变频调速技术在风机、带类改造中的应用及节能分析
浅谈风机水泵自控系统变频节能改造
浅谈风机水泵自控系统变频节能改造【摘要】风机水泵自控系统变频节能改造是针对传统系统的能耗高、效率低等问题进行改进的一种技术方案。
本文首先从背景介绍入手，探讨了传统系统存在的问题。
然后介绍了变频节能技术的原理及其在节能改造中的应用。
接着提出了改造方案，并分析了实施效果和技术难点。
实施效果方面，通过数值数据展示了改造后的节能效果。
技术难点方面，重点探讨了在实施过程中可能遇到的挑战和解决方案。
结论部分总结了本文讨论的主要内容，强调了节能效果显著，推广应用前景广阔。
最后指出了该技术的重要性，并展望了未来的发展方向。
【关键词】风机，水泵，自控系统，变频，节能改造，引言，背景介绍，变频节能技术原理，改造方案，实施效果，技术难点，节能效果显著，推广应用前景，总结1. 引言1.1 引言风机水泵自控系统变频节能改造是当前工业领域中的一项重要技术革新，通过引入变频节能技术，可以有效地提高设备的运行效率，降低能耗，实现节能减排的目的。
随着我国工业化进程的加快，能源消耗量逐渐增大，能源资源的紧缺和环境污染等问题也日益突出，因此加强节能减排工作，实现能源的有效利用已成为当前重要的任务。
风机水泵系统在工业生产中广泛应用，传统风机水泵系统运行时常常以全速运行，无法根据实际需求合理调节运行状态，造成能源的浪费。
而通过引入变频技术，可以根据实际负荷需求来调节设备的运行速度，实现精确控制，达到节能减排的效果。
对风机水泵自控系统进行变频节能改造具有重要的实际意义和推广价值。
本文将从背景介绍、变频节能技术原理、改造方案、实施效果和技术难点等方面进行探讨，以期为风机水泵自控系统的节能改造提供一定的参考和借鉴。
部分结束。
2. 正文2.1 背景介绍风机水泵系统在工业生产中广泛应用，其耗电量通常很大，而且运行效率低下。
为了改善系统的运行效率和降低能耗，风机水泵自控系统变频节能改造逐渐成为一种流行的解决方案。
变频节能技术能够根据实际负荷的需求自动调节电机的转速，从而降低系统运行时的能耗。
离心式引风机用变频调速技术的节能分析
１ Ｈ２ （２／２ ） ／ ＝ １ １ ２ ｌ ２ Ｐｌ Ｐ ： （２／２ ） ／ ２ １ １ ３ ｌ ２
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节 能 技术应 用
离 弓 机用 频调 术的 能 析 心式 Ｉ 风 变 速技 节 分
中国铝业青海分公 司第三 电解 厂 （ 青海 ８ ０ ０ ） 杨玲 １ １８
【 要 】 简要介绍了变频调速技术的节能原理 ，并以风机系统为例，分析变频调速装置在离心式引风 摘
电 功 率／ Ｗ ０ ８ ０ ９ ０ ９ １０ １０ １１ ｋ ．６ ．０ ．８ ．２ ．６ ．２
、
控制 的必要性分析
表 ２ 调 节 转 速 时 的 测试 数 据
转 速 ／ ｒｍｎ １０ （／ ｉ） ６ ４０ ９ ８０ ８ １ ３ ｌ１０ １ ４ ０ ７ ０ ０ ４
近十几年来 ，随着 电力电子技术 、微 电子技 术与 电
力开关器件 的发展 ，交流变频技术从 理论到实 际逐渐走
向成熟。变频 调速 以其效率 高 ，调速范 围大 ，调速精 度 高 ，特性硬 ， 无级调速等优点 ，在各 种交直流 调速 系统
中，尤其是节能技 术改造 中 ，变 频技术 的应用面正 在不 断扩大 ，应用也从 简单 的节能 向改进工艺提 高产 品质量 与产量的综合型方 向发 展。在设计实施 过程 中，经 常遇 到的问题是使用变频调速器是否节约 能源 ，能 否满 足生
２０ Ｏ６年第 ７ 期
通 用枫 ｌ ｉ 莳
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节能 技术 应用
运行ｓ 甩１ ； 直 ｌｉ ： 弓
驱动 电动机而ห้องสมุดไป่ตู้现风机调节风量的。
三 、改造 方案
１ 引风机结构原理 ．
变频调速技术在风机、带类改造中的应用及节能分析
等技术于一身 的综合性 电气产品。
１ 主 要设 备类 型分 析
