风机变频调速应用
高压变频调速技术在矿井主扇风机中的应用
、
单元之间及变压器二次绕组之 间相互绝缘 ，二次绕组采用延边三角形 接法 ， 实现多重 化， 以达到降低输入谐波 电流 的 目的。每个功率单元结 构上完全一 致 ， 可以互换 ， 电路结 构图如下 ， 其 系统为 基本的单相逆变 电路 ，整流侧为二极管三相全桥 ， Ｇ Ｔ Ｉ Ｂ 逆变桥 的控 制方式 为 Ｐ ＷＭ控 制， 并且有 自动单元旁路功能。 单元旁路功能 ： 当某个功率模块发生故障时 自动旁路运行 ， 变频装 置不停机 ，但需降额使用 ，即在每个功率单元输出端之间并联旁路电 路， 当功率单元故障时 ， 封锁该功率单元 Ｉ Ｂ 的触发信号 ， ＧＴ 然后让旁路 Ｓ Ｒ导通 ， Ｃ 保证 电机电流能通 过， 仍形成通路 。 这样能维持生产要求 ， 大 大提高了系统运行的可靠性压器 ， 还有输入侧 的电压 、 电流 检测器件电压互感 器和电流互感器 以及温度检测器件温控器。 功率柜 ： 柜 内主要对功率单元进行组合 ， 通过每个单 元的 ｕ、 Ｖ输 出端子相 互 串接而成星型接法给电机供 电， 通过对每个单元 的 Ｐ ＷＭ波形进行重 组， 得到非常好的 Ｐ ＷＭ波形。 控制柜 ： 控制 器精心设 计的算 法可 以保证 电机达到最 优的运行 性能 。嵌 入式 Ｔ控机提供友好 的全 中文 ＷＩ Ｅ监控 和操作界面 ， ＮＣ 同时可 以实 现 远程监 控和 网络化 控制 。控制 器还 包括 一 台内置 的 Ｐ Ｃ， 于柜 Ｌ 用 体 内开关信号的逻辑处理 以及 与现场各种操作信号 和状 态信号（ 包括 ＤＣ ／ Ｓ ８／ｒｆ ｕ／ ｄ ｕ／ ＳＲ ４ ５Ｐｏ ｂ ｓ ｂ ｓ 以太 网等 ） ｉ Ｍｏ 的协调。 控制器与功率单元之 间 采用光纤通讯技术 ， 低压部分 和高压部分完全 可靠 隔离 ， 系统具有极高 的安 全 性 ， 时 具 有很 好 的抗 电磁 干 扰 性 能 。 同 三 、 扇风 机 变 频 控 制 改 造 方 案 主 该矿此次采用一拖一 自动旁路方案 ， 其一次 电路如下图所示。
变频调速在实训基地矿用风机控制中的应用
力负载中， 现有水泵和风机 ５０ ００万台， 电量 占工 用
业用 电 的 ６％ 以上 ， 去 由于采 用 固定 截 流 调 节方 ０ 过 式 ， 使能 源利 用 效 率 低 。如果 采 用 调 速 调 节 流量 致
煤工作面的下顺槽 、 采煤工作面与回风巷产生风流。
由于安 装 ２× ５ Ｗ 矿用 风机 １台 ， 果 ２台风 机 电 ４ｋ 如
机同时供电， 功率达到 ９ ｋ 而工作面巷道长度总 ０ Ｗ， 共只有 １０ 如此短的距离将会使巷道 中的风流过 ０ ｍ，
大， 既不利 于 学 生 实 训 及 安 全 ， 造 成 电 能 大 量 浪 也
方式可以大幅度降低截留能量消耗 ， 具有显著的节
Ａｂｓｒ ｃ Ａｆｅ ｈ ｅ ｏ ｓｒ ｔｏ ｏ ｔｅ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｏ ｎｉ ａ ｙ ｕｓ ｆａ Ｍｉ ｕ ｓ ｉｉｖ ｒｅ ｔａ ｔ： ｔ ｒｔ ｅ ｒｃ ｎ ｔｕｃｉｎ ｔ ｈ ｒ ｑ ｅ ｃ ｆａ ｍｉ ｎｇｆ ｎ ｂ ｅ ｏ ｔ ｂｉｈ ｎ ｅ ｔｒ，ｔ ｅ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｓ ｈ ｅ ｆｒ ｎ ｅ
第 ｌ ０卷 第 ４期 ２１ ０ １年 １ ０月
北京工业职业技 术 学院学报
ＪＵ Ｎ Ｌ ＦＢＩＮ ＯＹＥ Ｈ Ｉ ＣＬＥ Ｅ Ｏ Ｒ Ａ Ｅ ＩＧＰＬＴＣ ＮＣ ＯＬＧ Ｏ Ｊ
№ ． １ １ ４ Ｖｏ ． ０ ０ｃ ． ０ １ ｔ２ １
变 频 调 速在 实 训基 地 矿 用 风 机 控 制 中的应 用
０ 引 言
１ 矿 用风 机使 用介绍
随着 科 技 的不 断 发 展 ， 技 术 逐 渐应 用 到 工业 新 生产 中 ， 电力 电子技 术作 为 ２ 纪最 有前 途 的技术 ０世
变频调速技术在矿井通风机的应用浅析
关键词 ： 变频 调 速 技 术 ； 矿 井 通风 机 ； 应 用
Hale Waihona Puke 中图 分 类 号 ： Ｔ Ｄ ７ ２ ４
文献标识码 ： Ａ
通风机是矿井重要设备之一 ， 对安全 生产有着 重要
作用 。为了保证矿井通风流 畅和通 风机高效运行 ， 提倡
功率一般都在 ３ ０ ０ ０ｋ Ｗ 以上 ， 属 于高压变频 ， 合理选择
变频器 十分重要 ； 应从 矿井通 风实 际需求选用 经济适 用 的变频器 ， 而且应对变频 器进行设 计分析 ， 是否适应 风 量需求 ， 毕竟 风机安装 好后需对 风量进行 调节 ； 风量 大
小是 由电机转 速调节。 当井下没有 明显变化时 ， 风量 、 风
采用变频调节技术 。 将变频调速技 术更好地用于矿井通
风机上 ， 已经成 为相关部 门的迫切课题 。
１ 变频调速技术原理
正 常情况下 ， 工业上一般使用 的变频 电机 为感应式
交流 电机 ，这种 电机 的转速 与电机 的极数 和频率 有关 。
小， 风 门也能调 节风量 ， 但其效 率低 、 运 行状况 差 、 能源
浪费大 、 维修量也大 ， 导致井下风机不能很好发挥作用 ，
因电机 的极数通 常是 固定不 变的。当其极 数不变 时 ， 调
节 电机转速应 与供 电频率 为正 比。 频率为供 电电源 的电 信号 ，优势是在 电机外 面进行相应调节后再供 给 电机 ， 有利 于电机转 速得 到有效控 制。因此 ， 对 变频器 进行控
