变频器在风机水泵节能技术中的分析与应用..doc

变频器在风机水泵节能技术中的分析与应用 南昌赣江水工业科技有限公司 黄红卫 摘要 介绍了变频调速控制系统的节能原理，变频调速的基本原理，变频调速实际应用中应注意的问题。 关键字 变频器 风机 水泵 节能 调速技术 Analysis and Application of Fan Pump and Water Pump Frequency Conversion Energy Saving Abstract：The text introduced the energy saving theory and basis theory of frequency conversion timing technology control system, and the attendant problems in practice application Key words：frequency conversion, fan pump and water pump, energy saving, timing technology 能源是人类赖以生存的物质基础。人均能源资源占有量少、国内保障程度低，从长远和总量上看能源供给不足是我国的基本国情。能源领域面临的严重问题：一是储量不足，我国人均能源资源占有量仅为世界平均水平的一半；二是能源利用效率远低于世界先进水平；三是以煤为主的能源结构导致环境污染严重；四是大量进口石油严重威胁国家的经济安全。能源大量消耗和环境严重污染的粗放型经济增长模式，影响全面建设小康社会总目标的实现，节约能源是解决上述矛盾的现实选择。 我国的电动机用电量占全国发电量的60%～70%%～0%，而且通常在设计中，用户水泵电机设计的容量比实际需要高出很多，存在“大马拉小车”的现象，效率低下，造成电能的大量浪费。因此使用变频器效益显著。采用变频器驱动具有很高的节能空间。目前许多国家均已指定流量压力控制必须采用变频调速装置取代传统方式，中国国家能源法第29条第二款也明确规定风机泵类负载应该采用电力电子调速。 一、变频器调速节能装置的节能原理 1、变频器调速节能 当水泵用阀门控制时，流量要求从Q1减小到Q2，必须关小阀门。这时阀门的磨擦阻力变大，管理曲线从R稳到R′，扬程则从Ha上升到Hb，运行工况点从a点移到b点。当水泵用变频调速控制时，流量要求从Q1减小到Q2，由于阻力曲线R不变，泵的特性取决于转速。如果把速度从n降到n′，性能曲线由（Q-H）变为（Q-H）′，运行工况点则从a点移到c点，扬程从Ha下降到Hc。 根据离心泵的曲线公式： N=RQH/102? 式中：N——水泵使用工况轴功率（kw）； Q——使用工况点的流量（m3/s） H——使用工况点的扬程（m） R——输出介质单位体积重量（kg/m3） ?——使用工况点的泵效率（%） 可求出运行在b点泵的轴功率和c点泵的轴功率分别为： Nb=RQ2Hb/102? Nc=RQ2Hc/102? 两者之差为：△N=Nb－Nc=R×Q2×（Hb－Hc）/102?，也就是说，用阀门控制流量时，有△N功率被损耗浪费掉了，且随着阀门不断关小，这个损耗还要增加。而用转速控制时，轴动率p与转速n的立方成正比，即=()3 其中：p——额定轴功率 p1——变速运行时轴功率 n——额定转速 n1——变速后转速 当水泵转速降低10%时，轴功率降低27.1%；当水泵转速降低20%时，轴功率降低48.8%。 2、功率因数补偿节能 无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，由公式P=S×COS?，Q=S×SIN?，其中S——视在功率，P——有功功率，Q——无功功率，COS?——功率因数。可知COS?越大，有功功率越大，普通风机，水泵电机的功率因数在0.6～0.7之间，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，COS?≈1，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。 3、软启动节能 由于电机为直接启动或降压启动，启动电流等于（3—7）倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，造成损耗增加，启动时产生的大电流和震动对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频调速后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。 二、变频调速的基本原理 变频调速的基本原理是根据交流电动机工作原理中的转速关系：N=（1—s），式中：f——水泵电机的电源频率（Hz）；p——电机的极对数；s