变频器在风机上的应用

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1、一、概述： 　　目前在我国各行各业的各类机械与电气设备中与风机配套的电机约占全国电机装机量的60%，耗用电能约占全国发电总量的三分之一。特别值得一提的是，大多数风机、水泵在使用过程中都存在大马拉小车的现象，加之因生产、工艺等方面的变化，需要经常调节气体和液体的流量、压力、温度等；目前，许多单位仍然采用落后的调节档风板或阀门开启度的方式来调节气体或液体的流量、压力、温度等。这实际上是通过人为增加阻力的方式，并以浪费电能和金钱为代价来满足工艺和工况对气体、液体流量调节的要求。这种落后的调节方式，不仅浪费了宝贵的能源，而且调节精度差，很难满足现代化工业生产及服务等方面的要求，负面效应十分严重。 

2、　　变频调速器的出现为交流调速方式带来了一场革命。随着近十几年变频技术的不断完善、发展。变频调速性能日趋完美，已被广泛应用于不同领域的交流调速。为企业带来了可观的经济效益，推动了工业生产的自动化进程。 变频调速用于交流异步电机调速，其性能远远超过以往任何交、直流调速方式。而且结构简单，调速范围宽、调速精度高、安装调试使用方便、保护功能完善、运行稳定可靠、节能效果显著，已经成为交流电机调速的最新潮流。 二、变频节能原理： 　　1. 风机运行曲线 　　采用变频器对风机进行控制，属于减少空气动力的节电方法，它和一般常用的调节风门控制风量的方法比较， 具有明显的节电效果。由图可以说明其节电原理：　

3、　图中，曲线（1）为风机在恒定转速n1下的风压一风量（H―Q）特性，曲线（2） 为管网风阻特性（风门全开）。曲线（4） 为变频运行特性（风门全开）　　假设风机工作在A点效率最高，此时风压为H2，风量为Q1，轴功率N1与Q1、H2的乘积成正比，在图中可用面积AH2OQ1表示。如果生产工艺要求，风量需要从Q1减至Q2，这时用调节风门的方法相当于增加管网阻力，使管网阻力特性变到曲线（3），系统由原来的工况点A变到新的工况点B运行。从图中看出，风压反而增加，轴功率与面积BH1OQ2成正比。显然，轴功率下降不大。如果采用变频器调速控制方式，风机转速由n1降到 n2，根据风机参数的比例定律，画出在转速

4、n2风量（Q―H）特性，如曲线（4）所示。可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，功率N3随着显著减少，用面积CH3OQ2表示。节省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面积BH1H3C表示。显然，节能的经济效果是十分明显的。   　　2.风机在不同频率下的节能率 　　风机是传送气体的机械设备，是将电动机的轴功率转变为流体的机械能的一种机械..　　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，故风机的轴功率与风机（电机）的转速的二次方成正比（即风机水泵的轴功率与供电频率

5、的二次方成正比）： 频率f(Hz)机械转速n风量 ％轴功率％节电率％备注50100％100％100％0.00％ 4590％90％72.9％27.1％ 4080％80％51.2％48.8％ 3570％70％34.3％65.7％ 3060％60％21.6％78.4％ 2550％50％12.5％87.5％  根据上述原理计算可知改变风机的转速就可改变风机的功率。 在贵单位的改造中，原风机不变，电机功率不变，也就是说明该风机产生的风量不变，所以应用变频器后可以很好的解决浪费能源，匹配工况的要求例如：将供电频率由50Hz降为35Hz，风机的转速降低为原来的70％，风量降低为原来的70％，则轴功率降低

6、为原来的34.3％，节电率高达65％，除去机械磨损以及功率因素及效率等其他因素，节电率应能达到40％（根据现场经验估算）。并且应用上变频器后，对机械设备的磨损大大降低，可以很好的保护设备，降低设备维修费用，延长设备的使用年限。变频器内部具备的多种完善的运行监控保护功能，可以更好的保证电机在允许的工况下工作，很好的避免了发生各类因电机及电网原因引起的各类事故的发生，保证了生产安全。同时，真正的做到了对电网的零冲击，能够更好的利用电网资源，增大电网的利用率。该套系统内主要工作的器件为变频器，它决定着整套设备运行情况是否能达到用户的要求，起着至关重要的作用。为此我们使用我公司独立研发生产的RF-

7、9000P系列变频器，本系列变频器是为风机、泵类、空气压缩机流量和压力控制特点研制的专用变频器，产品设计主要考虑到专用、效益、国情、节能、自动化等特性；本机具有一般变频器的特性和节能功因控制（PFC）、低噪音运行，内置PID反馈，有短路及接地故障保护，适应允许有电压波动的电网环境，更加适合中国用户，因此比一般品牌变频器更具特色。日锋变频器采用空间矢量控制技术（SVPWM），关键元器件（IGBT）均采用国外知名厂商的原厂配