２ ． ２ 变频调速技术应用 中的注意问题 １ ） 注重选择 和设计 问题 。对于矿井通风 电机来说 ，
变频器在风机中的应用
变频器在风机中的应用变频器是一种电子控制设备，可以将电源电压与频率转换成可控电源电压输出。
在风机的应用中，变频器可以改变电动机的转速，并控制风机的流量，使得风机在不同的工作状态下能够实现最佳效率。
一、变频器在节能方面的应用1.1 恒定流量控制传统风机在运行时通常采用阀门、叶片调节或变速装置的方式进行调整。
这种调节方式既能耗费大量电能，又易损坏风机，操作也不便捷。
而使用变频器能够实现恒定流量控制，可根据要求调整风机转速，以实现稳定的风量输出。
1.2 节省能源传统的风机调节方式需要消耗很多能源，而使用变频器可以降低电机启动时的电流冲击，减少电机的能量损失，从而达到节约能源的目的。
同时，变频器还能够根据实际负载调整风机的转速，以满足系统的需求。
二、变频器在风机中的应用2.1 变频器调速通过变频器控制风机转速可以满足不同风量需求的场景以及不同的运行状态要求。
在低负荷运行环境下，通过变频器调速可以减少风机的能量损失，实现节能。
2.2 风机起停控制在工业生产环境中，风机起停控制具有很高的要求。
变频器可以通过外部控制触发，实现风机的起停控制，并且由于变频器的反应速度较快，能够及时响应外部控制信号，保障风机的安全运行。
2.3 数字化化管理在现代化的风机管理中，变频器的应用可以使得风机运转更加稳定，同时还能够实现数字化智能管理。
根据实际运行状态调整变频器控制参数，可以提高风机的运行效率，延长风机的使用寿命，为企业带来更多的经济收益。
总结：变频器可以为风机提供更加稳定和高效的控制方式，带来更多的经济效益。
同时，变频器应用的数字化化管理也有助于让企业更加清晰地把握风机的使用状况，提供科学依据，为企业的运营管理带来更好的智能化服务。
变频器在风机控制中的应用
变频器在风机控制中的应用随着科技的不断发展，变频器在工业控制领域中的应用越来越广泛。
在风机控制方面，变频器的应用可以提供更好的能效、精确的控制和稳定的运行。
本文将详细介绍变频器在风机控制中的应用。
一、变频器的基本原理变频器是电力电子器件的一种，它可以通过改变电源输入电压的频率和幅值，来调节电机的转速。
通过变频器可以实现电机的无级调速，从而使风机的转速可以根据需求随时调整。
二、风机控制的需求在许多工业领域中，风机的控制需求非常重要。
比如在通风系统中，需要根据室内温度和湿度的变化来调整风机的运行状态；在空调系统中，需要根据房间负荷的大小来调整风机的风量。
传统的风机控制方法往往采用阀门的开闭来控制风量，但这种方法调节范围有限、能效低下。
而变频器的应用可以解决这些问题，提供更好的控制性能和能效。
三、变频器在风机控制中的优势1. 节能效果显著：变频器通过调整电机的转速，可以根据实际需求精确控制风机的风量。
与传统的调压阀方法相比，变频器可以根据实时负荷需求来调整电机的转速，避免能量的浪费，大幅提高能效。
2. 精确控制：变频器具有高精度的控制特性，可以实现风机转速的无级调节，从而精确控制风机的风速和风量。
这对于一些对风速要求较高的场合非常重要，比如实验室、医院手术室等。
3. 稳定运行：传统的调压阀方法存在压力波动的问题，容易导致风机的运行不稳定。
而变频器能够根据负荷需求精确调整转速，使风机运行平稳，不易出现波动。
四、变频器在风机控制中的应用案例1. 通风系统中的变频器应用：在大型建筑物的通风系统中，通过变频器可以根据不同时间段和不同区域的负荷需求，精确调整风机的运行状态，从而提供更好的室内舒适度和能效。
2. 空调系统中的变频器应用：在空调系统中，通过变频器可以根据房间的热负荷变化，调整风机的风量，实现节能运行。
同时，变频器还可以实现空调系统的精确控制，提供更好的温度和湿度控制效果。
3. 工业生产中的变频器应用：在一些工业生产过程中，需要通过风机来实现物料的输送、处理和干燥等操作。
变频器在风机调速系统中的应用
变频器在风机调速系统中的应用摘要：该文介绍了风机变频调速的驱动机理和运行特性，说明其具有改善电机工作状态，节能降耗的优良性能，从而降低相关企业的运行成本。
关键词：风机变频调速节能Abstract：This paper introduces the mechanism and operation characteristics of VVVF, that can improve the motor working state, the excellent performance of saving energy and reducing consumption, reduce the operating costs of enterprises.Keywords：VVVF energy saving风机设备在工矿企业中得到广泛应用。
传统的控制方式是不管生产过程对风量的需求量，风机始终处于额定工作状态恒速运转，输出恒定的风量，并通过调节挡风板或风门的开度来改变风量或流量的大小。
这种控制方式虽然简单易行，但从节能的角度来看是不经济的。
统计显示，生产成本的7%～25%被消耗在挡风板或风门及其维护上，造成了大量的能源浪费和设备损耗，同时使控制精度也受到限制，影响产品质量和生产效率。
采用变频器驱动风机设备运行，通过改变风机转速来调节流量的方案，可以大大降低功率损耗，延长设备使用寿命，达到系统高效运行的目的。
