风机水泵变频调速的节能运行原理

风机水泵变频调速的节能运行原理

风机和水泵是典型的变转矩负载。变转矩负载的特性是转矩随速度的上升而上升。风机和水泵的电动机的轴功率P 与其流量（风量）Q ，扬程（压力）H 之间的关系式如下：

P ∝Q×H ④

当流量由Q 1变化到Q 2时，电动机的转速为N 1、N 2，Q 、H 、P 相对于转速的关系如下：

Q 2＝Q 1×（N 2／N 1）

H 2＝H 1×（N 2／N 1）2 ⑤ P 2＝P 1×（N 2／N 1）3

而电动机的轴功率P 和转矩T 的关系为： T ∝P ／N 因此：T 2＝T 1×（N 2／N 1）2 ⑥

由式⑤和式⑥可以看出，风机和水泵的电动机的轴功率（功率输出）与转速的3次方成正比，而转矩与转速的2次方成正比。

图6（a ）显示出了风机和水泵的扬程（压力）与风量（流量）的关系曲线，图6（b ）显示出转矩与电机速度的关系曲线：

从图6中可以看出，在低速时，功率会有很大的下降。由于风机或水泵运行于额定转速以上是恒功率调速，此时风机和水泵效率很低，机械磨损大，容易损坏电机。从理论上讲，速度降低10％时会带来30％左右的功率下降，由于功率的大幅度降低，可获得显著的节能效果。

风机水泵在改用变频调速前，要根据实际工况首先取得设备运行

的技术参数，进

行改造前的一些必要的技术论证，计算是其中最为重要的一个环节，而节能估算又是论证计算中关系到用户是否体现经济效益的重要环节。在节能方面的计算是无法非常精确的，这是由于实际工况中有许多无法精确预算的影响因素存在。因此，只能称其为“节能估算”。

节能是指能量形式相互转换过程。包括能量转换为功的过程中，

H 2H 1转矩T 功率P 21转速 100%

图6(a)

图6(b)

努力减少多余的能量消耗，即所谓“所费多于所当费，或所得少于所可得”的那部分能耗，而“当费”与“可得”的那部分是不能被节约的。对于电力产生的消费来说，“可得”是指发电机应得到的发电效果，“当费”是指用电器（包括电动机）做功的耗效果。这“少得”与“多费”的部分能源，恰是我们有可能节约，并有所作为的。 采用交流电动机变频调速系统替代其恒速运动能够节能，对节能效果的计算取决于：

确定合理的基准线电动机功率；

确定系统发行后不同转速﹑不同工况下电动机的功率； 确定各种工况下每年的工作时间； 本地区动力用电的价格。

节电效果验证

节电效果验证的依据——节电率

采用将电效改造前后的消耗功率或一定时间内的电费进行对比的方法计算出节电率，节电效果的好坏以节电率的高低为衡量依据。节电率的计算方法为：

变频调节时节电率为：

2P 为变频器调节后的功率，1P 为变频器未调节时的功率。

节电率为：%100112⨯⎪⎪⎭⎫

⎝

⎛-P P ＝(1-174/340)×100%＝48.8%

变频器未调节时的功率

1P =3UICOS ϕ=1.73×6KV ×40A ×0.82=340KW

变频器调节后的功率

P2＝340×0.83

， ＝174.08(kw)(当实际风量为额定风量80%时) 注：1）以上计算是未考虑系统损耗等情况

2）不论用那种方式调节，风机、水泵的效率、电机的功率因素也有一定

的变化，在上述计算中也没考虑。

3）本公司承诺节电率为30%。

根据贵公司所提供的运行数据得出，运行时间为一天24小时。 一天所节约的电量为：48.8%×340KW ×24h=3982KW ·h 一年所节约的电量为：3982KW ·h ×360天=143354KW ·h

按照电费0.5元/kW ·h 计算，则一年节约的电费为：

节电率（%）= 改造前的功率（或电费）—改造后的功率（或电费）

改造前的功率（或电费） ×100%

143354KW·h×0.5元=716774元

投资受益分析

计算方法：

设备一次性买断回收计算:

1.总投入C：

2.每年节约的电费S

3.投资回收时间T

T=C/S

T=1200000元/716774元=1。68年其他受益:

1、减少设备维修费用更新费;

2、延长设备的使用寿命;

3、减少接触器触点产生氧化性碳膜层而接触不良;

4、降低企业综合运营成本