现将皮带 改型为例作简要介 绍。原控制系统 采用 ５５ ．ＫＷ 电动机 ， 考虑 改造 前后负载转矩未发 生变化 ， 以改造 后仍然 所
保护设备 ， 时常 出现皮带 、 减速 机损 坏的 同时电机也被 烧毁的
现象 。
电动机的最低工作转 速对应 的变频 器输 出电压频率 ：０Ｘ ５
５ ６÷１ ４ ＝ ０ （ ） ９ ４ ０ ２ ． ｎｚ 。 ７
以上选择基本满足生产工艺及 电动机散热的要 求。
１ ． ２变频 改 造主 要设 备 的 规 格 参 数
炉燃烧系统 、 干系统 、 烘 冷却系统 、 通风 系统等 场合 ， 根据 生产
对炉膛压力 、 风速 、 风量 、 温度等指标进行控制 和调节 以适 应工 艺要求和运行工况。而 最常用的控制手段则是调节风 门、 挡板 开度 的大小来调整受控对象 。 这样 ， 不论生产的需求大小 ， 风机 都要全速 运转 ， 而运 行工况 的变化则 使得能量 以风 门、 挡板 的
１ 调速传动装置变频改造的主要使用效果 ． ３ （） １ 改造后 的传 动装 置结构简单 ， 由采用齿轮 箱和链条 传 动 ， 以传动 比精确 ， 所 运转 平稳 ， 噪声低 ， 振动小 ； 传动环节 少 ， 降低 了机械机构 的能量损耗 。 （） ２ 通过变频 器 降低 电动 机 ， 齿轮 的转 速 ， 因而 机械磨 损 小， 降低 故障率 ， 少维护的工作 量 ， 约了维修 费用支 出， 减 节 有
为 １． Ａ 绝缘等级为 Ｆ ， ６ ） １（ 级 额定功率为 ５ （ Ｗ）接 法 △， ．Ｋ ， ５ 额
定 转 速为 １ ４ ｒｒｉ。 ４ ０ ／ ｎ ａ
变频技术在风机、泵类负载节能中的应用
变频技术在风机、泵类负载节能中的应用摘要：本文通过变频调速在风机、水泵类设备上的应用，阐述了风机、水泵变频调速的节能原理。
介绍了风机、水泵负载对变频器的性能要求。
关键词：变频器；风机、水泵；节能；0.前言我国的电动机用电量占全国发电量的60％～70％，风机、水泵设备年耗电量占全国电力消耗的1/3。
造成这种状况的主要原因是：风机、水泵等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输出功率大量的能源消耗在挡板、阀门地截流过程中。
由于风机、水泵类大多为平方转矩负载，轴功率与转速成立方关系，所以当风机、水泵转速下降时，消耗的功率也大大下降，因此节能潜力非常大，最有效的节能措施就是采用变频调速器来调节流量、风量，应用变频器节电率为20％～50％，而且通常在设计中，用户水泵电机设计的容量比实际需要高出很多，存在“大马拉小车”的现象，效率低下，造成电能的大量浪费。
因此推广交流变频调速装置效益显著。
1.变频调速节能原理1.1变频节能由流体力学可知，P（功率）=Q（流量）×H（压力），流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比，如果风机、水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。
即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。
例如：一台水泵电机功率为55KW，当转速下降到原转速的4/5时，其耗电量为28.16KW，省电48.8％，当转速下降到原转速的1/2时，其耗电量为6.875KW，省电87.5％。
2.2 功率因数补偿节能无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，由公式P=S×COSФ，Q=S×SINФ，其中S－视在功率，P－有功功率，Q－无功功率，COSФ－功率因数，可知COSФ越大，有功功率P越大，普通水泵电机的功率因数在0.6-0.7之间，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，COSФ≈1，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。
变频调速技术在水泵和风机应用中的节能分析
阀、截止阀等节流设备进行流量 、压力 、水位等信 号的控制 。这样 ，不仅造成大量的能源浪费 ，管
