变频器在风机、水泵上的应用

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变频器在风机 、 水泵上的应用
张宝 涛 - 刘 洋
( 、 宁高科 节 能 热 电设 计研 究 院 , 宁 沈 阳 l02 2 辽 宁 省轻 工设 计 院 , 宁 沈 阳 l0 3 ) 1辽 辽 10 1 、 辽 106
摘 要: 介绍 了风机 、 水泵的运行特性 , 变频调速的基本概念及 其优 良的节电性 能, 对使用效果和存在 问题进行 了分析 , 并提 出了改进 建议。 关键 词 : 频 器 ; 速 ; 能 ; 用 变 调 节 应 动 ,电压下降的幅度将取决于启 动电机 的功率 电缆 、 控制线路 、 切换开关等设施 , 总投资 4 0 7. 8 随着变频技 术的 日益成 熟 , 在风机 、 水泵 大小和配电网的容量。电压下降将会导致 同一 万元 , 其中 2台变频器 3 万元。 8 42经济分析 . . 上采用变频器技术 , 不仅便 于实现低速启动 , 无 供电网络 中的电压敏感设备故障跳闸或工作异 级变速调节,更能实现节能降耗 , 对于安全运 常 , 如咒机 、 传感器 、 接近开关和接触器 等均会 辽源市冬季采暖室 内设计温度 t 1℃, . 8 室 = 外采 暖设计 温度 t 一 2 w 2 ℃,采暖期平 均温 度 = 行, 延长设备寿命都有着重要意义。 动 作 出错 。 据有关资料介 绍 , 国风机 、 我 水泵类 负载 23电机将 在低 于额 定转 速 的状 态下 运 t= 8  ̄ ,实际供暖时间为 l 月 1日至 3 - 一 .C 5 1 月 1日共 1 1 (6 4小 时 ) 5 天 32 。 占全 国工业用 电量的 4 %一 O 在锅炉房供热 行 , O 5 %; 可以减少磨损 , 降低噪音 , 有利于延 长电机 3 工程 中 , 风机 、 泵用 电量 占全部用 电的 8 % 和风机的使用 寿命 。 水 0 减少 了噪音对环境的影响。 () 、 1鼓 引风机按额定工况 运行 , 电量 年耗 按 式计算 ) 以上 ; 在全年空调的现代化旅游饭店 、 高级宾馆 2 A具有过载 、 过压、 过流 、 欠压 、 电源缺相 E及 电费 A为( 1 以及办公大楼中 ,风机和水泵设备的用电量 占 等 自动保护功能 。 E‘ I 【 离 + 勰 争h 一 整个建筑用电量的 3 %-0 约 占整个动力用 0 . %, - 4 25 转状态灵活多样 ,可手动控制也可 .运 【9 . 7 . 1 2 9 1 1 ■ ・ 1 9●+ 13 3 , 1 0 T x61 1 t h 电( 即除照明以外 的用电 ) 4 %~ 5 的 0 5 %。 完全实现 自 动控制 , 可与锅炉其他 自 且 控装置 辽源市 电费 为 0 . l h 5元, w・ ,则 电费 A ( = 81 7 O 5 4 0 0 . 1风机 、 水泵 的运行特性 进行电气连锁 ,实现锅炉 的自动保护及计算机 9 01 x . = 9 5 8 5兀 由于风机和水泵 的电力及运行 特性极其 控制 , 不会 因事故影响生产 。 () 、 2鼓 引风机采用变频调速运行 , 由于低 类似 , 此处以风机为例来讨论它的特性。 2 . 6节能效果显著。 由于最终的能耗是与 负荷下运行 , 风机及锅炉效率均有所 降低 , 此处 11 . 压力 与 流 量 6 鼓风机 T . 锅炉 1 5 l 7 5 I = 电机的转速成立方比, 所以采用变频后 , 大大地 近似取引风机 . , H= ( 表示风 机全压 ( 括静风压 和动 节约了成本 , F Q) 包 投资回报更快 , 用户也愿意接受。 O 5 . 。采用 变频调速 , 7 风机按上述运行特性 , 其 3 变 频 器 发 热及 解 决 方案 功率消耗近似等于冬季室 内外温差 比的 3次方 风压 ) 与风量 的关系。 风机轴上的功率 P 变频器 在运行过 程中产生热 量致使设备 关 系 , 年 耗 电 E 和 电 费 A 为 : 其 P面 t茹 ( ) 的温度很高 ,由于变频器本身选用的元件耐温 1 式中 Q 风量 , 3 i; 一 m/ n m 为 15 因此设备本身可 以耐受 , 0 ℃, 但周 围环境 H 全 压 .a 一 P; 温度升高 ,对 同置一室的其他 电器设备威胁甚 3 2 ×【 64 】 ’ r 风机效率。 大 。配 电室 的温度夏季最高可达 6 ℃左右 , 0 特 1 . 机 的转 矩 2风 别是对安装在开关柜上的微机保护装置影 响很 风机的转矩与转速的平方成正 比 大, 轻者可造成误动 , 重者可致设备损坏 。 因此 , = 1 5 1 7× 2 0 0  ̄ 9 0. 9 8=3 6 5 k ・h 0 3 7' W 通常 M = =。= -詈 () () 要 了解一 台变频器的发热量大概是多少 。 , 2 式 中 n 额定转速 ,r Pm; 变频器安装在控制柜中, 可以用以下公式估算 : ( ) 电率及年节 电费 3节 P 额定转速时的轴功率 ,W; k 发热量的近似值= 变频器容量 ( w)5 ( ; K × 5 w)因 节 电 率 = E— / = 9 11 3 6 5 ) ( E ) (8 0 7— 0 3 7, E M,额定转速时的转矩。 