风机水泵压缩机变频调速节能技术讲座（一）.docVIP

风机水泵压缩机变频调速节能技术讲座（一）作 者：国家电力公司热工研究院自动化所 徐甫荣 我国是能源消费和生产大国，一方面是资源相对不足，尤其是石油、天然气资源匮乏；另一方面是能源利用效率低，且浪费严重，因而经济增长的质量和效益不高，且环境问题日益严重。大量的调查表明我国存在巨大的节能潜力，总节能潜力约为目前能源消费总量的30%～40%，各行各业都存在大量的技术上和企业财力上都可行的节能项目，但绝大多数至今还没有实施。我国经济持续高速增长了30年。经济总量已达到世界第三位，国内生产总值、工业增长速度、固定资产投资都在高速增长。我国经济持续高速发展带动了能源工业的发展，而能源工业的发展，又成为经济发展的动力，是经济发展的基础。但是也带来了日益严重的环境问题，在世界144个国家和地区的“环境可持续发展指数”排序中，我国被排在133位，我国以煤碳为主的能源结构问题严重。由于向大气层中排放co2、so2、氮氧化物，有时阴霾，有时下些酸雨，离开了蓝天、白云、碧水、绿地的生态环境。能源的消耗带来了严重的环境问题。 图1 某300mw机组离心式一次风机的性能曲线 图2 某300mw机组动叶可调轴流式送风机的性能曲线 我国是“气候变化框架公约”的重要签约国，肩负着全球环境方面的责任，节能既解决能源紧张，相当于建设了能效电厂，又减少了污染，保护了环境，在降低能耗的同时，使我国的经济由粗放型向节约型转变，进而促进了经济的发展，既节能又促进、优化了经济、能源、环境。经济（economics）、能源（energy）、环境（environment）、节能（energy saving）是国民经济发展的四个重要的方面，称作4e。四者之间相互依存、相互需求、相互支持、相互制约，要求一个好的平衡。国民经济的发展要求能源相应发展，能源工业的发展促进了经济的发展，经济的发展、能源的消耗又导致大量的co2、so2、氮氧化物排放到大气层中，形成酸雨，温室效应。除了建立电厂以外（热电、水电、核电、风电、太阳能等，主要是热电），节能是能源开发的最好补充，相当于建设了能效电厂。对比热电，它洁净，又不需要煤，不需要运力，不排放co2、so2、氮氧化物等，因而我国政府确立了“开发和节约并重”的能源方针。电动机系统节能工程是节能的重点工程之一。目前，我国各类电动机总装机容量约4.2亿kw，实际运行效率比国外发达国家低10%～30%。用电量占全国的总用电量的60%左右。“十一五”期间重点推广高效节能电动机、稀土永磁电动机；在煤炭、电力、有色、石化等行业采用高效节能电动机，实施对风机、水泵、压缩机系统的优化改造，推广变频调速、自动化系统控制技术，使运行效率提高2个百分点，年节电200亿kw·h。 图3 某600mw机组静叶可调轴流引风机的性能曲线 图4 某660mw机组动叶可调轴流式送送风机的性能曲线 电动机系统变频调速节能工程中，又首推负载为叶片式风机、水泵、压缩机的调速节能技术，因为叶片式风机、水泵、压缩机属于平方转矩型负载，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、压缩机在满足流体力学的三个相似条件：即几何相似、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，而仅转速改变时，其性能参数的变化遵循比例定律：即流量与转速的一次方成正比；扬程（压力）与转速的二次方成正比；轴功率则与转速的三次方成正比。即：；；；由于目前绝大部分风机水泵（压缩机）都采用风门挡板（阀门）调节流量，造成大量的节流损耗，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80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90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，并向高压、大容量领域发展，使采用高压电动机驱动的风机、水泵、压缩机进行变频调速节能改造成为可能。进入新世纪以来，国产高压变频器生产企业如雨后春笋般的涌现，并且其质量和可靠性直逼进口产品，且价格低廉，服务周到，因此在很多领域大有取代进口产品的趋势。风机、水泵、压缩机变频调速节能改造的发展前景一片大好。 　　随着节能减排指标的层层落实，工业设备的节能改造已成为企业的自觉行动。为了帮助企业在确定节能改造项目时做到心中有数，使有限的改造资金取得最大的经济效益，改造前根据设备参数和运行工艺数据进行的节能估算（能效审计）就显得尤为重要；尤其是目前为了推动节能减排工作的全面推广，国家鼓励采用“合同能源管理”的模式实施节能改造工程，那么改造前的节能估算（能效审