1 风机变频调速的驱动机理随着变频技术的日益成熟，变频器在风机控制系统中的应用也越来越多，甚至许多厂家都生产有廉价的风机专用变频器以供择用。
交流异步电机的转速为n=(60f(1-s))/p，当磁极对数p和转差频率s恒定时，电机转速n只与电源频率f成正比，只要改变电源频率f即可改变电动机的转速。
当电源频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速就在0～nN之间调节。
变频器就是通过改变电动机电源频率来实现速度调节的，是理想高效的调速手段。
煤矿风机变频调速技术的应用
文章编号:1001-0874(2000)04-0024-03煤矿风机变频调速技术的应用达善荣1,王燕娇1,韩菊娣2,李云罡2,陈萍2(1.西山煤电(集团)有限责任公司屯兰矿,山西太原030206;2.煤炭科学研究总院上海分院,上海200030)摘要:变频调速技术具有节能、速度和转矩的高精度控制、高速驱动、软起动等优点,而煤矿井下由于其特殊工况环境限制了变频调速技术的应用与发展。
矿用变频调速技术可适用于煤矿井下的特殊工况条件。
井下巷道通风风机改用变频调速装置驱动,是交流变频调速技术在煤矿井下应用的一个比较典型的例证,根据风机的特性及工作的过程分析,可看到矿用变频调速技术在煤矿井下应用的应用前景。
关键词:煤矿风机;变频调速;应用中图分类号:TD63+5;TH43文献标识码:B1前言用于传动调速的变频技术具有如下特点:可使标准电动机连续调速,即在不更换原有电动机的条件下可以调速,并可选择最佳速度;起动电流小,低速时定转矩输出;最高速度不受电源影响,即最大工作能力不受电源频率影响;采用鼠笼形异步电动机,维护简便,易使用于具有爆炸性气体的场合。
由于这些特点,使变频调速技术的应用,产生许多优良的效果,如可使风机、泵类机械根据要求流量调节转速,节约大量的电能,又可根据负载调节并降低转速,以减小机械和风的噪声;对于输送机可实现平滑加速、减速,产生性能优良的软起动效果,特别是重负载起动时,可提升输出转矩,产生普通软起动器所不能起的效果,由于采用了对设备不产生冲击的起动、停止和空载时低速或高速运行,可增加设备的使用寿命。
另外变频调速技术对生产自动化、提高产品质量、提高生产率及产品合格率有明显的效果。
煤矿井下的风机、水泵、提升机、运输机、采煤机、绞车、压缩机等机械的负载都比较适用于变频调速控制,但目前煤矿井下交流变频调速技术的应用尚在起步阶段。
煤矿井下大量使用的660V/ 1140V级供电电压,不同于目前市场上广泛使用交流380V级的变频器,另外,煤矿井下使用的供电装置,其外壳防护等级至少为IP44以上,而目前市场上的变频器多为IP23以下。
变频调速技术在鼓风机中的应用
间接经济效益为 ：０ ０ ２ ＋２０ ２ ０ ＋８ ５ ４ ０＝５２ 元 Ｉ ２５ 总的经济效益为 ： ８ ６ ．５ ２ ５ ４ ８ ．５ ４ ８ ３ ２ ＋５ ５ ＝５０ ８２
元 ／年 。
二 改 进 措施
通过调研 和理论计算 ，如采用变 频器进行调 节， 不仅可 使风量 和风压达 到满意效果 ， 解决正 压燃烧 问题 ，而且可节省电能消耗。
一
，
风量授詹
一
直 接 经 济 效 益 ｔ１ １５ ｋ ７ ４ ０ Ｗｈ × ０２ ５ ／ Ｗ ｈ ．８ 元 ｋ
＝４ ８ ３ ２ 元 。 ８６ ．５
燃 用煤 种为 贫煤 ，低 位 发热 量 为 ０
６ ０ ｋ ａ／ ｇ， 热量为 ６ ０×１￣ｃ ｌｈ 假设全 ０ ０ ｃｌ ｋ 供 ０ ｋ ａ／ ， Ｏ 负荷运行 ， 热效率为 ７ ％ ， ０ 则该炉每小时所需的燃 料量为 ： Ｂ＝６ ０×１４（０ ０×７ ％） ４ ８ ５ （ｇ ｈ ０ ０／ ６ ０ ０ ＝１２ ．７ｋ ／ ） 每斤该 燃料 完全燃烧所需空气量为 ：
壤 ＃ 磷 辫 ｉ
五 ，投资回报分析
若投资上 马 ６ ３ ｋ 变频控制器 ，所需投 资 台 ０Ｗ 为 ６×２＝ １ 万元 ） 变 频控 制器每年 的维修费用 ２（ ， 很低 ，不到三个采暖期 则可收回全部投资。■
科
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ＥＮ ＥＲＧＹＣＯＮＳ ＥＲＶ ＯＮ ＾ ＡＴＩ ＮＤ Ｅ ＮｎＲ Ｍ Ｅ ＮＴＰ Ｒ０强
现： 鼓风机 风量偏大 ，风压偏高 。造成燃烧所需风
量调节很困难 ， 以致于锅炉长期正压燃烧 ， 门经 炉 常烧坏 ， 室内环境条件恶 劣 ， 还造成了电能的浪费。
运行 １ 小时 ，全年运 行 １０ ５ 天计算 ，６台鼓风机一 ５ 个采暖期 的节 电量 ：
变频调速系统存电厂风机节能中的应用
图３ 变频器硬件电路连接图 整个系统采用交直交变 压变频 电路 ， 主电路由整流桥 、 滤波电路及
Ｓ 一 一
Ｉ一
…
／
图 １ 止坐标 系与按转子磁链定 向的同步旋转正交坐标 系 静 当两相同步旋转坐标系按转子磁链定 向时 ， ： 有
＝
俐
一
＝ ，
Ｉ－
０
（） ７
由异步电机的动态 数学模 型可以得到转 子磁链
＝
（１ ）
１
丽
ｉ
Ｌ （） Ｊ ８
１：
—
６ｆ Ｏｌ
—
（） ２
其 中 ” 为 同步转速 ， 为供 电频 率 ， 为 电机 极对数 ， 是电机 ． 。 的实 际转速 ， 是转差率 。因为 电机 的极对数是 固定 不变的 ， Ｓ 所以调节 了电机 的供 电频率就 改变 了电机 的转速 。 功率 与转 速的关 系：
