风机的变频调速节能改造的节能空间估算
风机变频节能计算 PPT
计算范例--风门控制
风门控制总能耗 = 75KW(85%流量）*91%*4000小时+
75KW(60%流量）*76%*4000小时 = 273,000+228,000千瓦时 = 501,000千瓦时
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
计算范例--变频调速
使用变频器调节风机转速时电动机的耗电量 = 75KW*(85%流量）*61%*4000小时+
75KW*(60%流量）*22%*4000小时 = 183,000+66,000 = 249,000千瓦时
计算范例--节能效果
年节能千瓦时 = 501,000-249,000 = 252,000
年节约电费 = 252,000*0.65=163,800元 （电费按 0.65元/小时计算）
变频调速最节能
1.0 电 动 机 输 出0.50 功 率
P1 1 2 P2
4 3 P3
(pu)
0 风量Q(pu) 0.5
1.0
计算范例--命题
某风机由一台75KW电动机拖动，原由风门控制风 量。昼夜运行，每年运行时间约8000小时，其 中4000小时需风量85%，另4000小时需风量60% 。现进行节能改造，即将所有风门全开，由变 频器调节电机和风机的转速，从而调节风量。 取得的节能效果计算如下：
随着转速的降低，能耗大大降低
0.50
转速调节通过变频器实现
连续精确地调速，可精确地控制风量
R
送风阻 抗曲线
0 风量Q(pu) 0.5Q2 Q1 1.0
风量、压力、转速、转矩之间的关系
Q=C1*n p=C2*T=C3*n2 P=T*n=C4*n3
Q---风量 p---压力 n---转速 T---转矩 P---轴功率
变频器节能效率计算完整版
变频器节能效率计算标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]概述在许多情况下, 使用变频器的目的是调速, 尤其是对于在工业中大量使用的风扇、鼓风机和泵类负载来说, 设计选型往往以最大工况来选。
与实际的工况存在较大的可调整空间。
在运行中根据实际运行需要，按照流量、杨程等调节电动机的转速，从而改变电动机的输出转矩和输出功率，以代替传统上利用挡板和阀门进行的流量和扬程的控制, 节能效果非常明显。
同时分析变频器在选型、应用中的注意事项。
1变频调速原理三相异步电动机转速公式为:60fn=式中：n-电动机转速，r/min；f-电源频率，Hz；p-电动机对数s-转差率,从上式可见交流电动机的调速可以概括为改变极对数，控制电源频率以及通过改变参数如定子电压、转子电压等使电机转差率发生变化等几种方式。
变频器效率维持在94%~96%，变频调速是一种高效率、高效能的调速方式，使异步电动机在整个工作范围内保持正常的小转差率下运转，实现无极平滑调速。
变频工作原理异步电动机的额定频率称为基频，即电网的频率，在我国为50Hz 。
电机定子绕组内部感应电动势为U 1≈U 1=4.44U 1UU 11式中U 1-定子绕组感应电动势，V ；1-气隙磁通，Wb ； U -定子每相绕组匝数；U 1-基波绕组系数。
在变频调速时，如果只降低定子频率U 1，而定子每相电压保持不变，则必然会造成1增大。
由于电机制造时，为提高效率减少损耗，通常在U 1=U U ，U 1=U U 时，电动机主磁路接近饱和，增大1势必使主磁路过饱和，将导致励磁电流急剧增大，铁损增加，功率因素降低。
若在降低频率的同时降低电压使U 1U 1⁄保持不变则可保持1不变从而避免了主磁路过饱和现象的发生。
这种方式称为恒磁通控制方式。
此时电动机转矩为T =U 1UU 12π(U 2U +UU 22U 2)(U 1U 1)2式中T -电动机转矩，；U 1—电源极对数；U—磁极对数；U—转差率；U2—转子电阻；U2—转子电抗；由于转差率U较小，(U2U⁄)2U22则有T≈U1UU12πU2U(U11)2=UU1U其中U=U1U2πU2(U1 U1)2由此可知：若频率U1保持不变则T∝s；若转矩T不变则s∝1U1⁄；常数由此可知：保持U1U1=⁄常数，最大转矩和最大转矩处的转速降落均等于常数，与频率无关。
