功率：对风机来说，管道系统的静压力很小，可以忽略不计，因此风机的流量和转速之间是正比关系，如果按百分比来计算地话，两者基本上是

7、相等的，可以互相替换。风机的输出功率与转速的三次方成正比，即风机的输出功率与其流量的三次方成正比。对泵类负载来说，管道系统的静压力较大，泵的流量和转速之间不是简单的正比关系，所以虽然泵的输出功率和转速的三次方成正比关系，但是泵的输出功率和流量之间并不是三次方的关系；泵的输出功率的计算可以用输出压力和输出流量的乘积计算，即输出功率＝输出压力×流量（其中流量为每秒种的质量流量）。2、计算系统消耗的功率：计算系统消耗的功率需要考虑风机或泵的效率、电动机的效率、变频系统的效率，即系统消耗的功率＝输出功率

8、/风机或泵的效率/电动机效率/变频系统效率。四.风机类负载变频节能计算下面就具体实例进行风机的变频调速节能分析。某发电厂200MW机组引风机及其电动机的参数如下：1、引风机参数3风量：525230～945414m/h；全压：6269～4591Pa；转速：730r/min；2、电动机参数额定功率：1850KW；额定电压：6000V；额定电流：213A；功率因数：0.88；额定功率电动机效率：95％；下表是该组2005年3月5日运行日志中引风机的运行数据时间电负荷（MW）引风机电流（A）引风机开度(