Ｐ＝ｋ × ｐ （） ３
其中 是功率常数 ， Ｐ是负载 的功率 ， 是电机 的转速 。
由 此得 到 ：
， 、３
ｐ ×６ × ｉ 一 ６ × 一 ｛ ｌ Ｊ ×０ ０， ／
ｐ
（）ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ４
由公式可见 频率是和功率成 三次方的关 系 ， 负荷 比较低 或者是在 变负荷 的负载情况下 ， 频率降低会使功率降低三次方的大小 ， 节能效果 是非 常明显 的。 ３ 矢量 变 频 技 术 ． 异步 电动机 的数学模 型是一个 高阶 、 线性 、 非 强耦合 的多变 量系 统， 控制较为复杂 ， 其中按转子磁链 定向的矢量 控制系统 ， 通过三相一 两 相 、 Ｒ变换 ， 定子电流分解 成励磁分量和转矩分量 ， Ｖ 使 分别对应于直流 电机 的励磁电流和 电枢电流 ， 完成 了定子电流的解耦 ， 使异步 电动机等 效成直流 电动机 ， 模仿直流 电机的控制策 略 ， 经过相应 的坐标 反变换 ， 就可以控制异步 电动机 了， 这样的交流变压变频调速系统在静 、 动态性 能上就完全可以和直流调 速系统相媲美 。 ３１３２ ． ／ 变换 在三相电动机的定子绕组 Ａ、 Ｃ中 ， 以三相平衡 的正 弦电流 ， Ｂ、 通 会 产生合成 的旋转磁通势 Ｆ， 以同步速 度顺 着 Ａ、 ｃ的相序旋转 。同 它 Ｂ、 样的 ， 如果通 以两相正 交的正弦波 电流 ， 能产生旋转 的磁通势 ， 的 也 它 大小和方 向与 Ｆ 同， 中坐标轴是 固定不 动的 ， 相 其 即认为三相与两相绕 组是 等效的 ， 照磁动势相等 的原则 ， 出３ 变换矩阵 ： 按 得 ／ ２
变频调速装置在煤矿主通风机中的应用
节风量 有 ３种情况 ： 矿井 网络特 性不 变 ， 风量 减 ① 需 少 ； 总风 阻减 小 ， 风量 不变 ； ② 需 ③矿井 总风 阻减 小 ，
需风 量减少 。现 分别 分析这 ３种 情况下 的风 机功 率
变化 （ １ 。 图 ） （ ） 井 网 络 特 性 不 变 ， 风 量 减 少 （ １ ） １矿 需 图 ａ 。 已知矿 井风 阻为 ， 风机 原来 特性 曲线 的转速 为 ｎ ，
ｒ ， …
３
１ 变 频 调 速 节 能 的 理 论依 据
电机转 速与 工作 电源输 入频 率成 正 比 ， ： 即
ｎ＝ ０ （ 一ｓ ／ ６ｆ １ ）ｐ （） １
Ａ ＝ 。１ ｆ ， Ｊ Ｐ Ｐｌ 一 ｌｌ 、 ｎＩ Ｌ
（） ３
（） ２ 总风 阻减 小 ， 风量 不 变 （ １ ） 需 图 ｂ 。矿井 原
互 ｎ 旦 一 厘 ／０ ｏ Ｑ Ｈ ：。 ０ ｏ Ｐ
一
（） ２
雷诺 系数 ｅ 变不 超 过 ２～ 改 ３倍 时 ， 效 率 基 其
本不变， 因此采 用风 机 变 频调 速 改 变 风 机 的转 速 调
留有 一定 的富 余量 ， 以矿井初 期节 能 的潜力很 大 ， 所
调节 风量 的主 要方法 是减 风调 节 。减风调 节 主要有
钻孔尽 量集 中在 采空 区 中部 区域 。 （） ３ 采用 高位 钻孔 瓦斯抽 放 技术 后 ，２ ０ ３ ０ ３工作
另外 在抬 升高 度为 ３ 的钻孔 中 ， 近 采空 区 中部 ０ｍ 靠 的钻 孔也 能在较 高 的抽放 浓度 上保持 较 长的抽 放 时
间 ， 以后 的生 产 中也 可 以考 虑施 工 相 同参 数 的 高 在
变频调速技术在风机及泵类中的节能应用
和 变 速 调 节 各 自所 消耗 的 功 率
假定 水
往 往 采 用 调 整 阀 回 流 阀 截 止 阀等节 流
、 、
泵 效率
1 1=
0 6
．
。
设 备进行流量
、
压力
、
水位 等 信 号 的 控
，
在工 业 生 产和产 品加工 制造业 中
、
，
制
腔
。
这 样 不 仅 造 成 大量 的 能源 浪 费 管
，
风 机 泵 类 设 备应 用 范 围广 泛 其 电能 消
H = 15
m
代 风 门 挡板 阀 门 的 控制方案
、 、
为 ：N
。
0 9 8 1 0 x 1 5 x 6 6／ 6 x 3 6 0 0 x 1 0 0 0 = 0 5 k W
．
综述
通 常在 工 业 生 产
、
变频 调 速 技术 的 基 本 原 理 是 根 据 电 产 品加工 制造 业
、
可 见 变速 调 节 比节 流 调 节 经 济 因
越 的调 速性 能 显 著 的节 电效 果 改 善 现
、
时 常 出现 泵 损 坏 同 时 电机 也 被烧 毁 的 现
1000
一
』醣 W
，
象 近 年来 出 于 节 能 的 迫 切需 要 和 对 产
。
，
( 1 )节 流 调 节 由 上 图 知 ：流 量 为 6
，
．
6
有设 备 的运 行 工 况
，
提 高 系统 的安 全 可
牵变所电容选 引电蓄池量择
（） ２ 电压校正 结论 ：
１ ２ ７
表１ 环境温度对可用容量的影响关系
引风机变频调速控制技术的应用
Ｌ ２ Ｌ３ １ ｒ
ｌ ‘＼ Ｍ 【 ｌ
Ｉ ｒ Ｌ
．
ｒ
Ｌ
加管网管阻， 使风机的工作点移到 Ｒ 上的 Ｂ点 ， 风
压增大到 Ｈ ， 时风机所需的功率正 比 Ｈ Ｑ ：这 ： 的面 积， 即正比于 Ｂ ： Ｑ 的面积。显然风机所需 的功 ＨＯ
Ｉ Ｍ
术广泛应用于锅炉的引风机系统 ， 具有良好的经济实用价值。
关键词
在以焦炉煤气为燃料的发电厂中， 工业锅炉燃 烧的稳定性和可靠性是实现锅炉安全经济运行的关