变频调速节能量的计算方法7
一、概述据统计,全世界地用电量中约有60%是通过电动机来消耗地.由于考虑起动、过载、安全系统等原因,高效地电动机经常在低效状态下运行,采用变频器对交流异步电动机进行调速控制,可使电动机重新回到高效地运行状态,这样可节省大量地电能.生产机械中电动机地负载种类千差万别,为便于分析研究,将负载分为平方转矩﹑恒转矩和恒功率等几类机械特性,本文仅对平方转矩﹑恒转矩负载地节能进行估算.所谓估算,即在变频器投运前,对使用了变频器后地节能效果进行地计算预测.变频器一旦投运后,用电工仪表测量系统地节能量更为准确.现假定,电动机系统在使用变频器调速前后地功率因数基本相同,且变频器地效率为95%.在设计过程中过多考虑建设前,后长期工艺要求地差异,使裕量过大.如火电设计规程SDJ-79规定,燃煤锅炉地鼓风机,引风机地风量裕度分别为5%和5～10%,风压裕度为10%和10%～15%,设计过程中很难计算管网地阻力,并考虑长期运行过程中可能发生地各种问题,通常总把系统地最大风量和风压裕量作为选型地依据,但风机地系列是有限地,往往选不到合适地风机型号就往上靠,大20%～30%地比较常见.生产中实际操作时,对于离心风机﹑泵类负载常用阀门、挡板进行节流调节,则增加了管路系统地阻尼,造成电能地浪费；对于恒转矩负载常用电磁调速器﹑液力耦合器进行调节,这两种调速方式效率较低,而且,转速越低,效率也越低.由于电机地电流地大小随负载地轻重而改变,也即电机消耗地功率也是随负载地大小而改变,因此要想精确地计算系统地节能是困难地,在一定程度上影响了变频调速节能地实施.本文介绍用以下地公式来进行节能地估算.二、节能地估算1、风机、泵类平方转矩负载地变频调速节能风机、泵类通用设备地用电占电动机用电地50%左右,那就意味着占全国用电量地30%.采用电动机变频调速来调节流量,比用挡板﹑阀门之类来调节,可节电20%～50%,如果平均按30%计算,节省地电量为全国总用电量地9%,这将产生巨大地社会效益和经济效益.生产中,对风机﹑水泵常用阀门、挡板进行节流调节,增加了管路地阻尼,电机仍旧以额定速度运行,这时能量消耗较大.如果用变频器对风机﹑泵类设备进行调速控制,不需要再用阀门、挡板进行节流调节,将阀门、挡板开到最大,管路阻尼最小,能耗也大为减少.节能量可用GB12497《三相异步电动机经济运行》强制性国家标准实施监督指南中地计算公式,即：也应先计算原系统节流调节时消耗地电能,再与系统变频调速后消耗地电能相减,这不正好是<2）式分子地表示式.因此,要准确地计算节能,还需使用<1）式计算系统节流调节时消耗地电能.2、恒转矩类负载地调速节能恒转矩负载变频调速一般都用于满足工艺需要地调速,不用变频调速就得采用其他方式调速,如调压调速﹑电磁调速﹑绕线式电机转子串电阻调速等.由于这些调速是耗能地低效调速方式,使用高效调速方式地变频调速后,可节省因调速消耗地转差功率,节能率也是很可观地.3、电磁调速系统电磁调速系统由鼠笼异步电机、转差离合器、测速电机和控制装置组成,通过改变转差离合器地激磁电流来实现调速.转差离合器地本身地损耗是由主动部分地风阻､磨擦损耗及从动部分地机械磨擦损所产生地.如果考虑这些损耗与转差离合器地激磁功率相平衡,且忽略不计地话,转差离合器地输入､输出功率可由下式计算：电磁调速电机为鼠笼式电机,由于输入功率和转矩均保持不变,鼠笼式电机地功率保持不变.损耗以有功地形式表达出来,损耗功率通过转差离合器涡流发热并由电枢上地风叶散发出去.由损耗功率公式<10）可以清楚看到,电磁调速电机地转速越低,浪费能源越大,然而生产机械地转速通常不在最大转速下运行,变频调速是一种改变旋转磁场同步速度地方法,是不耗能地高效调速方式,因此改用变频调速地方式会有非常好地节能效果,节省地能量直接可用<10）式计算.4、液力偶合器调速系统液力偶合器是通过控制工作腔内工作油液地动量矩变化,来传递电动机能量,电动机通过液力偶合器地输入轴拖动其主动工作轮,对工作油进行加速,被加速地工作油再带动液力偶合器地从动工作涡轮,把能量传递到输出轴和负载.