英威腾变频器风机水泵变频节能分析

英威腾变频器风机水泵变频节能分析

一：原理

由流体传输设备水泵和风机的工作原理可知：水泵和风机的流量与其转速成正比；水泵和风机的压力（扬程）与其转速的平方成正比，而水泵和风机的轴功率等于流量与压力的乘积，故水泵和风机的轴功率与其转速的三次方成正比（即与电源|稳压器频率的三次方成正比）根据上述原理可知：降低水泵和风机的转速，那么其功率可以下降得更多。例如:将供电频率由50Hz降为45Hz，则P45/P50=（45/50）3=0.729，即P45=0.729P50（P为电机轴功率）；将供电频率由50Hz降为40Hz，则P40/P50=（40/50）3=0.512，即P40=0.512P50（P为电机轴功率）。

水泵和风机消耗功率与转速的三次方成正比。即N=Kn3 N：为水泵和风机消耗功率；n：为水泵和风机运行时的转速；K为比例系数。而水泵和风机设计是按工频运行时设计的，但除高速外，大部分时间流量较小，由于采用了变频技术及微机技术有微机控制，因此可以使水泵和风机运行的转速随流量的变化而变化，最终达到节能的目的。实践证明，使用变频设备可使水泵和风机运行平均转速比工频转速降低20%，从而大大降低能耗，节能率可达20%-40%。

因水泵和风机属于典型的平方转矩负载类型，所以其功率（轴功率），转矩（压力），转速满足以下关系（相似定理）：

P电=P轴=QH

Q’/Q=N’/N 则Q’=QN’/N

P’/P=（N’/N）3 则P’=P（N’/N）3

异步电机的转速公式n=60f（1-s）/p

式中：N、Q、H、P——水泵和风机的额定转速，流量，轴功率

N’、Q’、H’、P’——调速后水泵和风机的额定转速，流量，轴功率

在一定范围满足生产要求的前提下，可以通过改变转速来灵活的调节风压和流量，并且不改变工作周期。这种特性表明，调节水泵和风机转速，改变电动机出力，使之始终满足工艺要求。

综上所述：利用变频技术改变电机转速来调节流量和速度的变化用来取代传统工频电路的控制，能取得明显的节能效果

二：风机水泵变频特点

再因风机采用工频起动方式，电机的起动电流均为其额定电流的3～4倍，在大的电流冲击下，，会影响电网的稳定及其它设备的运行安全用电，也使接触器、电机的使用寿命大大下降，同时，起动时的机械冲击，容易对机械散件、轴承、阀门、等造成破坏，从而增加维修工作量和备品、备件费用。

采用英威腾GD300高性能变频器

该产品的主要特点有：

最新的IGBT技术，转矩自动提升功能，低频大转矩输出。载波频率可调，静音运行。控制方式多样化，通用性强，多段速和程序运行功能。5. 数字的微处理器控制。内置PID调节功能，闭环控制简单。

三：系统改造后的性能：

（1）对于水泵和风机来说，流量Q与转速N成正比，扬程H与转速N的二次方成正比，而轴功率与P与转速N的三次方成正比，下表列出了它们之间的关系变化：

水泵和风机转速N% 运行频率F(Hz) 水泵和风机扬程H% 轴功率P% 节电率% 100 50 100 100 0

90 45 81 72.9 27.1

80 40 64 51.2 48.8

70 35 49 34.3 65.7

60 30 36 21.6 78.4

从上表中可见用变频调速的方法来减少水泵和风机流量进行节能改造的经济效益是十分显著的，当所需流量减少，水泵和风机转速降低时，其电动机的所需功率按转速的三次方下降；

当水泵和风机转速下降到额定转速的10%即F=45Hz时，其电动机轴功率下降了27.1%，水泵和风机节电率为27.1％；

当水泵和风机转速下降到额定转速的20%即F=40Hz时，其电动机轴功率下降了48.8%，水泵和风机节电率为48.8％；

风机节电率的计算：

计算公式：冷冻和冷却水泵和风机节电率=[1－（变频器运行频率÷50Hz）3]×100%

例如：水泵和风机转速降低10％，即变频器运行频率＝45Hz

水泵和风机节电率＝[1－（45Hz÷50Hz）3]×100%＝27.1％

根据现场情况整个空调风机水泵系统运行总功率为400KW，全年制冷按6个月计算，每天工作8小时，我们保守估计按转速降低10%计算，由前面计算可知节电率为27.1%,对电费按每度0.70元计算，负载系数为0.75，那么每年的可节约电费支出：

每年节约电费计算：400 KW×8 h×180天×0.7×0.75×27.1％=81950.00元（2）由于降速运行和软启运，减少了振动、噪音和磨损，延长了设备维修周期和使用寿命，提高了设备的MTBF（平均故障维修时间）值，并减少了对电网冲击，提高了系统的可靠性。

（3）系统具有各种保护措施，使系统的运转率和安全可靠性大大提高。