键， 而保证锅炉燃烧稳定性和可靠性的前 提是控制
改进离心风机的调节方式是提高风机效率 ， 降低风
机耗电量的最有效途径。 风机都是流体机械 ， 由流体动力学可知 ， 流量 Ｑ
ＵｆｌＶ ， Ｗ删 ２ ２
ｒ
２ “ 变频器控制炉膛压 力＂ 方案
通过挡板控制炉膛压力的特点 ： Ｉ 耗 电最大 ； （） （ ）调节性能差 ；３ 启动性能差 ；４ 机械振动大 ， ２ （） （） 缩短了电机使用寿命 ；５ 一次性投资少 。 （） 变频器控制 炉膛压 力的特点 ： Ｉ （ ）耗 电量少 ；
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 。风机的机械特性均为平方转矩特性 ， 靠 调节风门、 风道档板或阀门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 、 挡板或阀门的开度 ，
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 。 锅炉送 、 引风机的用电量中 ， 很大一部分是 因风
风机Ｈ—Ｑ 特性曲线图
机的型号与管网系统的参数不匹配及调节方式不当
变频调速技术在矿井主扇风机上的应用
变频调速技术在矿井主扇风机上的应用孔全义(双矿集团新安煤矿，黑龙江双鸭山155100)强商要]采用变频器改变风机电动机转速的方法，可实现．风机井寺性曲线的变化，获得经济运行工况点，既能实现软起动、软停机，又降低了电机的发热程度和可能出现的故障。
涔撇]变频调速技术；矿井；主扇风机阶段和时间，都有一定的变化，为适应这个变化的需要，风量调节是矿井主扇通风机正常运行和经济运行所必需的。
通常煤矿风机风量调节采用改变风机工作叶轮片安装角度、采用前导叶及风门调节等方式。
其中改变叶片安装角度需在风机停机时才能进行，而前导叶调整范围小，不适应通风网络特性变化较大的情况，风门调节方式从节能来看，又是最不经济的，因此，变频调速技术引人注目。
从研究中发现，采用变频器改变风机电动机转速的方法，可实现风机特性曲线的变化，获得经济运行工况点，既能实现软起动、软停机，又刚氐了电机的发热程度和可能出现的故障。
1变频调速控制方式按风机的使用率和变频器的预期寿命，在保证转换装置操作可靠条件下，采用2台变频器拖动4台电动机的技术方案。
1．1基本原理根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60f(1一S) 1P，通过改变电动机工作电源频率来达到改变电机的转速。
风机一般属于二次方转矩负载，其机械轴功率随转速的下降而急剧降低，因此，调速系统输人的电功率也急剧降低。
根据风机比例定律，风机的转速从n变到n2时，风机的风量与转速的一次方成正比，风压与转速的二次方成正比，轴功率与转速的三次方成正比，风机的效率基本不变。
当需要小风量时，用变频器降低风机转速，电动机的输入功率将按三次方的关系大幅度降低，达到节能的目的。
12变频器的选择由于二次方转矩负载的定子电流对于频率敏感，通过变频器将频率上限进行适当限制，电动机的实际电流就不会超过变频器的额定电流，故一般按风机电机的功率选择变频器的功率。
风机变频器属于通用变频器，风机电机采用普通笼形电动机是最佳选择，但电机在40％同步转速以下长期运行时，随着转子转速的降低，端部风扇叶片逐步失去散热能力，导致电机过热，这是在变频器选型和节能估算时应认真考虑。
变频调速技术在风机控制系统中的应用
为 克服 风道 阻力 必 然 要 消 耗 大 量 的 能 量 ， 而且 受 执 行结 构传 动 间 隙 的 影 响 ， 样 在 挡 板 的 调节 过 这 程 中存 在滞 后 、 线性 度 差 等 现 象 ， 系统 的稳 定 性 使 及 控制 精度 出现偏 差 。
是 由变频 器 根据 控 制信 号 大小 与 设 定 控 制 值 的运 算关 系 ， 出 可 调 频 率 的 三 相 交 流 电 来 改 变 电 动 输
通 过变 频 实 现风 机 电动 机 转 速 的 改变 以直 接 调 控
风 量 大小 ， 系统框 图如 图 ３所示 。 其
图 ３ 系统 框 图
变频 调速 技 术在 风 机 控 制 系统 中 的应 用 原 理
机的转 速 ， 而 达 到改 善 风 机 送 风 性 能 和 节 约 能 从
源 的 目的 。
２ 系 统 设 计
风机的风压和风量 为风机 的主要性能参数 ，
采 用变 频 调速 技 术 ， 原有 的风 门挡 板 开 至 最 大 ， 将
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第１ ２卷第 ４期
２０ ０ ２年 １ Ｏ月
马钢职 工大学学报
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１２ 转 速 调 节 。用 改 变 风 机 转 速 的 方 法 来 进 行 ．
调节 ， 运 行 特性 如 图 ２ 其 ｂ中 曲线 ５ 曲线 ６所 示 ， 、
风 机转 速 减 小 后 ， 机 工 作 点 为 Ａ 、 ５ 显 然 ， 风 ４Ａ ， 风
变频调速技术在电站风机中的应用及节能分析
水利电力机械 +,-./ 01(2./#,(03 4 .5.0-/60 71+./ 8,096(./3
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电 力 设 备 与 工 程 变 频 调 速 技 术 在 电 站风 机 中 的 应 用 及 节 能 分 析