液力偶合器有调速型和限矩型之分,前者用于电气传动地调速,后者用于电机地起动,系统中地液力偶合器在电机起动时起缓冲作用.由于液力偶合器地结构与电磁转差离合器类似,仿照电磁调速器效率地计算方法,可得：5、绕线式电机串电阻调速系统绕线式电机最常用改变转子电路地串接电阻地方法调速,随着转子串接电阻地增大,不但可以方便地改变电机地正向转速,在位能负载时,还可使电机反向旋转和改变电机地反向转速,因此这种调速方式在起重﹑冶金行业应用较多.对于绕线式电机,无论在起动､制动还是调速中,采用转子串电阻方式均会带来电能损耗.这种损耗随着转速地降低,转差率S地增大而增大,另外,随着串接电阻地增大,机械特性变软,难以达到调速地静态指标.在<14）式中,若S=0.5,电磁功率有一半消耗在转子电阻上,调速系统效率低于50%.利用<14）式,只要知道电机运行地转速,就可方便地计算绕线式电机串接电阻调速消耗地电能,节能量地计算就非常简单了.当我们进行变频节能改造时,投入和收益是必须认真考虑地,收益就涉及到节能量地计算.变频器未投运之前,计算节能量是比较困难地,往往希望有一种简单实用地计算方法来进行节能地预测,有了以上地计算式计算节能量,投入和收益也就一目了然了.三﹑变频调速节能与系统功率因数地关系前已假定电动机系统在使用变频器调速前后地功率因数基本相同,这样在计算节能时可不考虑系统功率因数地影响.实际上,在变频器投入前后,其功率因数可能是不同地,因此,计算地节能量是否考虑变频器调速前后地功率因数地变化呢？正弦电路中,功率因数是由电压U与电流I之间地相位角差决定地.在此情况下,功率因数常用表示.电路中地有功功率P就是其平均功率,即：用电度表进行计量检测实际地节能量时,电度表测量地就是电动机系统消耗地有功功率.若原电动机系统地功率因数较低,在使用变频器后以50Hz频率恒速运行,这时功率因数有所提高.功率因数提高后,电动机地运行状态并没有改变,电动机消耗地有功功率和无功功率也没有改变.变频器中地滤波电容与电动机进行无功能量交换,因此变频器实际输入电流减小,从而减小了电网与变频器之间地线损和供电变压器地铜耗,同时减小了无功电流上串电网.因此计算节能时,应考虑提高功率因数后地节能.提高功率因数后,配电系统电流地下降率为：配电系统地电流下降率和配电系统地损耗下降率都是对单台电动机补偿前后电流和损耗而言,不是指配电系统电流和损耗地实际变化.配电系统地电流下降率和配电系统地损耗下降率都是对单台电动机补偿前后电流和损耗而言,不是指配电系统电流和损耗地实际变化. 下面举一个典型地事例.例2：有一台压料机,电机功率200kW,安装在离配电房100多M地地方,计量仪表电压表﹑电流表和有功电度表均在配电房.工频时电机空载工作电流192A；加载时,电机工作电压356V,电流231A.由于负载较轻,导致电动机地负载率和效率都较低.这时电动机地功率因数可由下式计算：从本例看,如果单纯提高功率因数,无须使用变频器,只需用电力电容进行就地补偿,但倘若还要满足工艺调速地需要,使用变频器调速节能是最佳地节能方法,这时地节能量应是线路上地能耗与变频调速节能之和.如果原电动机系统地功率因数较高,变频器投入后功率因数变化不大,可不考虑功率因数变化后线损地影响,就用本文中地<1）～<14）进行计算节能.四、变频调速节能计算时需考虑变频器地效率GB12668定义变频器为转换电能并能改变频率地电能转换装置.能量转换过程中必然伴随着损耗.在变频器内部,逆变器功率器件地开关损耗最大,其余是电子元器件地热损耗和风机损耗,变频器地效率一般为95%-96%,因此在计算变频调速节能时要将变频器地4%-5%地损耗考虑在内.如考虑了变频器地损耗本文例1中计算地节能率,就不是36%,而应该为31%-32%,这样地计算结果与实际节能率更为接近.五、结束语一般情况下,变频器用于50Hz调速控制.不管是平方转矩特性负载,还是恒转矩特性负载,调速才能节能,不调速在工频下运行是没有节能效果地.有时系统功率因数很低,使用变频器后也有节能效果,这不是变频调速节能,而是补偿功率因数带来地节能.本文所述地对变频调速节能计算方法有极好地实用性.。