路、阀门等密封性能的破坏 ；还加速 了泵腔、阀体 的磨损和汽蚀 ，严重时损坏设备、影响生产、危及
２１年第３ ００ 期
速 一压力关 系 曲线如 图 １ 示 。 所
河 北 煤 炭
电机 节省 的功耗 为 Ａ、 ｐ。 Ｏ、 、
电机 磁极 对 数） ；通 过改 变 电动 机工 作 电源 频 率达
到改 变 电机转 速的 目的。变频 器就是 基 于上述 原理
１ 综 述
通常 风机设 备主要 用于 锅炉燃 烧系统 、烘 干系 统 、冷却 系统 、通风 系统等 场合 ，根据生 产需要 对 炉 膛压力 、风速 、风 量 、温 度等 指标进行 控制 和调 节 ，以适 应工艺 要求 和运行 工况 。而最 常用 的控制 手段 则是 调节风 门、挡板开 度 的大小来 调整受 控对
河 北 煤 炭
２１年第３ ００ 期
变 调 技 在 泵风 应 中节分 频 速 术 水 和机 用的 能 析
祁 雪来 ，乔矿 生
（ 中能源 井矿集团公司 ，河北 石家庄 冀 ０００ ５ １０）
摘 要 ：主要介 绍 了风机 、泵 类设备利用 变频调速 技术节 能 降耗 的分 析及 应用情况 。
｜ｅ’ 。 ｂ ｜ ｌ ｜ Ｕ
得 出 。其 中 ， 尸 ｐ、 Ｈ 、 、
统压力 升高到 鼠 ，这将对管路和阀门的密封性 能形 成 威 胁 和破 坏 ；而转 速 调节 时 ，系 统压 力 只 将 随泵 转 速 刀的降低 到 鼠 ，因 此 ，不 会 对 系 统 产 生不 良影响 。与此相 类似 的 ，如 果 采用变 频调 速技 术改变 泵类 、风机类设 备转 速来 控 制现 场压力 、温 度 、水位等其它过程控制参量 ，同样可以依据系统 控制特 性绘制 出关 系 曲线得 出上 述 的 比较 结果 。亦
变频器应用于供热网循环水泵控制中的节能分析
变频器应用于供热网循环水泵控制中的节能分析[摘要]：结合供热系统中用到的风机、泵类设备的工作特性及工作实际情况，给出变频调速技术的应用方案，分析了采用变频调速技术改造风机、泵类控制系统后的节能效果，指出在供热网中引进变频调速技术不仅可以节约能源，而且使系统运行更加合理可靠。
[关键词]：变频器节能供热网循环水泵中图分类号tm921.51 文献标识码 a 文章编号：1009-914x（2012）29- 0252 -01一、引言随着我国工业的迅猛发展和能源的日益短缺，变频调速技术越来越受到重视和青睐。
风机、泵类设备是供热网内的主要用电设备，在选用其容量时，均是按供热范围的最大半径予以考虑，且留有20%的裕量。
因此，即使风机、泵类全载运行，其阀门开度最多仅能达到80%左右，并且风机、泵类根据季节和每天不同时间段，负荷量也会有相应变化。
此外，风机、泵类在选用其配套电动机时，也留有一定裕量。
因而在供热的正常运行中，其电动机总是处于不全载情况下运行。
风机、泵类系统中流量的调节以往常采用改变阀门开度的方式，因而在阀门上产生了附加的压力损失，浪费了大量能源。
因此，对风机、泵类的节能改造具有十分重要的经济意义。
采用变频调速技术改造风机、泵类系统，不仅可以节约能源，而且使系统运行更加合理可靠。
二、变频调速节能原理分析变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系，即：n=60f（1-s）/p（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率能达到改变电机转速的目的。
由流体力学的基本定律可知：风机、泵类设备均属平方转矩负载，其转速n与流量q，压力h以及轴功率p之间的关系为：流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。
对于风机、泵类设备采用变频调速后的节能效果，从图2中可以直观看出；泵或风机转速由n1下降到n2，这时工作点由a点移到c点，流量仍是q2，压力由h1降到h3，风机或泵所需的功率正比于h3与q2的乘积（ch3oq2的面积），可见功率的减少是明显的。
关于风机变频改造的节能计算