（ 华北电力大学 能源与动力工程学院， 河北 保定’ )RS))T ） （ 2A<$$% $D .C=E;G >CJ 7$Q=E .C;@C==E@C; $D ($EB< 0<@C> .%=ABE@A 7$Q=E MC@H=EI@BG， U>$J@C; )RS))T ， 0<@C>）
摘’ 要： 针对目前电站风机运行中存在的高能耗问题， 对变频 调速技术进 行了研究， 分析了 变频调 速技术的 节能原理 ， 介绍了变频调速技术的特点， 并对其作出了评价。通过实例对电站风机采用变频调速技术与传统 调节方式做了对比 性试验， 对节能效果进行分析， 证明了应用变频调速控制技术能获得良好的运行性能并取 得显著的 节能效果， 具有广阔的应用前景。 关键词： 风机； 变频 调速； 节能 中图分类 号： -V!!T’ ’ ’ 文献标识码： ,’ ’ ’ 文章编号： S))* W *XX* （!))* ） )" W )))S W )T !"#$%&’$： -<= DE=F:=CAG A$CH=EI@$C I?==J E=;:%>B@$C B=A<C$%$;G >CJ B<= ?E@CA@?%= $D =C=E;G I>H@C; $D DE=F:=CAG A$CO H=EI@$C I?==J E=;:%>B@$C >E= IB:J@=J Y>I=J $C B<= <@;< =C=E;G W A$CI:L@C; ?E$Y%=L $D $?=E>B@$C L$J= $D JE>DB D>CI @C ?$Q=E ?%>CBI& -<= D=>B:E=I >E= @CBE$J:A=J& ,CJ @BI =H>%:>B@$C @I ?E=I=CB=J& 0$L?>E=J Q@B< BE>J@B@$C>% E=;:%>B@$C L=B<$J， DE=F:=CAG A$CH=EI@$C I?==J B=A<C$%$;G <>I $YH@$:I =C=E;G W I>H@C; =DD=AB >CJ YE@;<B >??%@A>B@$C D:B:E=& ()* +,%-# ： JE>DB D>CI ； DE=F:=CAG A$CH=EI@$C I?==J E=;:%>B@$C；=C=E;G I>H@C;
风机水泵压缩机变频调速控制节能与应用(含工频节流功率计算公式)
风机水泵负载变频调速节能原理相似定律：两台风机或水泵流动相似，在任一对应点上的统计和尺寸成比例，比值成相等，各对应角、叶片数相等，排挤系数、各种效率相等。
流量按照相似定律，由连续运动方程流量公式：φπηη⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=d D A vm vm vv v q流速公式： 60π⨯⨯=n D v m 式中：qv——体积流量，s m3；ηv——容积效率，实际容积效率约为0.95；A ——有效断面积（与轴面速度vm垂直的断面积），m²；D ——叶轮直径，m ； n ——叶片转速，r/mi n ； b ——叶片宽度，m ；vm——圆周速度，m/s ；φ——排挤系数，表示叶片厚度使有效面积减少的程度，约为0.75～0.95；按照电机学的基本原理，交流异步电动机转速公式： p f s n ⨯⨯-=60)1( 式中： s ——滑差； P ——电机极对数； f ——电机运行频率。
流量、转速和频率关系式：φππφππηη⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⇒d D p f s D d D n D v v v q 6060)1(60f n q v∞∞⇒ 可见流量和转速的一次方成正比，和频率的一次方成正比。
扬程按照流体力学定律，扬程公式：²21v m H ⨯⨯=ρ扬程、转速和频率关系式：²²21216060)1(6022f n H H p f s D n D ∞∞⇒⨯⨯=⨯⨯=⇒⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯-⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯ππρρ 可见扬程和转速的二次方成正比，和频率的二次方成正比。
式中：H ——水泵或风机的扬程，m ；功率风机水泵的有效功率：每秒钟流体经风机水泵获得的能量。
水泵：H g q Pve⨯⨯⨯=ρ或 风机：P qP ve⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯-⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⇒⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=6060)1(6022216060)1(2160πηπηρφππρρφππρp f s D n D P d D p fs D g d D n D g vv e fnPe33∞∞⇒可见有效功率和转速的三次方成正比，和频率的三次方成正比。
变频调速技术在双速风机改造中的应用
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石油／ 化Ｉ通用机械
