風(fēng)機(jī)、水泵變頻調(diào)速節(jié)電原理
1、風(fēng)機(jī)水泵控制設(shè)備現(xiàn)狀
在各種工業(yè)用風(fēng)機(jī)、水泵中，如鍋爐鼓、引風(fēng)機(jī)、深井、離心泵等，大部分是額定功率運(yùn)行，風(fēng)機(jī)流量的設(shè)計(jì)均以最大風(fēng)量需求來(lái)設(shè)計(jì)，其調(diào)整方式采用檔板，風(fēng)門(mén)、回流、起停電機(jī)等方式控制，無(wú)法形成閉環(huán)控制，也很少考慮省電。水泵流量的設(shè)計(jì)同樣為最大流量，壓力的調(diào)控方式只能通過(guò)控制閥門(mén)的大小、電機(jī)的啟停等方法。電氣控制采用直接或Y—△啟動(dòng)，不能改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，無(wú)法具有軟啟動(dòng)的功能，機(jī)械沖擊大，傳動(dòng)系統(tǒng)壽命短，震動(dòng)及噪聲大，功率因數(shù)較低等是其主要的難點(diǎn)。
2、變頻調(diào)速的節(jié)能意義
風(fēng)機(jī)水泵類(lèi)負(fù)載多是根據(jù)滿(mǎn)負(fù)荷工作需用量來(lái)選型，實(shí)際應(yīng)用中大部分時(shí)間并非工作于滿(mǎn)負(fù)荷狀態(tài)。采用變頻器直接控制風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載是一種最科學(xué)的控制方法，利用變頻器內(nèi)置PID調(diào)節(jié)軟件，直接調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速保持恒定的水壓、風(fēng)壓，從而滿(mǎn)足系統(tǒng)要求的壓力。當(dāng)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速的80％運(yùn)行時(shí)，理論上其消耗的功率為額定功率的(80％)3，即51．2％，去除機(jī)械損耗、電機(jī)銅、鐵損等影響。節(jié)能效率也接近40％，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)恒壓控制，節(jié)能效率將進(jìn)一步提高。由于變頻器可實(shí)現(xiàn)大的電動(dòng)機(jī)的軟停、軟起，避免了啟動(dòng)時(shí)的電壓沖擊，減少電動(dòng)機(jī)故障率，延長(zhǎng)使用壽命，同時(shí)也降低了對(duì)電網(wǎng)的容量要求和無(wú)功損耗。為達(dá)到節(jié)能的目的推廣使用變頻器已成為各地節(jié)能工作部門(mén)以及各單位節(jié)能工作的重點(diǎn)。因此，大力推廣變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)，不僅是當(dāng)前企業(yè)節(jié)能降耗的重要技術(shù)手段，而且也是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式轉(zhuǎn)變的必然要求。
3、風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能原理
當(dāng)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?gòu)膎l變?yōu)閚2時(shí)，Q、H、P大致變化關(guān)系為：
Q2=Q1(n2／n1)
H2=H1(n2／n1)2
P2=P1(n2／n1)3
Q一風(fēng)量 H一風(fēng)壓 P—風(fēng)機(jī)功率
由上式可知風(fēng)機(jī)(或水泵)流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，而軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。因而，理想情況下有如下關(guān)系:
流量(％)?轉(zhuǎn)速(％)?壓力(揚(yáng)程)(％)?功率(％)
100?100?100?100
90?90?81?72.9
80?80?64?51.2
70?70?49?34.3
60?60?36?21.6
50?50?25?12.5
1)、? 由上表可見(jiàn)：當(dāng)需求流量下降時(shí)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速可以節(jié)約大量能源。例如：當(dāng)流量需求減少—半時(shí)，如通過(guò)變頻調(diào)速，則理論上講，僅需額定功率的12.5%，即可節(jié)約87.5％的能源。如采用傳統(tǒng)的擋板方式調(diào)節(jié)風(fēng)量，雖然也可相應(yīng)降低能源消耗，但節(jié)約效果與變頻相比，則有天壤之別。
目前絕大多數(shù)鍋爐燃燒控制系統(tǒng)中的風(fēng)量調(diào)節(jié)都是通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)擋板實(shí)現(xiàn)的，這種風(fēng)量調(diào)節(jié)方式不但使風(fēng)機(jī)的效率降低，也使很多能量白白消耗在擋板上。為節(jié)約電能，提高鍋爐燃燒控制水平，增加經(jīng)濟(jì)效益，采用變頻調(diào)速系統(tǒng)取代低效高能耗的風(fēng)門(mén)擋板，已成為各鍋爐使用單位節(jié)能改造的重點(diǎn)。