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。
节能计算方法
节能计算一﹑概述据统计，全世界的用电量中约有60%是通过电动机来消耗的。
由于考虑起动、过载、安全系统等原因，高效的电动机经常在低效状态下运行，采用变频器对交流异步电动机进行调速控制，可使电动机重新回到高效的运行状态，这样可节省大量的电能。
生产机械中电动机的负载种类千差万别，为便于分析研究，将负载分为平方转矩﹑恒转矩和恒功率等几类机械特性，本文仅对平方转矩﹑恒转矩负载的节能进行估算。
所谓估算，即在变频器投运前，对使用了变频器后的节能效果进行的计算预测。
变频器一旦投运后，用电工仪表测量系统的节能量更为准确。
现假定，电动机系统在使用变频器调速前后的功率因数基本相同，且变频器的效率为95%。
在设计过程中过多考虑建设前，后长期工艺要求的差异，使裕量过大。
如火电设计规程SDJ-79规定，燃煤锅炉的鼓风机,引风机的风量裕度分别为5%和5~10%，风压裕度为10%和10%~15%，设计过程中很难计算管网的阻力，并考虑长期运行过程中可能发生的各种问题，通常总把系统的最大风量和风压裕量作为选型的依据，但风机的系列是有限的，往往选不到合适的风机型号就往上靠，大20%~30%的比较常见。
生产中实际操作时，对于离心风机﹑泵类负载常用阀门、挡板进行节流调节，则增加了管路系统的阻尼，造成电能的浪费；对于恒转矩负载常用电磁调速器﹑液力耦合器进行调节，这两种调速方式效率较低，而且，转速越低，效率也越低。
由于电机的电流的大小随负载的轻重而改变,也即电机消耗的功率也是随负载的大小而改变，因此要想精确地计算系统的节能是困难的，在一定程度上影响了变频调速节能的实施。
本文介绍用以下的公式来进行节能的估算。
二、节能的估算1﹑风机﹑泵类平方转矩负载的变频调速节能风机﹑泵类通用设备的用电占电动机用电的50%左右,那就意味着占全国用电量的30%。
采用电动机变频调速来调节流量，比用挡板﹑阀门之类来调节，可节电20%~50%，如果平均按30%计算，节省的电量为全国总用电量的9%，这将产生巨大的社会效益和经济效益。
35T锅炉风机变频调速系统改造节能效果估算
采用风 门调节：电机功率Ｐ ７ ｋ ， ＝ ５Ｗ 额定 电流 Ｉ ３ 工 ＝１９Ａ， 作 电压Ｖ＝３ ５ ， ８ ｖ 实测工作电流Ｉ ＝５ Ａ， ２ 设备运行时间Ｔ ４ ８ ＝ ３０ ｈ （ 个 月） ６ 电机消耗的功率为 ：
效率下降等的影响 。即使如此 ，节 电潜力还是很大的。
ｌ 应用 调速 方案 的技 术分析
１１ 锅炉现状 ． 目前 ３ 吨锅 炉长期运 行在 额定 负荷 ７ ％左右 ， ５ ６ 实际蒸汽量 为 ２ 吨 ，燃气量和风量 （ ７ 鼓风 、引风 ）调节是通过调节挡板的 开度来实现的 ，此种风量调节方式使风机 的效率 降低 ，有相 当 部分 电能转为机械 能消耗 在挡板的阻力上 ，浪费大量 电能 ，回 收这部分 电能 损耗 会收 到很大 的节能效果 。 １ 锅炉风 机负荷运行分析 ２ 通过对 现场 的检 测 ，风门挡 板的开 度为 ：一次 鼓风机 为 ５ ％，二次 鼓风 机为 ３ ％，引风机 ４ ％，风机效率 ：鼓风机约 ８ ８ ４ ５ － ０ ％，引风机约 ６ － ０ ％，实施变频调速运行 ，风机效率 ０ １０ ５ １０ 可提高到 ９％，降低风机功耗 。 ０
维普资讯
●
专 栏
３ Ｔ锅炉风机变频调速 系统改造 节能效果估算 ５
杨 杰 （９９ １６ 一）
男，北 京 ，本科 ，自动化仪表专业 ，现任三 菱 电机 自动化（ 上海） 有限公司北 京分公 司驱 动部 经理 ， 主要 负责三菱 电机 的Ｆ Ａ产品的市 场推广 、销售 、代理商管理等工作 。
系：
因此可得年节 电量为 ：
ＥＩ 省 ＝ Ｅ变阀 一 Ｅ 变 ＝ １２５ ９２ ０ — ７ ９， ２ ０ ＝ ５１ ， ３・ 肯 ， ０， ８． ３ １ ５． ８０ ０ １
风机变频节能计算
