风机类负载特性与节能分析
节能原理及节能计算
节能原理及计算方法一、节能原理风机和水泵，前者工作介质为液体，均属于流体机械设备。
下面以风机为例说明它们的工作特性。
特别是离心式风机及水泵，工作特性基本相同。
以下就以风机为例说明他们的调速工作原理。
风机的工作特性图如下：风机的工作特性图由上图可以看出，风机工作的位置，即风机的风量是由风机特性曲线（风压特性）和管网特性曲线（风阻特性）决定的，无论是改变风机的特性曲线，或者是改变管网特性曲线，都可以达到改变风量的目的。
图中：风机特性曲线 HA =kQ12K——风机特性系数；管网特性曲线 HA =Hc-λQ12λ——管网特性系数。
（一）工频工作方式工频工作方式是指泵的特性曲线保持不变，而改变管网特性曲线。
通常采取的方式是保持风机的特性曲线不变，即不改变风机的转速，而用调节挡板改变出风口的大小，达到改变风量的目的。
如下图所示：工频工作方式时风机的工作特性图从图中可以看出，风机工作在A点时，风量为Q1，风压为H1。
保持风机的转速不变，用挡板将风量调节为Q2时，风压将上升到H2，风机工作点变为B点。
由于挡板的节流作用，风道的阻力曲线变为OB。
风机工作在A点时，其功率为PA ＝H1×Q1/102；风机工作在B点时，其功率为PB ＝H2×Q2/102。
虽然Q2<Q1，但H3>H1，所以PA与为PB的值变化不大，说明采用工频工作方式时，改变风机的风量，风机的轴功率减小有限。
（二）变频工作方式变频工作方式是指管网特性曲线保持不变，而改变风机的特性曲线。
通常采取的方式是保持管网特性曲线不变，即不改变风机出口的大小，而改变风机的特性曲线，即改变风机的转速，达到改变风量的目的。
如下图所示：风机工作在A点时，其功率为PA ＝H1×Q1/102；风机工作在B点时，其功率为PB ＝H2×Q2/102。
Q 2<Q1，而且 H2>H1，所以PA与为PB的值变化较大，说明采用变工频工作方式时，改变风机的风量，风机的轴功率减小很大，节能效果显著。
电机目前使用几种主要节能方案与比较
采用变频调速时，对于风机泵类负载，其起动电流小，对电网无冲 击。 液力耦合器不能直接改善起动性能，起动电流达到额定电流的5-7 倍。 起动对电动机和电网的冲击相当大，影响电网的稳定性 。
10
变频调速与液力耦合器调速的其它性能 比较
运行可靠性、运行维护
➢ 液力耦合器工作时是通过一导管调整工作腔的充液量，从而改变传递扭矩和 输出转速来满足工况要求；因此，对工作腔及供油系统需经常维护及检修。
6
变频调速与液力耦合器调速的节能比较
图1“两种调速方式效率
曲线”为典型的液力耦
合器和变频器（高高变
频器）的效率－转速曲
线，随着输出转速的降
低，液力耦合器的效率
基本上正比降低（例如：
额定转速时效率0.95，
75%转速时效率约0.72，
20%转速时效率约0.19）；
而变频器在输出转速下
降时效率仍然较高（例
3
1.液力耦合器调速的工作原理
工作原理
如采用液力耦合器调速，则电动机转轴连接到液力 耦合器，而负载连接到液力耦合器，电动机由电网供电， 电动机仍全速运行。 ➢ 液力耦合器是通过控制工作腔内工作油液的动量矩变化， 来传递电动机能量并改变输出转速的。 ➢ 电动机通过液力耦合器的输入轴拖动其主动工作轮，对 工作油进行加速，被加速的工作油再带动液力耦合器的 从动工作涡轮，把能量传递到输出轴和负载，这样，可 以通过控制工作腔内参与能量传递的工作油多少来控制 输出轴的力矩，达到控制负载的转速的目的。 ➢ 液力耦合器也可以实现负载转速无级调节。
9
变频调速与液力耦合器调速的其它性能 比较
功率因数
➢ 变频调速可以在很宽的转速范围内保持高功率因数运行（例如20%以 上转速时功率因数大于0.95%），
1负载特性1恒转矩负载特性2离心式通风机型负载特性3直线型负载特性4恒功率负载特性
1负载特性1恒转矩负载特性2离心式通风机型负载特性3直线型负载特性4恒功率负载特性2稳定运行条件：1机械特性曲线与负载特性曲线有交点2干扰使转速上升，干扰消除后Tm-Tl《0，与之相反3限制直流电动机启动电流的方法：1降压启动2在电枢回路内串接外加电阻启动。
4调速特性：1改变电枢电路外串联电阻Rad 2改变电动机电枢供电电压U 3改变电动机主磁通fai5制动特性:1反馈制动2反击制动3能耗制动6电动机启动要求:1足够大的启动转矩,保证生产机械能正常启动2启动电流越小越好3要求启动平滑4启动设备安全可靠,力求结构简单,操作方便.5启动过程中功率损耗越小越好7降压启动方法1电阻或电抗器降压启动2星角降压启动3自耦变压器降压启动8接触器1交流接触器2直流接触器接触器由触头,灭弧装置,铁芯,线圈组成.9继电器分为1电流继电器2电压继电器3中间继电器4热继电器10保护装置有1短路电流的保护装置2长期过载保护装置3零压保护4零励磁保护.11选择电动机三项基本原则:1发热2过载能力3启动能力12三种工作制1连续工作制2短时工作制3重复短时工作制13三相鼠笼点击调速：1变频调速2变极调速14三相鼠笼电机在同电压下空载启动比满载启动转矩：相投15静态技术指标：1静差变2调速范围3调速平滑性16动态技术指标1最大超掉量2过渡过程时间3震动次数3.3 一台他励直流电动机所拖动的负载转矩T L=常数，当电枢电压或电枢附加电阻改变时，能否改变其运行其运行状态下电枢电流的大小？