AC60變頻器在風機水泵節能改造方案

　　一、概述

　　近幾年我國經濟持續高速發展，能源問題越來越來成為行業發展的摯肘，并且隨著能源價格的快速上漲，國內市場的激烈竟爭，節能成為許多行業發展面臨的主要問題，特別是一些能耗比較大的行業如石油、化工、制藥、冶金、制造、環保、市政等行業。據資料顯示我國高、低壓電動機總容量在35000MW以上，大部分為風機泵類負載，它們大多工作在高能耗、低效率狀態。

　　一般風機、水泵系統大多數是靠閥門來調節出水流量或壓力，擋板這種調節方式是以增加管網損耗，耗費大量能源為代價的，因此，不可避免的造成電能的浪費。而且由于設計時，系統是按最大的負載來設計的，在實際運行當中，絕大部分時間系統是不可能運行在滿負荷狀態下，存在較大的富余，所以就存在較大的節能潛力。

　　采用AC60變頻調速控制裝置，通過改變風機的轉速，從而改變風機風量以適應生產工藝的需要，而且運行能耗最省，綜合效益最高。所以變頻調速是高效的最佳調速方案，它可以實現風機的無級調速，并且可以方便的組成閉環控制系統、實現恒壓或恒流量的控制。

　　二、變頻改造的節能分析(以風機為例)

　　1、變頻調速節能原理

　　從流體力學的原理得知，使用感應電機驅動的風機，軸功率P與風量Q，風壓H的關系為:

　　P∝Q*H當電動機的轉速由n1變化到n2時， Q、 H、 P與轉速的關系如下:

　　可見風量Q和電機的轉速n是成正比關系的，而所需的軸功率P與轉速的立方成正比關系。所以當需要80%的額定風量時，通過調節電機的轉速至額定轉速的80%，即調節頻率到40.00Hz即可，這時所需功率將僅為原來的51.2%。

　　如圖(1)所示，從風機的運行曲線圖來分析采用變頻調速后的節能效果。

　　當所需風量從Q1減小到Q2時，如果采用調節風門的辦法，管網阻力將會增加，管網特性曲線上移，系統的運行工況點從A點變到新的運行工況點B點運行，所需軸功率P2與面積H2×Q2成正比;如果采用調速控制方式，風機轉速由n1下降到n2，其管網特性并不發生改變，但風機的特性曲線將下移，因此其運行工況點由A點移至C點。此時所需軸功率P3與面積HB×Q2成正比。從理論上分析，所節約的軸功率Delt(P)與(H2-HB)×(C-B)的面積成正比。

　　考慮減速后效率下降和調速裝置的附加損耗，通過實踐的統計，風機類通過調速控制可節能達20%～50%。

　　2、變頻改造節能分析

　　改造前工頻運行功率計算公式P1=U×I×1.732×COS Φ，其中：

　　U ——電機電壓，kV;I ——電機電流，A;P1 ——單一負荷下工頻運行功率，kW;

　　COS Φ ——單一負荷下運行功率因數，小于額定功率因數。

　　C1=T×∑(P1×δ)，其中：

　　T ——全年平均運行時間，h;P1 ——單一負荷下的運行功率，kW;

　　δ ——這種負荷下的全年運行時間比例;C1 ——改造前總耗電量，kW.h。

　　改造后變頻運行預計功率計算公式：

　　3、節能對照表：風機、水泵變頻調速時的能耗比較

　　上述均為百分比，100%流量為風機的額定流量，100%功率為工頻額定工況運行時消耗功率(即電機輸入功率 = 風機額定軸功率/電機效率，電機效率一般為93～96%，額定功率較大者效率較高)。變頻調速時的節能量即為兩種調節方式的能耗差值(百分比乘額定消耗功率)。

　　三、變頻調速其它附加效益

　　(1)網側功率因數提高：原電機直接由工頻驅動時，滿載時功率因數為0.85左右，實際運行功率因數遠低于0.8。采用變頻調速系統后，電源側的功率因數可提高到0.9以上，無需無功補償裝置就能大大的減少無功功率，滿足電網要求，可進一步節約上游設備的運行費用。

　　(2)設備運行與維護費用下降：采用變頻調節后，由于通過調節電機轉速實現節能，在負荷率較低時，電機轉速也降低，主設備及相應輔助設備如軸承等磨損較前減輕，維護周期可加長，設備運行壽命延長;并且變頻改造后風門開度可達100%，運行中不承受壓力，可顯著減少風門的維護量。變頻器運行中，只需定期對變頻器除塵，不用停機，保證了生產的連續性。隨著生產的需要，調節風機的轉速，進而調節風機風量，既滿足生產工藝的要求，工作強度又大大降低。采用變頻技術調速后，減少了機械磨損，維護工作量降低，檢修費用下降。

　　(3)用變頻調速裝置后，可對電機實現軟啟動，啟動時電流不超過電機額定電流的1.2倍，對電網無任何沖擊，電機使用壽命延長。在整個運行范圍內，電機可保證運行平穩，損耗減小，溫升正常。風機啟動時的噪音和啟動電流非常小，無任何異常振動和噪音。

　　(4)與原來舊系統相比較，變頻器具有過流、短路、過壓、欠壓、缺相、溫升等多項保護功能，更完善地保護了電機。

　　(5)操作簡單，運行方便。可通過計算機遠程給定風量或壓力等參數，實現智能調節。

　　(6)適應電網電壓波動能力強，電壓工作范圍寬，電網電壓在-15%～+10%之間波動時，系統均可正常運行。

　　四、結束語

　　綜上所述，為了節約能源和費用，需對風機系統進行變頻節能改造，以便達到節能和延長電機、接觸器及機械散件、軸承、閥門、管道的使用壽命。一般來說，對于連續工作的送風系統，隨著工藝的變化，電動機運行頻率在35.00～50.00Hz之間動態調節，系統的節電率可達20%～35%。