压
能量消耗在管网和风门中
力
P(pu)
虚线与坐标轴所围面积即为能耗值
随着风量的减少，风压增大，对管
0.50
网有损害
造成能源浪费
r2 r1
R
送风阻 抗曲线
SSD Marketing
0 风量Q(pu) 0.5 Q2 Q1 1.0
4
通过调节风机的转速改变流量
相当于改变风机的压力与流量的关系
不改变管网的阻抗特性 1.0
SSD Marketing
6
采用不同方法时电机的能耗示意图
1. 输出端风门控制时的电机的输入功率 2. 输入端风门控制时的电机的输入功率 3. 变频器调速时电机的输入功率 4. 滑差调速控制时电机的输入功率
变频调速最节能
1.0 电 动 机 输 出0.50 功 率
P1 1 2 P2
4 3 P3
SSD Marketing
8
计算范例--风门控制
风门控制总能耗 = 75KW(85%流量）*91%*4000小时+
75KW(60%流量）*76%*4000小时 = 273,000+228,000千瓦时 = 501,000千瓦时
SSD Marketing
9
计算范例--变频调速
使用变频器调节风机转速时电动机的耗电量 = 75KW*(85%流量）*61%*4000小时+
75KW*(60%流量）*22%*4000小时 = 183,000+66,000 = 249,000千瓦时
SSD Marketing
10
计算范例--节能效果
年节能千瓦时 = 501,000-249,000 = 252,000
年节约电费 = 252,000*0.65=163,800元 （电费按 0.65元/小时计算）
330MW机组风机高压变频改造方案及节能潜力分析
第36卷,总第210期2018年7月,第4期《节能技术》ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY Vol.36,Sum.No.210Jul.2018,No.4330MW 机组风机高压变频改造方案及节能潜力分析汪 林1,任博文2(1.神华国华宁东发电有限责任公司,宁夏 灵武 750403;2.包头东华热电有限公司,内蒙古 包头 014040)摘 要:为降低厂用电率、提高机组的节能效益,本文针对神华宁夏国华宁东发电有限公司330MW 机组锅炉风系统的一次风机和二次风机运行状况及存在问题进行了分析,提出了相应的变频改造方案,并对设备能耗与变频改造方案的节能潜力进行了分析。
通过对两个机组的年预计节约电量计算,表明该改造方案具有较大节能潜力,对同类机组的改造有一定借鉴意义。
关键词:风机;变频;改造方案;液力耦合器;节能潜力中图分类号:TK223.26 文献标识码:A 文章编号:1002-6339(2018)04-0380-05High -voltage Frequency Conversion Reconstruction Plan for 330MW UnitFan and Analysis of Energy Saving PotentialWANG Lin 1,REN Bo -wen 2(1.Shenhua Guohua Ningdong Power Generation Co.,Ltd.,Ningxia 750403,China;2.Baotou Donghua Thermal Power Co.,Ltd.,Baotou 014040,China)Abstract :In order to reduce the power consumption rate of the plant and improve the energy efficiency ofthe unit,this paper analyzes the operation status and existing problems of the primary and secondary fans of the 330MW unit boiler air system of shenhua ningxia guohua ningdong power generation Co.,Ltd.The