风机高压变频调速改造及节能原理

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1、风机高压变频调速改造及节能原理2007-01-27来源：减速机信息网浏览：611[推荐朋友][打印本稿][字体：大小]1引言工业生产和产品加工制造业中，风机设备应用范围广泛；其电能消耗和诸如阀门、挡板相关设备节流损失以及维护、维修费用占到生产成本7%~25%，是一笔不小生产费用开支。经济改革不断深入，市场竞争不断加剧；节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品质量重要手段之一。目前，变频调速技术已经成为现代电力传动技术一个主要发展方向。它卓越调速性能、显著节电效果，改善现有设备运行工况，提高系统安全可靠性和设备利用率，延长设备使用寿命等优点应用领域不断扩大而到充分体现。

2、2风机参数及特性2.1风机基本参数(1)风量Q—单位时间流过风机空气量(m3/s，m3/min，m3/h)；(2)风压H—当空气流过风机时，风机给予每立方米空气总能量(kg·m)称为风机全压Ht(kg·m/m3)，其由静压Hs和动压Hd组成。即Ht=Hs+Hd；(3)轴功率P—风机工作有效总功率，又称空气功率；(4)效率η—风机轴上功率P损失掉部分功率后剩下风机内功率与风机轴上功率P之比，称为风机效率。2.2风机相似理论风机流量，运行压力，轴功率这三个基本参数与转速间运算公式极其复杂，同时风机类负荷随环境变化参数也随之变化，工程中一般风机运行曲线，进行大致参数运算，

3、称之为风机相似理论：Q/Qo=n/noH/Ho=(n/n0o)2(ρ/ρo)P/P0=(n/no)3(ρ/ρo)式中：Q—风机流量；H—风机全压；n—转速；ρ—介质密度；P—轴功率。风量Q与电机转速n成正比，Q∝n；风压H与电机转速n平方成正比，H∝n2；轴功率P与电机转速n立方成正比，P∝n3。2.3电动机容量计算式中：P—风机电动机所需输出轴功率(kW)；Q—风机风量(m3/s)；H—风机风压(kg/m2)；ηr—传动装置效率，直接传动为1.0，皮带传动为0.9~0.98，齿轮传动为0.96~0.98；ηF—风机效率；102—由kg·m/s变换为kW单位变换系数

4、。3风机调节输出风量方法3.1改变风机管网特性曲线来实现对风机风量调节这种办法是调节挡风板开关程度来实现，如图1所示。图1不同管网特性曲线风机风量特性曲线风机档板开度一定时，风机管网特性曲线R1工作时，工况点为M1，其风量、风压分别为Q1、H1，其输出流量是Q1。将风机挡板关小，管网特性曲线变为R2，工况点移至M2，风量、压力变为Q2、H2，其输出流量是Q2。将风机挡板再关小，管网特性曲线变为R3，工况点移至M3，风量、压力变为Q3、H3，其输出流量是Q3。从上面曲线分析，调速风机档板开度，管网特性参数将发生变化，输出流量发生变化，这样就达到了定速运行时调节风机输出

5、流量目标。调节风机流量过程中，而风机性能曲线(H-Q曲线)不变，工况点风机性能曲线(H-Q曲线)由M1移到M2，特性曲线由R1变为R2，风机输出流量由Q1变为Q2，这种方法结构简单，操作容易。目前多数风机都采用这种方法，风机内部压力由H1变为H2，这样，流量减少同时，压力同时上升，档板上消耗了大量无效轴功率，极大降低了风机转换效率，浪费了大量能源。3.2改变风机叶片角度来实现对风机风量调节当风机管网性能曲线不变时，改变风机叶片角度，使风机特性曲线(H-Q曲线)改变，工况点将管网特性曲线移动，达到调节风量目。如图2所示，风机叶片角度为α1时，M1点是原来工况点，其风量

6、、风压分别为Q1、H1；风机叶片角度为α2时，风机性能曲线(H—Q曲线)由α1线变为α2线，与管网特性曲线相交于M2，风量、风压变为Q2、H2；风机叶片角度为α3时，风机性能曲线(H—Q曲线)由α2线变为α3线，与管网特性曲线相交于M3，风量、风压变为Q3、H3。图2不同风机叶片角度时风机风量特性曲线这种调节风量方法中，管网特性曲线不变，风机叶片角度变化，调节风机性能(H—Q曲线)，达到调节风机风量目。这样，调低流量同时，风机内部压力也随之下降，具有很好节电效果。这种方法使风机叶轮结构复杂，调节机构磨损较大。同时，调节叶片角度必须停机进行，无法需要风机进行连续运行、

7、连续调节场合。3.3改变风机转速来实现对风机风量调节风机管网特性不变，风机叶片角度不变情况下，改变风机转速，使风机特性曲线(H—Q曲线)平行移动，工况点将管网特性曲线移动，达到调节风量目。如图3所示。图3风机转速不同时特性曲线当风机转速为n1时，风机风压-风量曲线与管网特性曲线R相交于M1点，其风量、风压分别为Q1、H1；当风机转速为n2时，风机风压-风量曲线与管网特性曲线R相交于M2点，其风量、风压分别为Q2、H2。当风机转速降低，流量降低同时，风机压力也同时随之降低，这样，调低流量同时，风机内部压力也随之下降，具有极好节电效果。这种方法不必对风机本身进行改造