关于风机变频改造的节能计算.pdfVIP

风机变频调速节能改造分析及节能预算 摘要：以变频调速改造来达到调节工业工程生产所需风量成为目前实现电机节能 的一种主要途径。当我们进行变频节能改造时，投入和收益、投资回收期是必须 认真考虑的——特别是对于做MEC模式的节能服务公司。收益就涉及到节能量的 计算问题，在变频器未投运之前，计算节能量是比较困难的。本文通过分析变频 节能的原理及分析，介绍了针对阀门及液力耦合器调节调节流量系统的变频改造 的节能预算的一些思考及方法。 前言 在工业生产、发电、居民供暖、产品加工制造业中，风机类设备应用范围广 泛，其电能消耗和诸如阀门、挡板、液力耦合器等相关设备的节流损失以及维护、 维修费用约占到生产成本的7%~25%，是一笔不小的生产费用开支。随着经济改 革的不断深入，以及能源的危机，节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品质 量的重要手段之一。变频调速因其调速效率高，功率因数高，调速范围宽，调速 精度高等优势，又可以实现软起动，减少电网的电流冲击及设备的机械冲击，延 长设备使用寿命，对于大部分采用笼型异步电动机拖动的风机，变频调速不失为 目前最理想的调速节能方案。 一、变频器节能的调速实质和原理 节约能源最根本的方法就是要提高能源的利用率，所谓的“节能”，不仅仅 是节省能耗，还包括不浪费能源，用一句最简单的话说就是：“需要多少，就提 供多少!” 变频器本身不是发电机。在变频器应用到风机等平方转矩负载的工业场合 中，其节能原因不是由变频器本身带来的，而是通过变频器的调速特性来减小风 机输出流量以适应工况中的实际所需流量。 叶片式风机的负载特性属于平方转矩型，其功率等于即其轴上需要提供的 转矩与转速的二次方成正比。风机在满足三个相似条件：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，当输送的流体密度ρ不变仅 转速改变时，其性能参数的变化遵循比例定律：Q(流量)与n(转速)的一次方成 正比；扬程H（压力）与转速的二次方成正比；P(轴功率)则与转速的三次方成 正比。即： Q n H n 2 P n 3 = = ( ) = ( ) Q n ; H n ; P n 风机转速变化时，其本身性能曲线的变化可由比例定律作出，如图1 所 Q1 Q2 示。因管路阻力曲线不随转速变化而变化，故当转速由 变至 时，运 行工况点将由A 点变至C 点。 图1、风机流量、压力特性 上图中，曲线①、③为风机在不同阻力下的特性曲线。曲线②、④为工频、 变频状态下的流量与压力关系曲线。风机工作在A点时，轴功率 P1 等于 Q1,H1 的乘积，即与图中面积 AQ10H1A 成正比。若要将流量丛 Q1 降到 Q2 时，如用 阀门调节，则工作点由A移动到B点 ，流量下降，压力上升，轴功率減少不多； 若采用变频调速，则工作点由A移动到 C ，在满足同样流量 Q2 的情況下，压 力也下降，轴功率大大降低。故变频器节能的实质是调速引起的流量变化来产生 的。 在工业设计过程中，一般要考虑建设前，后长期工艺要求的差异，使裕量过 SDJ-79 , 大。如火电设计规程 规定，燃煤锅炉的鼓风机引风机的风量裕度分别为 5%和5~10%，风压裕度为10%和10%~15%。另外，设计过程中很难计算管网的 阻力，并考虑长期运行过程中可能发生的各种问题（比如水泥工况中，由于物料、 湿度等不同工况需求），通常总把系统的最大风量和风压裕量作为选型的依据， 但风机的系列是有限的，往往选不到合适的风机型号就往上靠，大20%~30%的 比较常见。在实际工作时，再采用调流设备来实现实际所需的流量。 以前绝大部分风机都采用风门挡板调节流量，造成大量的节流损耗，所以风 机若采用转速调节，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；到上世纪八十