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组 的Ｙ 接法 ，接线端ｕ１ １ Ｙ 、Ｖ 、Ｗ １ 连接在一起 ，Ｕ 、 ２
需要经常进行检查和打磨 。据统计每年故障次数在 １ ～ ０
图２ 双速 电动机控制电路
，
制按钮 ，更 换现场 已经损坏的双速 电动机Ｊ Ｏ ６ Ｓ — Ｂ ５０ ２ ６ Ｗ为高效 节能 电动机Ｙ Ｘ ３５ １ ６ Ｂ Ｎ １Ｌ ，增￣ １０ Ｗ变 Ｎ１ｋ
频器 １ ，原 有两根动 力电缆拆除一 根 ，利 旧一根 ，增 台
（ ）低速起动运 行 合上 电源 开关Ｑ ，按 下起动 １ Ｓ
３变频器的选型和接线 ．
根据电动机的型号 ，选择富士Ｆ ＲＮ１ １Ｐ １ １０ １Ｓ
４ Ｘ，接线 图如 图３ Ｃ 所示 。 图中使用 变频器 多功能端子 Ｘ１ ２ 、Ｘ 来实现 多段速度运 行 ，电动机 的起动和停 止 由
转换开关Ｓ 来实现 ，当ＱＳ Ｂ１ 开关合上 ，变频器上 电后 ，
变频器参数设置一览表
参数 设定值 功能描述 参数 设定值 Ｆ２ Ｏ ｌ 外部 端子 输入 Ｆ ６ １ １ ０ Ｆ３ ０ Ｆ５ ０ Ｆ７ ０ Ｆ８ Ｏ
Ｆ０ １
２ ）维护修理费用 。根据统计 ，每年需要 更换２０ ５Ａ 接触器５ 台次 ， 台价 格为３ ０元 ，其他辅助触点 、按 每 ０ ５
按 钮Ｓ ，接 触 器Ｋ 得 电 自保 持 ，并通过 按 钮Ｓ １ Ｂ１ Ｍ１ Ｂ
和 接触器ＫＭ１ 的常闭辅助触 点对接触 器ＫＭ２ 、ＫＭ３ 互
风机变频调速装置在汝箕沟煤矿的应用
风机变频调速装置在汝箕沟煤矿的应用摘要：变频调速技术作为高新技术、基础技术和节能技术，已经渗透到所有经济领域中，应积极应用变频调速技术来改造传统产业，节约能源及提高产品质量，以获得较好的经济效益和社会效益。
关键词：变频调速技术节约能源1 使用普通的风机组合开关存在的问题目前汝箕沟煤矿井下使用河南省济源市鑫科矿山电器有限公司生产的QBZ2-4×120/1140型矿用隔爆型四回路风机组合式真空电磁启动器来实现局部通风机的控制。
这种传统的局部通风机控制方式存在的缺点：一是局部通风机只能在工频下运行，在掘进工作面局部通风机的选择上，只能根据工作面的需风量来选择合适功率的局部通风机，但是掘进工作面的掘进巷道长度增加时，需风量随之增加，局部通风机满足不了供风要求，就需更换风机，当选择大功率的局部通风机时，局部通风机的耗电量不可忽视；二是这种传统的局部通风机控制方式，不能实现转速、风量随着工作面瓦斯浓度的变化而调整；三是当掘进工作面的瓦斯浓度超过《煤矿安全规程》规定时不能自动停风，存在“一风吹”的问题；四是风机直接启动，在启动时对风筒冲击力较大，有可能造成风筒在风筒与风机连接处破裂。
2 风机变频调速装置的特点山西华鑫电气有限公司生产的矿用隔爆兼本质安全型Exd[ib]I Mb风机变频调速装置是由变频调速控制系统、PLC控制系统和主回路组成，自动化程度高，可用于煤矿井下局部通风机的转速调节。
在井下巷道掘进时，该装置在确保掘进工作面有充足的新鲜风流和瓦斯浓度不超过规定的安全值为条件，自动根据工作面瓦斯浓度，在设定范围内调整风机运行频率，从而实现工作面风量的调整，使局部通风机节能、经济运行。
当掘进工作面瓦斯浓度超过设定值时，可以自动停风，避免“一风吹”。
该风机变频调速装置可以在低频率下启动风机，减少对风筒的冲击，保证了风筒的安全。
3 风机变频调速装置在汝箕沟煤矿的使用情况2012年8月25日至11月15日，汝箕沟煤矿在01022116切口掘进工作面掘进过程中，由汝箕沟煤矿通风科、通风队、综掘队等单位大力配合下，正式使用山西华鑫电气有限公司的风机变频调速装置，并对风机变频调速装置的相关参数根据掘进工作面的情况进行了设置。
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风机变频调速应用
风机广泛的应用在各个领域，HVAC系统中风
机也广发的应用，对风机的变频调节及节能原
理本文专门进行阐述。
风机在工作过程中的基本参数：
• 风量Q 表示单位时间流过风机的空气量
其单位为m³/ s、 m³/ min 、m³/ h
• 风压H 表示当空气流过风机时风机给予每m³空气的总能量它总是由静风压Hs 和动风压Hd 组成其单位为Pa 、MPa
等。
H=Hs+Hd
• 轴功率Ps 为风机工作时有效总功率亦称为空气功率其单位为kw
Ps=QH 1000
• 如果风机风压是以有效静风压Hs 表示时则
Ps=QHs 1000
• 效率ηD风机轴上的功率因有部分损失而不能全部传递给空气它是评价风机工作优劣的主要指标之一。
• 电动机功率PM
PM=QH/1000 ηCηD
式中C为传动机构的效率直接传动时C=1.0
• 总效率
η= ηCηD
风机的工作特性主要由H－Q 曲线来表述H －Q 曲线是表示当转速恒定时风压
• H与风量Q 之间关系的特性如图所示
管网风阻特性表示当管网的阻力R 保持不变时管网的通风阻力h 与风量Q 之间的关系特性如图所示，通风阻力与风量之间的关系由阻力定律决定
h = RQ²，式中h 为通风阻力
风机在工作过程中的功耗：
• 电动机的轴功率
• 线路损耗
• 控制装置损耗
• 机械损耗
风机的基本节电方法
• 减少运行时间
• 采用高效风机和设备包括风机电机传动装置控制装置等
• 减少空气动力等
调节转速的节电原理采用调节转速控制风量的方法和常用的调
节风门的方法相比有着明显的节电效果其原理如图所示，• 曲线1 为风机在恒速下的风压一风量（H－Q）特性曲线