为什么？这个拖动系统中哪些要发生变化？T=K tφI a u=E+I a R a当电枢电压或电枢附加电阻改变时,电枢电流大小不变.转速n与电动机的电动势都发生改变.3.4一台他励直流电动机在稳态下运行时，电枢反电势E=E1，如负载转矩T L=常数，外加电压和电枢电路中的电阻均不变，问减弱励磁使转速上升到新的稳态值后，电枢反电势将如何变化? 是大于，小于还是等于E1？T=I a K tφ, φ减弱,T是常数,I a增大.根据E N=U N-I a R a ,所以E N减小.,小于E1.3.11为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？电动机在未启动前n=0,E=0,而R a很小,所以将电动机直接接入电网并施加额定电压时,启动电流将很大.I st=U N/R a3.12他励直流电动机直接启动过程中有哪些要求？如何实现？他励直流电动机直接启动过程中的要求是1 启动电流不要过大,2不要有过大的转矩.可以通过两种方法来实现电动机的启动一是降压启动.二是在电枢回路内串接外加电阻启动.3.13 直流他励电动机启动时，为什么一定要先把励磁电流加上？若忘了先合励磁绕阻的电源开关就把电枢电源接通，这是会产生什么现象（试从T L=0 和T L=T N两种情况加以分析）？当电动机运行在额定转速下，若突然将励磁绕阻断开，此时又将出现什么情况？直流他励电动机启动时,一定要先把励磁电流加上使因为主磁极靠外电源产生磁场.如果忘了先合励磁绕阻的电源开关就把电枢电源接通，T L=0时理论上电动机转速将趋近于无限大,引起飞车, T L=T N时将使电动机电流大大增加而严重过载.3.15 一台直流他励电动机，其额定数据如下：P N=2.2KW,U N=U f=110V,n N=1500r/min, ηN=0.8,R a=0.4Ω, R f=82.7Ω。
风机节能潜力分析及主要对策
1 概述
节能现已成为我国能源资源战略的优先领域，成为 确保国家能源安全、促进技术进步和创新、保护环 境、提高国际竞争力、构建资源节约型社会、促进 社会经济可持续发展的重要驱动力。
风机是我国工业领域最主要的耗能设备之一，属于 量大面广的产品，广泛应用于石油、化工、煤炭及 矿产开采、电力、冶金、环保、城建等国民经济各 领域，据统计风机产品的年耗电总量约占全国年发 电总量的10%左右。
1 概述
各类通风机所占市场份额
1 概述
通风机市场份额占据绝对的优势；“其它类” 的风机是 按照用户的具体要求设计生产的非标产品；压缩机占有的 市场份额最小。 国内有能力生产压缩机的企业有：沈鼓、陕鼓、上鼓和交 大赛尔，其余大部分企业均以生产通风机为主。 风机的节能重点是通风机产品。
2 风机的耗能分析
3.2 国内在风机节能中已采取的主要措施
苏尔寿公司的轴流压缩机技术；长鼓引进了日本大晃的罗茨鼓风机 技术等等
通过项目研究开发高效节能风机
合肥通用机械机械研究院，承担“十一五”国家科技支撑计划项目： 多级低速离心鼓风机节能与可靠性技术研究 承担“十一五”国家科技支撑计划项目：典型节能产品能耗评价体 系与规范研究
3.1 国内现状
风机整机装置效率低
变速机构比较落后，如V带、蜗轮副等还广泛应用于风机的传动上，风 机的传动效率低
调节方法比较落后，大部分还是采用调节门调节
管路系统设计不合理
增加了系统的管网阻力，导致风机的设计参数偏大，耗能增加
风机的实际运行效率低
风机的实际工作点偏离最高效率工况点 。在工程设计过程中，由于管 网阻力计算不准确，风机的选型参数富裕度偏大，导致风机实际运行时 不再高效区。比如，我国现行火力设计规程SDJ-79规定，燃煤锅炉送、
风机和泵类产品的节能减排
当地居民生存的一大挑战。
开发SQ Flex可再生能源供水系统。
格兰富绿色能源供水系统（SQFlex以利于安装和使用。
源达到的几乎零运行费用，以及南非的Mafeteng和Durban地区，格兰富的SQ改善。
在定名为SQ 获得A级能效标识的Alpha2热水循环泵格兰富公司的热水循环泵的产量一直为世界第其平均能源【摘 要】为风机和泵类设备的节能减排提供了依据。
【关键词】风机 泵 节能 方法 应用潜力风机与泵是应用广泛的流体机械，全国约有3 2002年国家经贸委节能信息传播中心对鞍钢第三图5 SQFlex可再生能源供水系统使管网阻力曲线由R 1变为R 2，交（H —Q ）n 1曲线于B 点，流量和扬程分别为Q 2和H 2，泵的效率变为ηB 。
如采用调速调节转速由n 1降为 n 2，此时泵的性能曲线变为（H —Q ）n 2，C 点为新的运行工况点，流量和扬程分别为Q 2、H 3，此时泵的效率曲线为ηn2，而泵的额定效率不变，即ηC =ηA ，不是ηB 。
