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变频调速技术在风机节能中的应用

李铁军 朱成实 叶 龙/沈阳化工学院机械工程学院 李 楠/沈阳鼓风机(集团)有限公司    

摘要 :分析了变频调速控制的节能原理,以及风机节能计算方法,通过某化工厂的风机变频调速应用实例,结果表明:风机采用变频调速控制运行,能够获得显著的节能效果和经济效益。

关键词 :风机;节能;变频调速

中图分类号: TH 432  文献标识码: B

文章编号: 1006 - 8155 ( 2008 ) 02-0067-03

Application of Frequency Conversion and Velocity Modulation Technology on Fan Energy-saving

Abstract: The paper analyzes the energy-saving principle of frequency conversion and velocity modulation and the calculation method of fan energy-saving. Through the running practice of fans in a chemical plant, the result shows that the economic benefit and the effect of energy-saving is notable adopting frequency conversion and velocity modulation technology.

Key words: fan; energy-saving; frequency conversion and velocity modulation

 

0  引言

     目前风机在运行中存在的问题: (1) 设计院或用户在选择风机设备时,通常留有 10%~15% 的设计余量,实际上系统多数工作负荷低于额定负荷运行,设备容量不能充分利用,运行效率低 ; (2) 启动时对电动机的冲击大,降低了电动机使用寿命; (3) 挡板功耗大,浪费能源; (4) 工作系统很难投入自动运行,降低了系统自动化水平。

  随着电力电子技术、微电子技术、信息技术和现代控制理论在调速系统中的应用,并且由于近年电力紧张,变频调速技术已经成为现代电力传动的一个发展方向,卓越的调速性能,使得变频器在工业生产中的节能效果越发显著 [1-3] 。因此,将风机改为变频器控制,将传统的电机调速技术、现代电力电子技术以及计算机控制技术结合在一起,当系统工艺需要风量发生变化时,自动调速,使电机在经济的转速下运行,从而达到节电的效果。变频调速节能控制装置的特点 [3-4] :( 1 )调速效率高;( 2 )调速范围大;( 3 )调速精度高;( 4 )启动电流小,而且容易实现闭环控制。由于可以利用原普通交流异步电动机 [5] ,所以特别适合对原有旧设备的技术改造,它既保持了原电动机结构简单,可靠耐用,维修方便的优点,又能达到节电的显著效果,是风机交流调速节能的理想方法 [5]

1  风机调速节能原理

  当工作负荷变化时,调节驱动风机的电动机,转速随之变化,可降低功耗,节约电能。由流体力学理论可知,风机风量


  因此,当系统工作流程需风量减少时,调节转速下降可使功率降低很多。例如,当风量与转速均下降到 90% 时,功率将降低到额定功率的 73%; 当风量与转速均下降到 80% 时,功率将降低到额定功率的 51%; 当风量与转速均下降到 70% 时,功率将降低到额定功率的 34%; 当风量与转速均下降到 60% 时,功率将降低到额定功率的 21% 。可见其节能效果十分显著,有很大的节能发展前途。其节能原理可用图 1 (风机的风压—风量特性曲线)来说明。

  风机在管路特性曲线 R 1 工作时,工作点为 A ,其流量和压力分别为 Q 1 和 p 1 ,此时风机所需的功率正比于 Q 1 与 p 1 的乘积,即正比于 Ap 1 OQ 1 的面积。由于生产工艺要求需要风量从 Q 1 减小到 Q 2 时,若减小调节风门开度,则实际上管网管阻增加,使风机的工作点移到 R 2 上的 B 点。可以看出,风量下降,风压增加,风压增大到 p 2 ,这时风机所需的功率正比 Q 2 和 p 2 的乘积,即正比于 Bp 2 OQ 2 的面积。显然风机所需的功率变化不多。这种调节方式控制虽然简单,但不利于节能。若采用变频调速,风机转速由 n 1 下降到 n 2 ,不改变管网阻力,这时工作点由 A 点移到 C 点,流量仍是 Q 2 ,压力由 p 1 降到 p 3 ,这时变频调速后风机所需的功率正比于 Q 2 与 p 3 的乘积,即正比于 Cp 3 OQ 2 的面积,由图 1 可见功率的减少是明显的。

2  风机节能的计算

  风机流量变化量,如前所述,采用变频调速是有效的节电措施。根据 GB12497-1995 《三相异步电动机经济运行》对电机经济运行管理的规定有如下的计算公式。

采用挡板调节流量对应电动机输入功率 P 1 V 与流量 Q 的关系为

4  结束语

  实践证明,风机采用变频器调速后,取得了显著的节电效果,是一种理想的调速控制方式,并且机械的转速降低后,机械的磨损减少,使用寿命延长了,同时设备运行可靠性提高,延长了设备检修周期,减少了维护量及维修费用,直接和间接经济效益都很可观。可见,变频调速技术用于风机控制能获得良好的运行性能和显著的节能效果。

 

 

[1] 韩安荣 . 通用变频器及应用 [M]. 北京 : 机械工业出版社, 2000 .

[2] 王廷才,王伟 . 变频器原理及应用 [M]. 北京 : 机械工业出版社, 2005 .7.

[3] 佟纯厚 . 变频器调速原理 [ M ]. 北京 : 冶金工业出版社, 1984.

[4] 张燕 宾 . 变频调速应用实践 [M]. 北京 : 机械工业出版社, 2000 .

[5] 黄元培,张学 . 变频器应用技术及电动机调速 [M]. 人民邮电出版社, 1998 .



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  评论人:肉牛   打分:0 分  发表时间:2015-5-14 14:08:14
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