• 曲线2 为恒速下的功率一风量（Ps－Q）特性曲线
• 曲线3 为管网风阻特性（风门全开）
设风机在设计时工作在A 点效率最高此时输出风量Q 为 100 轴功
率为 Ps1，与Q1、H1 的乘积成正比即Ps1；与AH1OQ1 所包围
的面积成正比。
当需要调节风量时例如所需风量
从100％减少到额定风量的50％即从
Q1减少到Q2时如采用调节风门的方法
来调节风量使管网阻力曲线由曲线3
变为曲线4 就是说减小风门开度增加
了管网阻力此时系统的工作点由原
来的A点移至B 点可以看出风量虽
然降低了但风压增加了轴功率Ps2
与面积BH2OQ2 成正比它与Ps1相比
减少不多。
如果采用调节转速来调节风量的方法
风机转速由原来的n1 降到n2 根据风机
参数的比例定律可以画出在转速n2 下
的风压一风量（H－Q）特性曲线5 风机
工作在C 点可见在满足同样风量Q2 的
情况下风压将大幅度降低到H3 轴功率Ps2（与面积CH3OQ2成
正比）也明显降低，所节约的功率与面积AH1OQ1和CH3OQ2之
差成正比由此可见用调速的方法来减少风量的经济效益是十分显
著的。
由流体力学可知风量Q 与转速 n 的一次方成正比风压H 与
转速n 的平方成正，比轴功率Ps 与转速n 的三次方成正比即：
Q œ n
H œ n²
Ps œ n³
当所需风量减少风机转速降低时其功率按转速的三次方下降如所需风量为额定风量的 80％，则转速也下降为额定转速的80 ％而轴功率下降为额定功率的51.2％，当所需风量为额定风量的 50％时轴功率可以下降为额定功率的 12.5％当然转速降低时效率也会有所降低同时还应考虑控制装置的附加损耗等影响即使如此这种方法的节电效果也是非常可观的
• 锅炉运行工况：
锅炉燃烧的稳定性和可靠性是实现锅炉安全经济运行的关
键，锅炉炉膛的负压是一个重要的控制参数传统的炉膛负压
控制方式是当电机以恒速运行时，通过一次仪表检测炉膛的
负压再同负压给定值比较经PI 运算后，由电动或气动执行器
控制风机引风挡板开口度即改变风阻调节引风量达到调整燃
烧的效果。
在实际应用中引风挡板的开口度一般在70% ~
80% 相当一部分电能消耗在引风挡板的阻力降上造成电能的
浪费，另外挡板的机械联接结构在挡板的调节过程中存在滞
后线性度差调节性能不太好，在负压闭环控制中若负压过大
还会造成炉内燃料的浪费负压过小又会影响燃料的充分燃
烧，进而影响到锅炉蒸汽的质量。
但其优点是控制方法简单
设备量小可靠性高维修方便。
采用变频调速，将原有的风门挡板开至最大，应用负压闭环
控制通过调节风机电机的转速即直接调节风量来实现锅炉负
压自动调节控制，能够更好地满足生产要求又达到了节电和
节省燃料的目的。
• 引风机变频调速负压闭环控制系统：
某燃煤蒸汽锅炉引风机
引风机参数：流量9400m3/h 全压3170Pa 转速1450r/min 电
机容量132kW
电机参数：132kW 电压380V 频率50Hz 电流139A 转速
1480 转。
采用变频调速负压自动控制，为了保证系统运行的可靠性，
采取了电机软起动切换方案，保证一旦变频器出现故障可使
风机电机软起动后恒速运行，这时调节引风挡板以保证生产
正常运行锅炉炉膛负压自动控制系统如图。
－
图中，炉膛负压给定由仪表调节器面板设定，同炉内负压检
测和变送器检测到的负压实际值比较经仪表调节器PI 运算后
输出4 ~ 20mA电信号作为变频器频率给定信号，用于变频器
控制电机转速达到自动控制风量的目的。
如果变频器出现故
障可切换到软起动运行方式，这时的频率给定信号就作为电
动执行器的控制信号通过控制引风挡板的开度达到对引风量
的控制。
这种设备方案既保证了风机变频调速运行满足负压
自动调节的稳定性和运行的经济性，又能保证一旦变频器出
现故障仍能保证运行的可靠性。
• 工业运行
系统投入运行时风机风门完全打开，
调节风机电机转速实现了风量风压
自动调节，根据对用汽量的要求和季节
变化不同，正常达到33-34t/h 蒸汽
量时，变频器输出频率在40-46Hz范
围内调节变化，在最少用汽量16-17t/h
时，变频器输出频率为25-30Hz，完
全能够满足生产过程对分量的调节变化
要求。
图示是变频调速运行风门全开和
电机软起动后旁路运行调节风门时对电机
功率测试的对比，变频运行时有显著的
节电效果
风机采用变频调速节能运行的意义
• 据统计1995 年我国风机水泵设备装机总功率达到1.6 亿kw，年耗电量3200亿kwh ，约占全国电力消耗总量的
1/3。
在风机运行中应用变频调速其节电率一般可在20%
－ 60％，投资回收期为l－3 年，不仅节电效果显著而且
对于满足生产工艺的要求保证产品质量起到重要作用，经
济效益十分显著。
1995 年1997 年三年间仅我国风机水
泵变频调速技术改造投人资金就达到35 亿元，改造总容
量达100 万kw ，平均回收期为2 年。
因此大力推广风机
变频调速节能运行是当前企业节能降耗的重要技术手段。
风机是否都需要变频运行
• 应考虑生产工艺的具体要求电机调速虽是风机节能的有效途径，但井非凡是风机都能采用调速节电另外要注意风
机的转速范围，因为当转速低于额定转速的 40％－ 50％
时风机的效率将明显下降，故风机的速度变化范围不宜过
大。
通常最低转速不小于额定转速的50 一般调速范围在
70％ -100％之间为宜。
此外还应避开可能引起机械谐振的转速范围。