锅炉给水泵调速节能原理如图3。
图3 锅炉给水泵调速节能原理图从图3可得出相对节能量，由于水泵功率P =C ·H ·Q 则为获得流量Q 2，节流调节耗功P 2=C ·H 2·Q 2≈□B H 2O Q 2。
调速调节耗功P 3=C ·H 3·Q 2≈□B H 3O Q 2。
A 则调速对节流调节节能P J = P 2－P 3≈□B H 2O Q 2－□B H 3O Q 2=（H 2－H 3）Q 2=ΔH ·Q 2即节省功率与扬程之差成正比。
按图3定出各点参数关系，即可计算出调速调节对节流调节的节能量。
假定额定工况点A 的流量Q 1与扬程H 1均为100%，Q 2=0.5 Q 1，H 2= 1.2H 1，ηC =ηA ，ηB =0.8ηA ，由于Q ∝n ，H ∝n 2，故n 2=0.5 n 1，H 3= 0.25H 1。
风机、水泵变频器选型原则
风机、水泵变频器选型方法一、首先需要注意，1.罗茨风机及潜水泵及齿轮泵等不是平方转矩的风机水泵类负载，是恒转矩负载，平方转矩类风机水泵负载一般都是针对于离心风机及水泵来的，这种负载在出口关闭情况下出口压力升到额定压力后就不升高了，因为没有流量所以负荷降低。
2.风机水泵类负载一般在设计时是按照最大需量设计的，存在富余功率。
对于这类负载使用变频器按需使用就有节能的空间。
二、正确的把握变频器驱动的机械负载对象的转速——转矩特性，是选择电动机及变频器容量、决定其控制方式的基础。
风机、泵类的负载为平方转矩负载。
随着转速的降低，所需转矩以平方的比例下降，低频时负载电流小，电机过热现象不会发生；但有些负载的惯量大，必须设定长的加速时间，或再启动时的大转矩引起的冲击，因此选型时需考虑裕量；另：当电机以超出基频转速以上的转速运行时，负载所需的动力随转速的提高而急剧增加，易超出电机与变频器的容量，将导致运行中断或电机发热严重。
对于恒转矩负载，要选用G型的变频器；P型变频器适用于普通的风机和离心式水泵等负载。
（罗茨风机、螺杆泵、泥浆泵、往复式柱塞泵等则要用G型）--------------百度文库及工控网、自动化网，总结的选型方法摘抄如下：1) 根据负载特性选择变频器，如负载为恒转矩负载需选变频器，如负载为风机、泵类负载应选择风机、泵类变频器。
因为风机、水泵会随着转速增大力矩。
而刚启动时力矩较小。
2) 选择变频器时应以实际电机电流值作为变频器选择的依据，电机的额定功率只能作为参考。
另外,应充分考虑变频器的输出含有丰富的高次谐波，会使电动机的功率因数和效率变坏。
因此用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较，电动机的电流会增加10％而温升会增加20％左右。
所以在选择电动机和变频器时，应考虑到这种情况，适当留有余量，以防止温升过高，影响电动机的使用寿命。
3) 变频器若要长电缆运行时，此时应该采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不够。
风机类负载特性与节能分析课件
目录 CONTENTS
• 引言 • 风机类负载基础知识 • 风机类负载特性分析 • 节能分析方法 • 节能技术与实践 • 案例分析 • 结论与展望
01
引言
背景介绍
风机类负载在工业领域广泛应用，如通风、ventilation、material handling等。 风机类负载的能耗较大，节能潜力巨大。
节能改造方案制定方法
技术调研
了解当前先进的节能技术，对比 不同技术的优缺点。
方案设计
根据风机的实际情况和节能需求 ，制定个性化的节能改造方案。
经济评估
对节能改造方案进行经济性评估 ，确保方案在经济上可行。
05
节能技术与实践
高效风机设计技术
总结词
通过优化风机设计，提高其运行效率，降低能耗。
详细描述
风机类负载的效率特性
效率特性的定义
指在不同工况下，风机类负载的效率与流量、压头、功率 等参数之间的关系。
效率与流量的关系
在最佳工况点附近，风机的效率最高；随着偏离最佳工况 点的程度加大，效率会逐渐降低。
效率与压头的关系
在一定范围内，随着压头的增加，风机的效率也会相应提 高；但当压头达到一定值后，效率的增长速度会逐渐减缓 。
混流式风机适用于高层建筑、大 型商场等需要高效通风的地方。
03
风机类负载特性分析
风机类负载的流量特性
流量特性的定义
流量与压头的关系
风机类负载的流量特性是指在不同工况下 ，风机类负载的流量与压头、功率、效率 等参数之间的关系。
随着流量的增加，风机的压头会相应降低 ；反之，随着流量的减少，风机的压头会 相应升高。
流量与功率的关系
流量与效率的关系
风机类负载特性与节能分析课件
节能技术发展现状
随着能源危机和环保意识的提高 ，风机类负载的节能技术越来越 受到重视，国内外学者和企业纷 纷投入研发，取得了一系列重要
成果。
风机的效率提升技术
效率提升技术定义
通过改进风机设计、优化制造工艺和选用高效材料，提高风机的能量转换效率和运行稳定 性，从而达到节能减排的目的。
效率提升技术分类
分类
