深川电气风机水泵节能上的改造方案

• 关键词：变频器,控制装置
• 摘要：采用变频器控制装置，通过改变风机转速，从而改变风机风量适应生产工艺的需要，而且运行能耗最省，综合效益最高。所以变频器调速是高效的最佳调速方案，它可以实现风机的无级调速，并且可以方便地组成闭环控制系统、实现恒压或恒流量的控制。

一、概述
      近几年我国经济持续高速发展，能源问题越来越成为行业发展的掣肘，并且随着能源价格的快速上涨，国内市场的激烈竞争，节能成为许多行业发展面临的主要问题，特别是一些能耗比较大的行业如石油、化工、制药、冶金、制造、环保、市政等行业，据资料显示我国高、低压电动机总容量在3500MW以上，大部分为风机泵类负载，他们大多改造在高耗能、低效率状态。
      一般风机、水泵系统大多数是靠阀门来调节出水流量或压力，挡板这种调节方式是以增加管网损耗，耗费大量能量源为代价的，因此，不可避免的造成电能的浪费，而且由于设计时，系统是按最大的负载来设计的，在实际运行当中，绝大部分时间系统是不可能运行在满负荷状态下，存在较大的富余，所以就存在较大的节能潜力。
      采用变频器控制装置，通过改变风机转速，从而改变风机风量适应生产工艺的需要，而且运行能耗最省，综合效益最高。所以变频器调速是高效的最佳调速方案，它可以实现风机的无级调速，并且可以方便地组成闭环控制系统、实现恒压或恒流量的控制。

二、变频改造的技能分析（以风机为例)
2.1 变频调速节能原理
从流体力学的原理得知，使用感应电机驱动的风机，轴功率P与风量Q，风压H的关系为：
P∝Q�H当电动机的转速由n1变化到n2时，Q、H、P与转速的关系如下：
(1)

(2）         
            
(3)
 

      可见风量Q和电机的转速n是成正比关系的，而所需的轴功率P与转速的立方成正比关系。所以当需要80%的额定风量时，通过调节电机的转速至额定转速的80%，即调节频率到40.00Hz即可，这时所需功率将仅为原来的51.2%。
     如图（1）所示，从风机的运行曲线图来分析采用变频器调速后的节能效果。

 图（1）风机的运行曲线

      当所需风量从Q1到Q2时，如果采用调节风门的办法，管网阻力将会增加，管网特性曲线上移，系统的运行供况点从A点变到新的运行工况点B点运行，所需轴功率P2与面积H2�Q2成正比，如果采用调速控制方式，风机转速由n1下降到n2,其管网特性并不发生改变，但风机的特性曲线将下移，因此其运行工况点由A点移至C点，此时所需轴功率P3与面积HB�Q2成正比，从理论上分析，所节约的轴功率delt(P)与（H2-HB）�(C-B)的面积成正比。
      考虑减速后效率下降和调速装置的附件损耗，通过实践的统计，风机类通过调速控制可节能达20%-50%。
2.2 变频改造节能分析
改造前工频运行功率计算公式P1=U�I�1.732�cosΦ，期中：
U－－－－－－电机电压，KV；
I－－－－－－-电机电流，A；
P1－－－－-单一负荷下工频运行功率，KW;
cosΦ－－－－-单一负荷下运行功率因数，小于额定功率因数。
C1=T�Σ（P1�δ）,期中：
T－－－－－－-全年平均运行时间，h；
P1－－－－－－单一负荷下的运行功率，KW;
δ－－－－－－这种负荷下的全年运行时间比例；
C1－－－－-改造前总耗电量，kw.h。
改造后变频运行预计功率计算公式：
利用公式：η

计算出的比，期中：
P1 －－－－－－－－工频运行功率，KW；
P额－－－－－－额定轴功率，KW；

 ——运行工况与额定工况下的效率、压力比，小功率电机取1，大功率电机取0.9根据改造风量不变的原则，有Q1=Q2，期中Q2为改造后的风量。所以 。再根据即计算出P2是变频改造后预计运行功率，η为变频装置的效率。

C2=T�Σ（P2�δ），期中：
C2－－－－-改造后总耗电量，kw.h。
1.3 节能对照表：风机、水泵变频调速时的能耗比较

      上述均为百分比，100%流量 风机的额定流量，100%功率为工频工况运行时消耗功率（即电机输入功率=风机额定轴功率/电机效率，电机效率一般为93-96%，额定功率大者效率较高）。变频调速时节能量即为两种调节方式的能耗差值（百分比乘额定消耗功率）。

三、变频调速其它附加效益
    （1）内侧功率因数提高：原电机直接由工频驱动时，满载时功率因数为0.85左右，实际运行时远低于0.8，采用变频调速系统后，电源侧的功率因数可提高到0.9以上，无需无功补偿装置就能大大的减少无功功率，满足电网要求，可进一步节约上游设备的运行费用。
    （2）设备运行与维护费用下降：采用变频调节后，由于通过调节电机转速实现节能，在负荷率较低时，电机转速也降低，主设备及相应辅助设备如轴承等磨损较前减轻，维护周期可加长，设备运行寿命延长，并且变频改造后风门开度可达100%，运行中不承受压力，可显着减少风门的维护量。变频器运行中，只需定期对变频器除尘，不用停机，保证了生产的连续性。随着生产的需要，调节风机的转速，进而调节风机风量，既满足生产工艺的要求，工作强度又大大降低。采用变频技术调速后，减少了机械磨损，维护工作量降低，检修费用下降。
      (3）用变频调速装置后，可对电机实现软启动，启动时电流不超过电机额定电流的1.2倍，对电网无任何冲击，电机使用寿命延长。在整个运行范围内，电机可保证运行平稳，损耗减小，温升正常。风机启动时的噪音和启动电流非常小，无任何异常振动和噪音。
      (4）与原来旧系统相比较，变频器具有过流、短路、过压、欠压、缺相、温升等多项保护功能，更完善地保护了电机。
      (5）操作简单，运行方便。可通过计算机远程给定风量或压力等参数，实现智能调节。
      (6）适应电网电压波动能力强，电压工作范围宽，电网电压在-15% ~ 10%之间波动时，系统均可正常运行。
四，结束语
      综上所述，为了节约能源和费用，需对风机系统进行变频节能改造，以便达到节能和延长电机、接触器及机械散件、轴承、阀门、管道的使用寿命。一般来说，对于连续工作的送风系统，随着工艺的变化，电动机运行频率在35.00—50.00Hz之间动态调节，系统的节电率可达20%-35%。