變頻器風機節能系統

05-18

變頻器風機節能系統

在通風或供水系統中，風機和水泵的功率都是根據最大流量來選擇的，但實際使用中流量隨各種因素而變化（如季節、溫度、工藝、產量等等），往往比最大流量小的多。要減少流量時，通常情況下只能調節擋板或閥門的開度，即通過關小和開大閥門/擋板的開度來調節流量。閥門控制法的實質是通過改變管網阻力大小來改變流量，而這種控制方式當所需流量減少時，壓力反而會增加，故軸功率的降低有限，此時，過剩的風機、水泵功率將導致壓力增加造成很大的能量損耗。

一、概述：眾所周知，風機是應用量大、應用面廣的通用性機械，與風機配套用的電機耗用電量約佔全國總發電量的20%。因此在鼓風機、引風機等風機類設備上，推廣節能技術，取代落後的檔風板或閥門載流調節方式，使風機始終處於科學、經濟運行狀態，提高企業綜合經濟效益和社會效益，具有十分重要的意義。傳統風機流量的設計均以最大風量需求來設計，其調整方式採用檔板、風門、迴流、起停電機等方式控制，無法形成閉環迴路控制，也較不考慮省電的觀念。電氣控制採用直接或Y-△起動，無法具有軟起動的功能，機械衝擊大，傳動系統壽命短，震動及噪音較大，需要的電源容量大，功率因數較低等是其主要的問題點。從流體力學原理得知，風機風量與轉速及電機功率相關。當風量減少風機轉速下降時，其電動機輸入功率迅速降低。例如風量下降到80%時，轉速也下降到 80%，其軸功率則下降到額定功率的51%；若風量下降到50%時，軸功率將下降到額定功率20%。採用變頻調速，改變風機電動機的輸入頻率從而改變電動機、風機轉速，達到調節空氣流量的目的，既滿足生產工藝變化的要求，又節省電能，是一舉多得的最佳措施。

二、節電原理任何利用交流感應電動機作為電力傳動方式的生產機械，電動機的功率是按最大負荷期額定負荷選擇的。而工作時絕大部分不能滿載運行，電動機工作於滿電壓、滿速度而負載很小，也會有很多時間空載運行，由電機設計和運行特性可以知道，電動機只有運行在滿載時才是效率最高、功率因數COS￠最佳狀況,輕載時降低，空載時甚至降到0.3以下，造成許多不必要的電能損耗。現在採用檢測負載大小的方法，根據負載的減少，適當降低定子電壓可以提高效率，這是因為當輕載、空載時定子電流有功分量很小，而主要是勵磁的無功電流，因此COS￠很低，而空載損耗中佔主要成份的是定子滿電壓的鐵損耗，一點沒有減少，所以效率很低。如果適當降低定子電壓，見電機定子感應電勢公式：　U1≈E1=4.44F1N1KN1￠m 　其中: U1—定子每相繞組串聯匝數；KN1由於輕載、空載時定子電流很小，可以忽略定子繞組的漏阻抗壓降，所以U1≈E1，當其他條件不變時，降低定子電壓 U1，則￠m比例下降,也即勵磁無功電流IM也成比例下降，這樣定子電流中的無功分量減少了，COS￠就提高了，適當控制可以接近最佳值。另外，其他條件不變，定子鐵耗：PFel= pFeIN ×(U1/ UIN)2 　其中：PFel—定子鐵耗；pFeIN —定子額定鐵耗；　UIN —定子額定端電壓。　可以看出，隨著U1下降，PFel以平方比例迅速下降，這樣輕載、空載時佔主要損耗的鐵耗大量減少，使電機的運行效率大大提高，這就是輕載降壓節電的道理。調速節能根據可變速機械的相似定理： Q∝n；M∝n2；P∝n3；　其中：Q—流體的流量；n—風機、泵的軸轉速；　M—軸轉矩；P—軸功率。　通常需要改變負載時，是用檔板或閥門調節，這時輸入功率變化不大，大量能量以壓差的形式損耗在檔板、閥門上了，不僅能耗大而且檔板、閥門磨損易壞，雜訊也大。由上面公式可見，只要改變n，測流量Q成比例變化，達到調節Q的目的，而軸功率可大大減少，如Q＇=1/2，則P＇=1/8×P，軸上功率僅為額定時的12.5%，還能節能（節電）80%以上，當然這是理想的，考其他因素，節能率要小些。另外，即使對於許多「恆轉速」性質的機械，如活塞式空壓機等，用調速改變負載，也有明顯的節能效果，這是因為降速後（如用變頻調速）電機和生產機械的多種損耗都隨轉速風速下降，效率都比機械方法有很大提高。軟起動節能通常感應電動機採用直接接入電網起動的方法，電動機的起動電流為額定時的5~7倍不僅損耗大，對電網衝擊也大，機械磨損，振動都大，如果用變頻調速起動，可以將起動電流限制到很小，如果滿載起動，也只要比額定電流稍大就可以了，這樣起動損耗大大降低，既不衝擊電網，又不衝擊機械。功率因數COS￠改善的好處採用變頻調速，由於變頻器中有直流電容器的隔離作用，使輸入的功率因數接近於電動機的勵磁無功電流由電容器提供，這樣可以節省很大的一塊電網容量，一般可節省30%左右，所以很多大型企業中大容量設備進行變頻調速改造後，可以增加不少新設備而不需擴容。

三、產品特點節省電能，降低能源消耗，節約生產成本，節電率達到20%以上。提高電網功率因數，節省就地補償裝置，電網功率因數可較大幅度的提高。平滑啟動，消除啟動時的大電流衝擊，啟動時電機電流可限制在其額定電流的120%以內。減輕電機軸承等運動部件的磨損程度，延長其使用壽命。具有完善的保護和自保護功能保證設備安全運行。設備故障率下降，可靠性提高，減少備品備件消耗，降低維修成本。數碼智能控制，具有強大的自變功能，適時動態調節，自動適應負載工況的變化，無需人工調整。市電、節電切換，風機、空壓機、水泵智能控制節電器具有完善的市電、節電轉換功能，特殊情況下，節電調速器發生故障，可以切換到市電運行，不會影響設備的正常運行。四、適用範圍　　該產品廣泛用於工業、供暖鍋爐、水泥廠爐窯、煤礦、冶金行業高爐、轉爐、化肥廠、製藥廠、污水處理廠、油田、石油化工廠、紡織機械、自來水供水公司及空壓機和中央空調等行業、企業和場合的離心式風機、軸流風機、蘿茨風機、空氣壓縮機、離心泵、潛水泵、循環泵、潛水泵、輸油泵、高壓注水泵等設備的變頻調速及流量、流速和壓力調節控制等。

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