根据工作原理和应用领域，风机 类负载可分为水平轴风力发电机 、垂直轴风力发电机、工业通风 fan、空调通风 fan等。
风机类负载的应用场景
01
02
03
风力发电
利用风能发电，为电网提 供清洁能源。
工业通风
在工厂、车间等场所，利 用通风 fan排除余热和废 气，保持环境舒适。
空调系统
在空调设备中，利用通风 fan实现室内空气循环和 制冷/制热效果。
05
风机类负载的节能发展趋 势与展望
节能技术的发展趋势
高效电机和变速驱动技术
随着高效电机和变速驱动技术的不断发展，风机类负载的能效得 到了显著提升。
智能化控制
通过引入智能化控制技术，实现对风机类负载的实时监测和优化控 制，进一步提高节能效果。
新型材料的应用
新型材料的出现和应用为风机类负载的轻量化、小型化和高效化提 供了可能，有助于降低能耗。
如何降低风机类负载的噪音和 振动，提高其可靠性。
02
风机类负载的特性分析
风机的空气动力学特性
风机的流量特性
指风机的风量与风压之间 的关系，包括恒定转速和 变转速情况下的特性。
风机的效率特性
指风机的效率与流量、风 压之间的关系，是衡量风 机性能的重要指标。
风机的喘振特性
电厂风机永磁调速节能分析
电厂风机永磁调速节能分析摘要：从当前的情况分析，环境污染和能源短缺是人类在发展过程中出现的两个严峻的问题，一些节能环保的设备和技术在应用的过程中也受到非常多的重视和关注。
尤其是在一些电厂、化工等耗能比较严重的行业，永磁调速器是这些年以来节能技术当中的一项创新技术，主要是使用在泵类、风机的离心负载调速节能方面。
本文主要探讨分析电厂风机永磁调速节能技术，以供参考。
关键词：电厂风机；永磁调速；节能1 永磁调速器的结构及原理永磁调速设备主要是由四个部分组成的，分别是：气隙执行结构、永磁转子、导体转子，以及转轴连接壳和紧缩盘。
首先，气隙执行结构的作用主要是对磁盘与导磁板之间的气隙距离进行一定的调节；其次，永磁转子主要是一种铝盘，这个铝盘上镶有永磁体，其作用主要是连接相关的负载；其三，导体转子本质是导体磁盘，其主要作用是连接电机轴；其四，转轴连接壳与紧缩盘的主要是指紧缩盘装置和电机，其存在的作用也主要是负责连接相关的负载。
导体，转子和电动机之间的转速是相同的，在运行的时候保持不变，利用调节气隙的变化来改变相关的负载着上面的转矩的变化，因为输出矩形的变化从而带动负载转速的变化。
在导体转子在旋转运行的时候，会造成相应的永磁转子相对与导体转子产生相对运动现象，从而在气隙之间相应的磁场也会产生一定的感应电流，所产生的感应电流就会促使磁场中的导体转子呈现出受力现象。
此外，如果在一定的反作用力的影响下，永磁转子就会顺着与转子一致的方向做出旋转运动，产生的结果是附出现一定的扭距，从而可以带动负载进行旋转。
综上所述，运用以上原理对所气隙进行有效的调节便可以有效控制、调节和重复负载发转速。
2 永磁调速器在电场中的应用2.1 在引风机上的应用在永磁调速器的设备中负载周和电动机轴之间长度往往会产生有一定的距离，通常来说这个距离和长度，是完全能够不必在以前的设备上作出改动的，只要在当中设置一段专用的轴连接就可以了。
从工程角度上面比较简单。
风机、水泵节能分析
供水系统中风机、水泵节能分析《科技与生活》作者：林峰在供水系统中,风机、泵类设备应用范围十分广泛,其电能消耗和诸如阀门、挡板相关设备的节流损失以及维护费用占到生产成本的20%～30%,是一笔不小的生产费用开支。
随着经济改革的不断深入,特别是我国电能的紧张局势日益加剧,节能降耗业已成为企业降低生产成本、提高产品质量的重要手段之一。
1风机、水泵的能量损耗1.1机械损耗机械损耗即指泵或风机在运转时,轴与轴封、轴与轴承以及叶轮盘面与流体摩擦所消耗的功率损失。
轴承及轴封装置机械摩擦引起的损失,约占输入轴功率的1%～3%,叶轮盘面与流体的摩擦损失在压力高、流量小的低比转数离心泵中比较突出,有时甚至高达有效功率的30%。
1.2容积损耗泵和风机运行时,其内部和各级之间压力是不相等的,而由于结构上的需要,转动部件与静止部件之间又必须留有间隙,为平衡轴向推力,以及动静部件之间存在间隙,就有部分流体要从高压区回流到低压区,而在机内循环流动及向外泄漏消耗了能量。
这种因回流及泄漏所造成的损失,就称为容积损失。
尽量减小密封间隙,改进密封结构形式,严格坚持检修质量标准,均有助于减少此项损失。
1.3流动损耗流动损耗即流体流经泵或风机产生的沿程阻力、局部阻力及撞击损失之和。
这项损失与通流部件的几何形状、表面粗糙度、流体的粘滞性及泵或风机的运行工况有关。
1.4水泵的汽蚀现象及其对性能影响汽蚀对离心泵的运行将造成扬程、流量、效率显著下降,严重时甚至使泵吸不上水而无法工作。
同时,由于气泡溃灭形成的高频水锤,还将使泵产生振动和噪音,甚至造成过流部件损坏,使泵的寿命缩短。
为了防止汽蚀现象的产生,在离心泵安装使用时,必须严格按照铭牌规定的“允许吸上真空高度”值进行安装;对于输送饱和流体的离心泵,其吸入安装高度必须为负值,即泵应安装在吸入液面以下,以使其有足够的“倒灌高度”。