关于风机变频改造的节能计算风机变频改造是一种常见的节能技术，通过改变风机的驱动方式，将传统的恒速供风方式改为变频调速供风方式，能够有效地提高风机的运行效率和控制精度，从而实现节能减排的目的。
在进行风机变频改造时，需要对其节能效果进行计算评估，以确定改造的效果和节能潜力。
风机变频改造的节能计算主要考虑两个方面，即变频调速带来的机械能消耗减少和电能消耗减少。
下面将详细介绍风机变频改造的节能计算方法。
1.机械能消耗减少风机变频调速可以根据实际需要灵活地调整风机的运行转速，避免了传统的恒速运行模式下风机过大的额定负载，降低了系统中的机械能消耗。
机械能消耗的节能计算公式如下：节能率=(1-新风机转速/额定负载转速)×100%其中，新风机转速是风机进行变频改造后的实际转速，额定负载转速是经过计算得到的风机在实际需求工况中的额定转速。
节能率越高，表示通过风机变频改造减少的机械能消耗越多。
2.电能消耗减少风机变频调速还可以避免传统的恒速运行模式下由于流量控制的不准确而造成的额外阻力损失，进而减少系统的电能消耗。
电能消耗的节能计算公式如下：节能率=(1-新风机功率/额定负载功率)×100%其中，新风机功率是风机进行变频改造后的实际功率，额定负载功率是经过计算得到的风机在实际需求工况中的额定功率。
节能率越高，表示通过风机变频改造减少的电能消耗越多。
需要注意的是，风机变频改造的节能计算需要根据实际情况进行，包括风机的型号、负载特性、运行条件等因素的考虑。
在进行节能计算时，还需要获取相应的参数数据，包括风机的额定功率、额定转速、额定流量等信息。
同时，还需要收集对比研究数据，即变频前后的运行参数、节能措施前后的能耗统计数据等，进行综合分析和计算。
风机变频改造的节能计算不仅可以用于风机的节能改造方案的确定，还可以用于节能成本和回报周期的评估。
通过对节能效果的精确计算，可以为企业决策者提供科学、准确的节能改造方案，帮助其合理安排资源，降低能耗成本，提高能源利用效率。
高压变频技术在风机节能中的应用
高压变频技术在风机节能中的应用摘要：高压变频技术在风机节能改造中的有效应用，能够大幅度提升风机设备的节电率，这对于缓解我国资源供应与资源需求之间的矛盾有着非常重要的作用。
基于此，下文将对高压变频技术在风机节能中的应用展开一系列的分析，希望能够有效促进我国社会经济的可持续发展。
关键词：高压变频技术；风机节能；应用1 高压变频节能的特点分析利用高压变频技术对风机转速进行控制的原理为实现电机输入频率的改变，而在改变的过程中并不会额外地消耗电机功率，能够促进电机综合效率的提高。
电机变频节能的主要特点包括以下几个方面：第一，电机综合效率比较高，且发热量与能耗都比较低；第二，具有无极调速的特点，具有较为广泛与精准的调速功能；第三，启动时所需的电流比较小，节能效果突出，同时也不会对所在的电网造成冲击；第四，不存在转差率损耗；第五，能够促进电机功能因数的提高，不需要在另外加装无功补偿装置；第六，具有较高的自动化水平，具有自动限流、限压、减速等功能，同时能够对故障、运行及报警情况进行记录，对系统的安全运行奠定了基础；第七，依据电量成本对电机转速进行智能化的调节。
随着电力建设的不断发展，电力供需矛盾不断激化，只有对风机的流量进行调节才能够更好地满足生产的需要，通过这种方式提高企业效益，降低企业能耗。
2 风机运行中应用节能技术的实际意义改革开放以来，我国在电力行业上越来越多的使用高压电机，它的使用总量达到电厂电机驱动设备的百分之八十左右，它们都是耗电巨大的设备，而发电企业的机组负荷又长期不是运行在最高峰，常在中高负荷下运行，这样就使得电能被大量浪费，如果不对它们进行相应的改造，那么这个极大的浪费就会一直存在。
调整电动机速度的方式是很多的，目前使用得最多的就是变频器调节电动机的速度，在技术上已经非常成熟了，大部分是用于低压电动机上。
近年来，电力电子技术的飞速发展让高压变频器技术也越来越成熟，被越来越多的应用到火电厂的节能改造上。
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变频调速技术在风机、带类改造中的应用及节能分析
摘要：皮带、风机类设施在加工生产业以及制造业被广泛的推广应用。