frequency conversion transformation plan is analyzed,and the energy saving potential of equipment energy consumption and frequency conversion transformation scheme is analyzed.Through the calculation of the estimated annual energy savings of the two units,it shows that the transformation plan has greater energy saving potential and has certain reference significance for the transformation of similar units.Key words :fan;frequency conversion;transformation plan;hydraulic coupler;energy saving potential收稿日期 2018-04-10 修订稿日期 2018-04-26作者简介:汪林(1973~),男,专科,助理工程师,主要从事发电生产技术管理工作。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
风机的变频调速节能改造的分析及计算摘要：以变频调速改造来达到调节工业工程所需风量成为目前实现电机节能的一种主要途径。
当我们进行变频节能改造时，投入和收益是必须认真考虑的，收益就涉及到节能量的计算。
在变频器未投运之前，计算节能量是比较困难的。
本文通过分析变频节能的原理及分析，介绍了针对阀门及液力耦合器调节调节流量系统的变频改造的节能估算的一些思考及方法。
关键词：风机变频节能原理调速节能阀门液力耦合器节能估算一、引言在工业生产、发电、居民供暖（热电厂）、和产品加工制造业中，风机水泵类设备应用范围广泛;其电能消耗和诸如阀门、挡板、液力耦合器等相关设备的节流损失以及维护、维修费用约占到生产成本的7%~25%，是一笔不小的生产费用开支。
随着经济改革的不断深入，以及能源的危机，节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品质量的重要手段之一。
变频调速因其调速效率高，力能指标（功率因数）高，调速范围宽，调速精度高等优势，又可以实现软起动，减少电网的电流冲击及设备的机械冲击，延长设备使用寿命，对于大部分采用笼型异步电动机拖动的风机水泵，变频调速不失为目前最理想的调速节能方案。
由于电机的电流的大小随负载的轻重而改变,也即电机消耗的功率也是随负载的大小而改变，因此要想精确地计算系统的节能是困难的，在一定程度上影响了变频调速节能改造的实施。
本文通过分析变频节能的原理及分析，介绍了针对阀门及液力耦合器调节调节流量系统的变频改造的节能估算的一些思考及方法。
二、变频器节能的调速实质和原理节约能源最根本的方法就是要提高能源的利用率，所谓的“节能”，不仅仅是节省能耗，还包括不浪费能源，用一句最简单的话说就是：“需要多少，就提供多少!”变频器本身不是发电机。
在变频器应用到风机等平方转矩负载的工业场合中，其节能原因不是由变频器本身带来的，而是通过变频器的调速特性来减小风机输出流量以适应工况中实际所需流量。
叶片式风机水泵的负载特性属于平方转矩型，其功率等于即其轴上需要提供的转矩与转速的二次方成正比。
风机水泵在满足三个相似条件：几何相似、运动相似和动力相似的情况下遵循相似定律；对于同一台风机（或水泵），当输送的流体密度ρ不变仅转速改变时，其性能参数的变化遵循比例定律：Q(流量)与n(转速)的一次方成正比；扬程H （压力）与转速的二次方成正比；P(轴功率)则与转速的三次方成正比。
即： ''n n Q Q = ; 2'')(n n H H = 2'')(n n p p = ; 3'')(n n PP = 风机与水泵转速变化时，其本身性能曲线的变化可由比例定律作出，如图1所示。