其次,尽量减小吸入管的阻力,吸入管少用弯头和阀门。
在运行上,多台泵并列运行时,要合理分配负荷,以减少偏离设计流量时所产生的撞击,提高泵的抗汽蚀性能。
变频器的调速原理讲解
二、变频器的结构 及原理
变频器的调速原理
调速原理：
N：转速
N=60F/P
F：频率
P：极对数
调速方法：
改变极对数 （有级调速）
改变输入频率 （无级调速）——变频器
交-直-交变频器的主要结构框图
～
～
整流器
～
中间 电路
逆变器
电动机
控制电路
交-直-交变频器原理图
M
交
直
交
变频器主电路图
整流电路
滤波电路 KS
1. IGBT的结构和特点 三端器件：栅极G、集电极C和发射极E
开关速度高，开关损耗小。
相同电压和电流定额时，安全工作区比 GTR大，且 具有耐脉冲电流冲击能力。
通态压降比VDMOSFET低。
IGBT的电气图形符号
输入阻抗高，输入特性与MOSFET类似。 与MOSFET和GTR相比，耐压和通流能力 还可以进一步提高，同时保持开关频率高 的特点 。
➢ 快恢复二极管和肖特基二极管，分别在中、高频整流 和逆变，以及低压高频整流的场合，具有不可替代的 地位。
整流二极管及模块
13
PN结与电力二极管的工作原理
基本结构和工作原理 与信息电子电路中的 二极管一样。 由一个面积较大的PN 结和两端引线以及封 装组成的。 从外形上看，主要有 螺栓型和平板型两种 封装。
工作与额定F的比值
由此可知二次方律负载遵循如下规律(n: 转速):
流量Q ∝ n
扬程H ∝ n2
功率P ∝ n3
风机的节电率统计举例
用三台变频器控制三台风机，其中两用一备，电机的功率P=55KW， 设计风量为Q。空载损耗为10%，转速1250转/分。若风机正常在970转/分 以下连续可调，每天所需的供风量为1.5Q。 （1）一台工频运行，一台变频运行；则全速
变频器在风机、水泵中的节能应用
变频器在风机、水泵中的节能应用摘要：由风机、水泵类负载节能，来阐述变频器是控制风机、水泵实现节能最佳方式，对提高自动化程度，减少人为因素的影响进行较详细分析，通过实例计算来证明在理论上是正确的，虽然初期一次性投资比较大，但从长远上来看在经济上是值的。
关键词：风机；水泵；节能；功率因数；变频器前言风机、水泵作为工业和生活中的通用机械有应用量大、应用面广的特点，其配套电机量也是巨大的，有资料统计，风机、水泵的耗电量占全国总发电量的20%以上，由于容量和工艺原因，大多数的风机、水泵类负载存在着不同程度上的电能浪费，在提倡节约能源的今天，减少浪费，节能问题的研究也迫在眉睫，变频控制是目前最好方法。
1.风机、水泵负载节能原理传统风机、水泵流量的设计均以最大需求来设计，其调整方式采用挡板、风门、回流、起停电机等方式控制，无法形成闭环回路控制，也较不考虑省电的观念，但实际使用中流量随着各种因素而变化，往往比最大流量小的多，要减少流量时，通常情况下只能调节档板和阀门的开度，阀门控制法的实质是通过改变管网阻力大小来改变流量，而这种控制方式当所需流量减小时，压力反而会增加，故轴功率的降低有限，此时，过剩的风机、水泵功率将导致压力增加造成很大的能量损耗。
由流体力学原理可知：流量与转速的一次方成正比，压力与转速的平方成正比，功率与转速的三次方成正比，如果水泵效率一定，当流量下降时转速成比例下降，而此时对轴输出功率p成立方关系下降；风机、水泵变频节能控制可在保持阀门、挡板开度不变的前提下，通过改变风机的转速来调节流量，其实质是通过减少流体动力来节电。
这种控制方式可从根本上消除风机、水泵设备，由于选型或负荷变化普遍存在的“大马拉小车”的动力浪费现象，消除了挡板截流阻力，使风机、水泵始终运行在最佳工作状态。
2.风机、水泵变频控制特点2.1异步电动机原理n=60f/p（1-s），可知变频调速是风机、水泵调速最佳方法，风机、水泵电机直接启动或Y/D启动，启动电流为其额定电流的4～7倍；这样会对电机设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的电流和震动时对挡板和阀门损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。
风机类负载特性与节能分析
风机类负载使用变频器节能效果分析
▪ 但采用电机直接起动方式时，由于转速无法调 节，常用挡风板、阀门来调节风量或流量，这 样不仅造成能源的浪费而且由于过大的起动电 流造成电网冲击和设备的震动及水锤现象。 采用变频器调速时，可以根据实际工艺需要方 便地控制速度。
风机类负载使用变频器节能效果分析
▪ 例如：当电机转速为额定转速的80%时，负载 功率为额定功率的（80%）的三次方，即50%左 右。这样可见，转速下降二成，节能达四成多。 同时，可以方便地实现闭环恒压控制，节能效 率将进一步提高。
节能改造
▪ 目前，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。