为各变频器厂家的硬件都差不多 ,所以上式可 9 1 7 87 % : 8 01 =6 .7 当风机的转速由 I 变化到 I时 , l e ' 风量 Q、 以针对各品牌的产 品。 1 为此 , 在设计过程中 建议 年 节 约 电费= A = 95 85 137 .= A— 40 0 .— 5 18 5 风压 H、 功率 P的变化与转速的关 系为 : 对变频器发热问题做充分考虑,在炎热地区配 3 7 3 3 3 0元 。 Q Q(/ = enn) 电室内最好同时配置空调和轴流风机 ,以保证 () 4 回收 年 限 H }el =I I ) (/ ( ) 室 内的温度 , 3 不影响其它设备正常运行。 回收 期 =总 投 资 额 , 年 节约 的 电 费 = 每 4 2 0 13 3 0 14年 7 803 7 3= . P ( ) _ r 4变频器节能分析 由() 可知 , 3式 风量 与转 速 成 正 比 , 压 与 风 辽 源 市某 公 司二 期 煤 矸 石 热 电 联 产 工 程 。 由以上实际运行数据可 以看 出: 电机变频 转速的平方成正比,轴功率与转速的立方成正 锅炉总额定耗电功率 5 0 W, 6 K 与锅炉匹配 的引 运行不仅满足 了工艺要求 ,同时能节约大量 电 比。 因此 , 当风机 、 水泵需求 下降时 , 调节转速可 风 机 为 Y — 3 1型 1D 风 量 Q= 9 l4 / 能 ,节能效果显著 ;增加的投资短期 内即可收 4 7 一I 8 1 x Om3 h 节约大量能源。例如: 当需要风量下降到 8%, ( 1 7 / n , 压 H= 6 6 a 电机 2 0 W , 0 3 6m3 )全 mi 24 P , 2 K 风 回。 可以采用 调速 的方法使转速 下降到 8%, 0 则风 机效 率 FO7 ;鼓 风机 为 G — 3 1 =. 0 4 7 — 1型 1 D 4 结束语 机的轴功率要下降到原值的(0 即 5 . Q 7 60h(2 3 3 n , 2 5 P , 机 效 率 8%) , 1 %; = 40 / 14 m/ )H= 7 7 a 风 2 mi 风机 、 水泵耗 电是全 国用 电大户 , 根据 其 去除机械损耗 、 电机铜 、 铁损等影 响。节能效率 产O8 , .0 电机 7 K 5 W。鼓 、 引风机耗电 2 5 W, 运行特性 ,变频调速是 目前最优 良的一种调节 9K 也 接 近 4 % 。如 采 用 传 统 的 挡 板 方 式 调 节 风 占该 锅 炉 总耗 电 的 5 .%。 锅 炉 鼓 、 风 机采 方法 。 o 0 7 该 引 量, 虽然也可相应降低能源消耗, 但节约效果与 用 变频调速控制 ,0 7 2 0 年设计并施 工 , 0 年 2 8 0 工程实 测证 明, 风机 、 泵上应用变频 在 水 变频相比, 则有天壤之别。 冬季投入使用 。两年来的运行证明 , 效果 良好 , 器技术 可以低速启 动 , 无级变速调节 , 对安全 、 2变频调速功能与特点 变频调速器工作稳定 , 收到了很好的节 电、 节煤 节能 、 延长设备寿命都有着重要的意义 。 更为重 21 .改善电机 的启动性能 。当电机通过工 效果 。下面把有关 睛况作一介绍。 要是它的节能效果取得了可观的经济效益 。 频直接启动时 , 它将会产生 7 8 的电机额 到 倍 41 .设计方案及投资 参 考 文 献 定电流 。采用变频器启动时频率低 , 转速也低 , 在室外设置温度传感器 , 其温度变化通过 [】 1 原魁 , 刘伟强, 邹伟 等. 变频器基础及应用【 】 M. 启动 电流就小 ,避免工频启动时形成 的大 电流 变送 器 变 成 电的信 号 , 入 鼓 、 机 的 变 频 调 第二 版 . : 金 出版 社 ,04 输 引风 北京 冶 20 . 对电机 、 电缆 、 开关等设 备的冲击 , 因此启动性 速器 , 根据信号的变化改变风机转速 , 控制锅炉 『] 2- 1  ̄雪冰. 风机 、 水泵 变频调速及示范工程节能 能得到改善。 的炉膛温度和供水温度 ,对供热系统实行质调 分 析Ⅲ . 变频世 界 ,0 7 20 . 2 . 2降低 电力线路电压 波动。在电机 工频 节。变频调速器选用 日本三菱 M 一 4A 7 K f】 T 10 一 5 3杨诗 成 , 王喜魁 . 与风机 【 . 泵 M】 第三版. 京: 北 启动时,电流剧增 的同时 ,电压也会大幅度 波 和 MT 10 一 2 K各 1台,并增设有控制柜 、 中国 电 力 出版 社 , 0 7 20. 一4A 20
引言

【9x )T3 l (.器 4t× 14 -. x 9 ( [.7×2【 2763 f 1 +16x 4 4
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Hale Waihona Puke 22 —
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