因管路阻力曲线不随转速变化而变化，故当转速由Q1变至Q2时，运行工况点将由A 点变至C 点。
图1、风机流量、压力特性上图中，曲线①、③为风机水泵在不同阻力下的特性曲线。
曲线②、④为工频、变频状态下的流量与压力关系曲线。
风机水泵工作在A 点时，轴功率 P1 等于 Q1,H1 的乘积，即与图中面积 AQ10H1A 成正比。
若要将流量丛 Q1 降到 Q2时，如用阀门调节，则工作点由A移动到B点，流量下降，压力上升，轴功率減少不多；若采用变频调速，则工作点由A移动到 C ，在满足同样流量 Q2 的情況下，压力也下降，轴功率大大降低。
故变频器节能的实质是调速引起的流量变化来产生的。
在工业设计过程中，一般要考虑建设前，后长期工艺要求的差异，使裕量过大。
如火电设计规程SDJ-79规定，燃煤锅炉的鼓风机,引风机的风量裕度分别为5%和5~10%，风压裕度为10%和10%~15%。
另外，设计过程中很难计算管网的阻力，并考虑长期运行过程中可能发生的各种问题（比如水泥工况中，由于物料、湿度等不同工况需求），通常总把系统的最大风量和风压裕量作为选型的依据，但风机的系列是有限的，往往选不到合适的风机型号就往上靠，大20%~30%的比较常见。
在实际工作时，再采用调流设备来实现实际所需的流量。
以前绝大部分风机都采用风门挡板调节流量，造成大量的节流损耗，所以风机若采用转速调节，具有巨大的节能潜力。
直到上世纪七十年代，都采用机械调速或滑差电机调速，但这属于低效调速方式，仍有较大的能量损耗，并且驱动功率受到限制；到上世纪八十年代，开始采用液力耦合器调速，并且突破了驱动功率的限制，向大功率方向发展，但它与滑差电机调速一样，属于低效调速方式，仍有较大的能量损耗。
直到上世纪九十年代，随着电力电子技术和计算机控制技术的发展，变频器很快占领电动机调速市场，在我国各工业生产中，各类泵和风机的用电量占用电量的大半部分，例如引风机、送风机、一次风机、循环水泵、凝结水泵、给水泵、灰渣（浆）泵、、排粉机等等，尤其是风机的裕量明显过大，如果采用挡板调节，即使在机组满负荷输出的挡板开度也较小。
而水泵和风机的一个特点是负载转矩与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。
如可根据所需的流量调节转速，就可获得很好的节电效果。
三、阀门调风的变频改造节能对比分析及估算1、对比分析由图1可知，通过阀门调节也可减小风机的输入轴功率。
其减小的功率为长方形AQ1OH1A 与长方形BQ2OH2B 的差。
虽然也有节能效果，但其功率减少很小。
一般情况下，采用风门调节的风机，在两者偏离10%时，效率下降8%左右;偏离20%时，效率下降20%左右;而偏离30%时，效率则下降30%以上。
对于采用调节风门进行调节风量的风机，这是一个固有的不可避免的问题。
可见，风机，水泵电机的用电量中，很大一部分是因风机的型号与管网系统的参数不匹配及调节方式不当而被调节风门消耗掉的。
是一种低效节能调节方式。
如果采用变频器调风机转速来调节风量，风门开到100% ，风机转速n1调到n2，特性变为曲线(4)，工况点为C ，在保证同样风量Q 2的情况下，风压大幅度降低至H3。
.功率P 以长方形CQ2OH2C 的面积成正比。
随着流量的减小，减少的功率损耗△P=△HQ ：与面积BH2H3CB 成正比。
节电的经济效益十分明显。
2、对阀门调风的变频改造的节能估算方法和思考如果用变频器对风机?泵类设备进行调速控制，不需要再用阀门、挡板进行节流调节，将阀门、挡板开到最大，管路阻尼最小，能耗也大为减少。
节能量可用GB12497《三相异步电动机经济运行》强制性国家标准实施监督指南中的计算公式，即：()kW Q Q P P E N L ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=255.045.0 （1） 其中：P L 为变频器改造后风机所需输入功率，单位为kW ；P E 为达到风机额定流量时所需输入功率，单位为kW ；Q 为实际所需流量，单位为m 3/h ； Q N 为风机额定流量，单位为m 3/h ；然而，在实际工业现场中，由于流量计的价格昂贵以及工况环境的恶劣原因，很多都没有在风机管路中配置流量计，即使有配置的场合也常常处于损坏状态。