▪ 假设风机工作在A点效率最高，此时风压为H2， 风量为Q1，轴功率N1与Q1、H2的乘积成正比， 在图中可用面积AH2OQ1表示。如果生产工艺要 求，风量需要从Q1减至Q2，这时用调节风门的 方法相当于增加管网阻力，使管网阻力特性变 到曲线（3），系统由原来的工况点A变到新的 工况点B运行。
变频节能原理
▪ 从图中看出，风压反而增加，轴功率与面积 BH1OQ2成正比。显然，轴功率下降不大。如果 采用变频器调速控制方式，风机转速由n1降到 n2，根据风机参数的比例定律，画出在转速n2 风量（Q-H）特性，如曲线（4）所示。
▪ 可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅 度降低，功率N3随着显著减少，用面积CH3OQ2 表示。节省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面 积BH1H3C表示。显然，节能的经济效果是十分 明显的。
风机负载的特点
风机负载的特点1. 引言风机是一种常见的动力设备，广泛应用于工业生产、建筑物通风、环境净化等领域。
风机的负载特点是指在工作过程中所承受的力和功率变化的规律。
了解风机负载的特点对于设计、选择和运行风机具有重要的意义。
2. 风机负载类型风机的负载可以分为静态负载和动态负载两种类型。
2.1 静态负载静态负载是指在风机工作过程中，所承受的恒定力和功率。
静态负载主要包括以下几个方面：•风阻力：风机在工作过程中需要克服空气的阻力，这是其最基本的静态负载。
风阻力与风机的设计和工作条件有关，可以通过风机的性能曲线来确定。
•风道阻力：风机所连接的风道也会对其产生阻力，这是风机负载的另一个重要组成部分。
风道阻力与风道的尺寸、形状、长度等因素有关。
•风机叶轮叶片的阻力：风机叶轮叶片的形状和材料会对其产生阻力，这也是风机负载的一部分。
叶轮叶片的阻力与风机的设计和制造工艺有关。
2.2 动态负载动态负载是指在风机工作过程中，所承受的变化的力和功率。
动态负载主要包括以下几个方面：•风速变化：风机的负载会随着风速的变化而变化。
当风速增加时，风机需要产生更大的风阻力，从而增加负载；当风速减小时，负载也会相应减小。
•温度变化：温度的变化也会对风机的负载产生影响。
当温度升高时，空气的密度减小，从而减小了风阻力，降低了负载；当温度降低时，负载也会相应增加。
•负载的突变：在风机的工作过程中，可能会出现负载突变的情况。
例如，当风机所连接的风道突然关闭或打开时，会导致风机的负载突变。
3. 风机负载特点风机负载具有以下几个特点：3.1 高度不稳定性由于风速和温度的变化，风机负载具有高度的不稳定性。
在实际工作中，风机的负载会不断变化，需要根据实时的工况进行调整。
3.2 周期性变化风机负载具有一定的周期性变化。
例如，在工业生产过程中，通常会出现周期性的负载变化，与生产设备的周期性工作有关。
3.3 静态负载与动态负载的耦合静态负载和动态负载是相互耦合的。
锅炉风机变频调速节能改造方案
科技互动·生生不息
改造后的优点
Technology Interaction Vitality
1．采用变频器控制电机的转速，实现了电机的软启动，避免了对电网的冲 击，降低了设备的故障率，延长了设备的使用寿命，节电效果显著。
S A N C H O R G A N IZ A T IO N
QUANZHOU SANCHUAN INDUSTRIAL ELECTRIC TRADE CO.,LTD
科技互动·生生不息
工业引风机改造项目要求
Technology Interaction Vitality
安装变频器后可实现电动机的软停、软起，电动机转速连续可调，控制简 单、易操作、节能效果好。
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QUANZHOU SANCHUAN INDUSTRIAL ELECTRIC TRADE CO.,LTD
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风机的节能
Technology Interaction Vitality
风扇、鼓风机典型的风量-压力特性如图一所示。通常调节风量和压力 的方法有两种： （1） 控制输出或输入端的风门。 （2） 控制旋转速度。
轴功率的实际值（kW）由下式给出：P=Qp/ηcηb×10ˉ³ (Q--风量 p--风量 ηc—风扇鼓风机的效率 ηb—传动装置效率,直接传 动为一)
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节能改造方案
根据技术要求，本方案采用变频调速技术，把挡风门开的最大，根据生产 需要人工可随时在现场、也可在电气控制室控制，只需调节电位器即可调节风 机转速。系统可随时随意改变引风、鼓风量，以适应的变化，保持风机的正常 经济运行，达到稳定控制、方便操作、节约能源的目的。
风机负载的特点
风机负载的特点
风机负载的特点主要包括以下几个方面。
