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风机节能改造

    现今在中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，需要经常调节气体的流量、压力、温度等；现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。

近几年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。以上海正艺科技对上海嘉定区某风机进行变频节能改造的工程案例为例，计算变频节能的效果。上海正艺科技的变频调速以其优异的调速和起动、制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，其广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。

对于风机变转矩负载特性实施变频调速控制在原理上属于减少流体（空气、液体等）动力节电方法，是一种较好的、被广泛采用的节电方法。无数实例业已证明，它比通常所采用的风门或挡板调节方式有着显著的节电效果。下面通过图1（流量Q与扬程H及轴功率P的关系曲线图）来说明风机、水泵变频调速节电原理。对于风机、泵类负载，流量与转速成正比：Q 1/Q2→η1/η2，扬程与转速的平方成正比：H 1/H2→（η1/η2）2 ，而电机的轴功率与转速的立方成正比：H 1/H2→（η1/η2）3。因此，采用变频技术调节不同流量时消耗的功率为：P变=n3Ped= Q3Ped（公式1）

在采用阀门或挡板控制流量时，电机在额定转速下定速运转，在不同流量时电机消耗的功率为：

P阀=（0.4+0.6Q）Ped（公式2）

其中，Ped为阀门或挡板全开状态下，电机以额定转速运行时消耗的功率，Q为流量的相对值。从⑴式和⑵式可以看出，当流量Q变为额定流量的50%时，采用变频调速时消耗的功率为：

P变=n3Ped= Q3Ped=0.53 Ped =0.125 Ped（结论1）

采用阀门或挡板控制流量时，消耗的功率为：

P阀=（0.4+0.6Q）Ped=（0.4+0.6×0.5）Ped =0.7 Ped（结论2）

所以，两种方式的节电率为：（0.7-0.125）/0.7≈82%（结论3）

在实际情况下，使用变频调速技术后节约能耗多少的、性的前期计算具有一定的难度，它不仅与负荷的变化波动分布规律等密切相关（与时间相关的函数），而且，还与电机、水泵等在不同工作点的效率特性、管网特性等相关。然而，我们可以通过以上方式对改造项目进行能耗节约估算，以获取投资收益前期估算。

图1：流量Q与扬程H及轴功率P的关系曲线图

在图1—a 中，我们给出了流量Q与扬程H之间的变化关系特性，其中，曲线a1表示在工频定速驱动方式下流量Q与扬程H之间的变化趋势特性，而曲线ax则表示采用变频调速驱动方式下风机所表现出来的流量Q与扬程H之间的变化关系特性。从曲线a1和ax在H-Q坐标系中的位置关系，可以清晰地看出，变频驱动方式不仅可以调节流量以适应风量的需求变化，而且也在调节流量的同时降低了输出扬程的能量消耗。而工频定速运行方式虽然可以通过调节入口风门档板方式调节风量的变化，但是，工频调节风门档板方式没有达到降低出口扬程的目的，导致电能的极大浪费。

   三晶变频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。