不能方便的得到准确具体的流量数据。
因此，我们在实际的变频改造中常采用三种方法来求出流量比。
设流量比为K ，则有：Q Q NK = (2)（1） 方法1：由流体力学可知，流量等于风速乘以管道的截面积。
对于同一个风系统的同一个测点，其管道截面积无疑是相同的。
则有：n S N S K QQ == （3） 故我们采用便携式风速仪在管道中可测出管道风速比，从而得知流量比。
（2） 方法2：由风机的相似定律可知：Q(流量)与n(转速)的一次方成正比；扬程H （压力）与转速的二次方成正比。
则有：P P n QQ e s N e n K === (4) 故我们可通过实际压力与额定压力比求出流量比。
（3） 方法3：根据调节阀的流量特性来估算流量比。
调节阀的流量特性是指被调介质流过调节阀的相对流量与调节阀的相对开度之间的关系。
调节阀的流量特性包括理想流量特性和工作流量特性。
理想流量特性是指在调节阀进出口压差固定不变情况下的流量特性，有直线、等百分比、抛物线及快开4种特性。
这种方法需要用户提供实际使用阀门的阀门特性图。
求出变频改造后的实际功率后，则可根据式（5）算出变频改造后的节电率λ。
()P k P P L E L /9.03-=λ （5）其中：0.9为保险系数四、液力耦合器的变频改造节能对比分析和计算1、液力耦合器介绍和节能分析液力耦合器是一种以液体（多数为油）为工作介质、利用液体动能传递能量的一种叶片式传动机械。
调速型液力耦合器主要由泵轮、涡轮、旋转外套和勺管组成。
只要改变工作腔内工作油的充满度，亦即改变循环圆内的循环油量，就可以改变液力耦合器所传递的转矩和输出轴的转速，从而实现了电动机在定速旋转的情况下对风机或水泵的无级变速。
在忽略液力耦合器的机械损失和容积损失等时，液力耦合器的调速效率等于调速比。
当液力耦合器工作时的转速比越小，其调速效率也越低，这是液力耦合器的一个重要工作特性。
由上可知，液力耦合器能够实现无极调速。
根据风机特性，其需要的输入功率与转速有立方关系。
故其也是能够节能的。
然而。
液力耦合器的调速效率等于调速比。
液力耦合器在带动风机负载调速工作时，转速比越小，其调速效率越低，转差功率损耗也越大；所以液力耦合器属低效调速装置。
2、对液力耦合器调风的变频改造的节能对比分析电动机本身功率损耗除外，无论是变频调速还是液力偶合器调速，均存在额外的功率损耗，液力偶合器从电动机输出轴取得机械能，通过液力变速后送入负载，其效率不可能为1；变频器从电网取的电能，通过逆变后送入电动机电枢，其效率也不可能是1。
而且在全转速范围内，两种方式的效率曲线也不一样。
如图2所示“两种调速方式效率曲线”为典型的液力偶合器和变频器的效率－转速曲线，随着输出转速的降低，液力偶合器的效率基本上正比降低（例如：额定转速时效率0.97，75%转速时效率约0.7，20%转速时效率约0. 18）。
变频调速通过电力电子整流和脉宽调制逆变技术改变电动机电枢的电压和频率，除本身控制所需很少一部分能量消耗保持不变外，电力电子器件的损耗基本上与输出功率成正比，因此变频调速可以在全转速范围内保持较高效率运行。
从图2曲线数据看，当输出转速降低时，液力偶合器的效率比变频调速的效率下降快得多，因此变频调速的低速特性比液力耦合器要好。
图2 变频与液力耦合器效率曲线3、对液力耦合器调风的变频改造的节能估算由上面的分析可知：液力耦合器与变频器的节能差异在于其效率的不同。
因此，由于液力耦合器的调速效率等于调速比，而变频器的效率在94％～97％，所以用变频器代替液力耦合器的节电率的计算就变得十分简单了：节电率 = 1--变频器损耗—调速比＋液力耦合器的机械损失和容积损失等于额定传动功率的3％～4％（取3.6%）/调速比。
也就是“节电率 = 变频器效率—调速比 + 3.6% Pec/调速比”。