首先，风机负载与风力之间存在着密切的联系。
风机的负载是由风力提供的动力驱动的，风力的大小决定了风机所受的负载大小。
当风力增大时，风机所受的负载也随之增加；反之，当风力减小时，风机的负载也会相应减小。
风机负载的特点还包括了变化性和不确定性。
由于风力本身的不确定性，风机的负载会随时发生变化。
在一个风力变化较为平稳的情况下，风机负载可能会比较稳定；但在风力变化较大的情况下，风机负载会相应地出现较大的波动。
风机负载还具有周期性的特点。
由于风力的周期性变化，风机的负载也会呈现出周期性的变化。
这种周期性的变化是风机运行过程中不可避免的，需要科学合理地控制和管理。
风机负载的特点还包括了惯性和滞后性。
由于风机的机械结构特点，风机的负载在风力变化时会出现一定的惯性效应和滞后效应。
这意味着风机在负载上的变化不会像风力变化那样迅速，而是会有一定的延迟和缓慢响应。
总的来说，风机负载的特点包括了与风力的密切联系、变化性和不确定性、周期性、惯性和滞后性等方面。
了解和掌握这些特点对于科学合理地设计和运行风机系统，提高风机的运行效率和稳定性具有重要意义。
在实际应用中，人们需要通过合理的监测和控制手段，
对风机负载进行准确预测和有效调节，以达到经济高效的风能利用和可靠稳定的风机运行。
风力发电机组发电性能分析与优化周杨
风力发电机组发电性能分析与优化周杨发布时间：2023-06-15T00:12:45.157Z 来源：《中国电业与能源》2023年7期作者：周杨[导读] 近年来，随着社会和经济的快速发展，人类在日常生活和生产工作中对资源的需求也在不断增加。
然而，因为资源的总量是十分有限的，因此，对新能源的研发和应用就变得非常关键。
风能是一种广泛应用的可再生能源，在开发的时候，它的难度相对较低，而且它的利用对环境的影响也相对较低，在实际发展中的投资相对较低，并且具有很好的发展前景。
在经历了十多年的高速发展之后，中国的风电产业已经获得了空前的成就，同时，人们对风电发电机组的发电性能也提出了更高的需求，因此，迫切需要寻找一种能够让风电发电机组的发电能力得到最大程度的提高的方式，因此，在对风电机组发电能力进行深入的分析的基础上，从硬件和软件两个角度，对影响风电机组发电能力的因素进行了全面的调查，并对提高风电机组发电能力进行了深入的探索。
国电电力宁夏新能源开发有限公司宁夏银川 750004摘要：近年来，随着社会和经济的快速发展，人类在日常生活和生产工作中对资源的需求也在不断增加。
然而，因为资源的总量是十分有限的，因此，对新能源的研发和应用就变得非常关键。
风能是一种广泛应用的可再生能源，在开发的时候，它的难度相对较低，而且它的利用对环境的影响也相对较低，在实际发展中的投资相对较低，并且具有很好的发展前景。
在经历了十多年的高速发展之后，中国的风电产业已经获得了空前的成就，同时，人们对风电发电机组的发电性能也提出了更高的需求，因此，迫切需要寻找一种能够让风电发电机组的发电能力得到最大程度的提高的方式，因此，在对风电机组发电能力进行深入的分析的基础上，从硬件和软件两个角度，对影响风电机组发电能力的因素进行了全面的调查，并对提高风电机组发电能力进行了深入的探索。
关键词：风力发电；机组发电；性能分析风电是目前最成熟和最具商业化应用潜力的新能源。
风机节能改造方案
风机节能改造方案风机的用电现状能源是国家重要的物质，能源的供需矛盾已成为制约我国社会主义经济建设的主要因素之一。
在能源问题上国务院提出“节约与开发并重”的方针，就是依靠技术进步，把节约能源以解决能源问题作为我国重要的技术经济政策。
据不完全统计，全国风机、水泵、压缩机就有1500万台电动机，用电量占全国总发电量的40～50%，这些电动机大多在低的电能利用率下运行，只要将这些电动机电能利用率提高10～15%，全年可节电300亿KW以上。
根据火电设计规程SDJ-79规定，燃煤锅炉的送、引风机的风量裕度分别为5%和5%～10%，风压裕度分别为10%和10%～15%。
设计过程中很难计算管网的阻力、并考虑到长期运行过程中发生的各种问题，通常总是把系统的最大风量和风压裕度作为选型的依据，但风机的型号和系列是有限的，往往选取不到合适的风机型号时就往上靠，裕度大于20～30%比较常见。
因此这些风机运行时，只有靠调节风门或风道挡板的开度来满足生产工艺对风量的要求。
风机机械特性为平方转矩特性，风机运行时，靠调节风门或者风道档板的开度来调节风机风量的方法，称为节流调节。
在节流调节过程中，风机固有特性不变，仅仅靠关小风门或挡板的开度，人为地增加管路的阻力，由此增大管路系统的损失，不利于风机的节能运行。
采用调速控制装置，通过改变风机的转速，从而改变风机风量以适应生产工艺的需要，这种调节方式称为风机的调速控制。
风机以调速控制方式运行能耗最省，综合效益最高。
交流电机的调速方式有多种、变频调速是高效的最佳调速方案，它可以实现风机的无级调速，并可方便地组成闭环控制系统、实现恒压或恒流量的控制。