皮带、风机类设施不仅消耗的电量多，而且在检修以及养护所花费的也很多，其一共费用就占了总费用的百分之七到百分之二十五。
新兴起来的变频调速工艺不仅具有优秀的调速技术、超越的省电成果，对设施的工作情况能够有所帮助提高。
提升设施工作效率以及成套设备的安全稳定性。
设施能够使用更久的时间。
关键词：变频调速技术；变频器；电动机；风机、带类设备
1 主要设备类型分析
1.1 速度和频率计算
皮带在正常运转时属于恒转矩负载。
工艺要求在转速范围为
5-10.5转，分钟，我们试选择减速箱变比k1为29.8：l，链条传动的变速比k2为4：l。
通过计算得：
电动机的最高工作转速：10.5×（k1×k2）=10.5×29.8×
4=1251.6转，分钟
电动机的最低工作转速：5×（ki×k2）=5×29.8×4=596转，分钟；
电动机的最高工作转速对应的变频器输出电压频率：50×1251.64+1440=43.5（hz）；
电动机的最低工作转速对应的变频器输出电压频率：50×596÷1440=20.7（hz）。
以上选择基本满足生产工艺及电动机散热的要求。
1.2 变频改造主要设备的规格参数
齿轮减速箱：型号为r103ybl32s4，输出额定转速为48转/分钟，输出最大转矩为1100（nm）。
电动机：型号为ybl32s-4，额定电压为380v，额定电流为11.6（a）绝缘等级为f级，额定功率为5.5（kw），接法a，额定转速为1440r/min。
变频器：型号为frn5.5g11s-4cx，标准适配电动机5.5kw，调频范围0.1-40hz，频率精度（模拟设定）正负0.2%的最高频率。
额定容量9.9kva，额定输出容量为13a，输出电压为380v（三相，50/60hz），逆变器igbt。
1.3 调速传动装置变频改造的主要使用效果
1.3.1 改革后传动设备构造很简单，其是使用齿轮带动链条运转，因此传动精度比很高，传动安稳，发出的声音小，形成的振动幅度夜宵；传动只需要齿轮和链条，所以消耗的能量也小。
1.3.2 利用变频设备减慢齿轮的速度，机械产生的磨损不大，减少了事故发生率，降低了日常的维护量，节省了维修成本的付出，能够提高设备的使用时间。
1.3.3 变频设备能够在既定的范围内随便调节皮带的转动速度，真正的是无级变速的运行，达到了生产技术的标准；可以在主调控室经过电脑直接对皮带的运转速度进行调整，十分简单方便。
1.3.4 电动设备在刚开始启动时动作会很稳定、平和，不会像改
造前启动时对电动设备的冲击力强，变频设备使用时的稳定、平和能够对机械设施以及电器起到了保护的作用。
2 电气控制系统组成结构及功能原理
变频器的主要参数设定：
运行操作：f02=i，由变频外部端子fwd输入运行命令。
（2）设定的最高频率，用f03表示等于50赫兹。
（3）设定的基本频率，用f04表示等于50赫兹。
（4）设定的额定电压，用f05表示等于380伏。
（5）设定的加速时间，用f07表示等于10秒，即从刚开始发动到形成最高频率要用十秒钟的时间。
（6）设定的减速时间，用f08表示等于10秒，即从最高频率慢慢降下来直至停止要用十秒钟的时间。
上面说的第五和第六条的设定主要是为了保护发动机，不会因为猛开猛停受到损害。
（7）电子热继电器动作选择：f10=i，电子热保护动作。
为电动机提供热载保护。
（8）电子热继电器动作值：f11=11.6a选择为电动机的额定电流11.6a。
（3 结束语
我国政府对皮带、风机的改造使用变频设备进行调控完成节能运转工作给予了高度的重视，也极力的促进其广泛的使用，在我国节能法中就有提到这项技术并大力推广。
经过现场使用得出，泵类以
及风机设施电动机使用变频设备都获得了明显的节能成果，不仅能够提高设施工作效率，还达到了生产标准要求，同时不用维修，极大的减少了维修、养护的成本，停产周期的时间也大大的缩短了，经济利益显著提高，对于设备的投入在九个月到十六个月中就可以收回。
参考文献
[1]粱南丁.风机、水泵类负载电动机的高效节能运行方式[j].机电产品开发与创新，2006（5）.
[2]刘竞成.交流调速系统[m].上海交通大学出版社，1985（12）.。