风机节电原理如图示为风机风压H-风量Q曲线特性图:n1-代表风机在额定转速运行时的特性；n2-代表风机降速运行在n2转速时的特性；R1-代表风机管路阻力最小时的阻力特性；R2-代表风机管路阻力增大到某一数组时的阻力特性。
风机在管路特性曲线R1工作时，工况点为A，其流量压力分别为Q1、H1，此时风机所需的功率正比于H1与Q1的乘积，即正比于AH1OQ1的面积。
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风机类负载使用变频器节能效果分析
▪ 但采用电机直接起动方式时，由于转速无法调 节，常用挡风板、阀门来调节风量或流量，这 样不仅造成能源的浪费而且由于过大的起动电 流造成电网冲击和设备的震动及水锤现象。 采用变频器调速时，可以根据实际工艺需要方 便地控制速度。
风机类负载使用变频器节能效果分析
▪ 例如：当电机转速为额定转速的80%时，负载 功率为额定功率的（80%）的三次方，即50%左 右。这样可见，转速下降二成，节能达四成多。 同时，可以方便地实现闭环恒压控制，节能效 率将进一步提高。
▪ 使用变频器避免了起动时对电网的冲击，降低 设备故障率，消除震动和水锤现象，延长设备 使用寿命，同时也降低了对电网的容量要求和 无功损耗。
▪ 从图中看出，风压反而增加，轴功率与面积 BH1OQ2成正比。显然，轴功率下降不大。如果 采用变频器调速控制方式，风机转速由n1降到 n2，根据风机参数的比例定律，画出在转速n2 风量（Q-H）特性，如曲线（4）所示。
▪ 可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅 度降低，功率N3随着显著减少，用面积CH3OQ2 表示。节省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面 积BH1H3C表示。显然，节能的经济效果是十分 明显的。
风机类负载特性 与变频节能分析
电气自动化
基本概念
定义
▪ 风机是我国对气体压缩和气体输送机械的习惯 简称，通常所说的风机包括通风机，鼓风机。 气体压缩和气体输送机械是把旋转的机械转换 为气体压力能和动能，并将气体输送出去的机 械。
组成
▪ 风机主要由风叶、百叶窗、开窗机构、电机、 皮带轮、进风罩、内框架、机壳、安全网等部 件组成。开机时由电机驱动风叶旋转，并使开 窗机构打开百叶窗排风。停机时百叶窗自动关 闭
▪ 假设风机工作在A点效率最高，此时风压为H2， 风量为Q1，轴功率N1与Q1、H2的乘积成正比， 在图中可用面积AH2OQ1表示。如果生产工艺要 求，风量需要从Q1减至Q2，这时用调节风门的 方法相当于增加管网阻力，使管网阻力特性变 到曲线（3），系统由原来的工况点A变到新的 工况点B运行。
变频节能原理
风机类负载使用变频器节能效果分析
▪ 根据流体力学的基本定律可知：风机水泵类负 载是典型的平方转距负载，其主要特点是：转 速n与转矩T以及负载功率P具有如下关系： T∝n2，P∝n3。
▪ 即转矩与转速平方成正比，功率与转速立方成 正比。通常风机水泵类负载多是根据满负荷工 作需用量来选型，实际应用中大部分时间并非 工作于满负荷状态，所以，只要平均转速稍微 下降一点，负载功率就下降得很快，从而达到 节能效果。
分类
▪ 风机按使用材质分类可以分好几种，如铁壳风 机（普通风机）、玻璃钢风机、塑料风机、铝 风机、不锈钢风机等等
▪ 风机分类可以按气体流动的方向，分为离心式、 轴流式、斜流式（混流式）和横流式等类型。
▪ 风机根据气流进入叶轮后的流动方向分为：轴 流式风机、离心部风机(以下简称压 入式风机)和隔爆电动机置于流道外或在流道 内，隔爆电动机置于防爆密封腔的抽出式局部 风机(以下简称抽出式风机)。
▪ 风机按照加压的形式也可以分单级、双级或者 多级加压风机。
▪ 风机按照用途划分可以分为：轴流风机、混流 风机、屋顶风机、空调风机等。
分类
▪ 风机按压力可分为低压风机、中压风机、高压
风机。
性能参数
▪ 风机的性能参数主要有流量、压力、功率，效 率和转速。另外，噪声和振动的大小也是主要 的风机设计指标。
节能改造
▪ 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。
变频节能原理
▪ 风机运行曲线
•曲线（1）为风机在恒定转 速n1下的风压一风量（H-Q） 特性 •曲线（2） 为管网风阻特 性（风门全开） •曲线（4） 为变频运行特 性（风门全开）
变频节能原理
▪ 流量也称风量，以单位时间内流经风机的气体 体积表示。
▪ 压力也称风压，是指气体在风机内压力升高值， 有静压、动压和全压之分；功率是指风机的输 入功率，即轴功率。风机有效功率与轴功率之 比称为效率。风机全压效率可达90%。
实物
实物
节能改造
▪ 目前在我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。
节能改造
▪ 目前，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。