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風(fēng)機水泵的變頻調速節能分析

時(shí)間:2018-02-28    作者:津信變頻    點(diǎn)擊:次

節能降耗、增加效益是全社會(huì )應為之努力的方向。我國的電動(dòng)機用電量占全國發(fā)電量的60%~70%,風(fēng)機、水泵設備年耗電量占全國電力消耗的1/3。應用于風(fēng)機、水泵等設備的傳統方法是通過(guò)調節出口或入口的擋板、閥門(mén)開(kāi)度來(lái)控制給風(fēng)量和給水量,其輸出功率大量消耗在擋板、閥門(mén)地截流過(guò)程中。另外,由于在通常的設計中為了滿(mǎn)足峰值需求,水泵選型的裕量往往過(guò)大,也造成了不應有的浪費。根據風(fēng)機、水泵類(lèi)的轉矩特性,采用變頻調速器來(lái)調節流量、風(fēng)量,將大大節約電能。下面就分析一下在風(fēng)機水泵類(lèi)負載中使用變頻器所能達到的效果。
        一,通過(guò)變頻調速達到的一次節能。
        下面以水泵為例來(lái)說(shuō)明,由圖1可以看到:

        圖1 水泵流量、壓力、功率曲線(xiàn) …
 
 
 
        在普通的水泵流量控制中使用閥門(mén)來(lái)調節,如圖2所示:


        圖2 閥門(mén)控制水泵流量
       采用變頻調速控制流量時(shí),由于管道特性沒(méi)有改變,水泵特性發(fā)生變化(工作點(diǎn)為 C),軸功率與Q2CH3O所包容的面積成正比。故其節能量與CBH2H3所包容的面積成正比,輸入功率大大減小。 如圖3所示:

        圖3 變頻調節水泵流量
        正如前面提到的,軸功率P與轉速n的三次方成正比。采用變頻器進(jìn)行調速,當流量下降到80%時(shí),轉速也下降到80%,而軸功率N將下降到額定功率的51.2%,如果流量下降到60%,軸功率N可下降到額定功率的21.6%,當然還需要考慮由于轉速降低會(huì )引起的效率降低及附加控制裝置的效率影響等.即使這樣,這個(gè)節能數字也是很可觀(guān)的,因此在裝有風(fēng)機水泵的機械中,采用轉速控制方式來(lái)調節風(fēng)量或流量,在節能上是個(gè)有效的方法。
        二,變頻調速所實(shí)現的二次節能
        變頻調速自動(dòng)根據負載情況調整輸出電壓,通過(guò)對電機的最佳勵磁,有效地降低了無(wú)功損耗,提高系統功率因數,降低電機工作噪音, 延長(cháng)電機使用壽命。
Ø  電動(dòng)機的總電流(IS)為電機勵磁電流(IM)與電機力矩電流(IT)的矢量和, IS和IM夾角的余弦值即為電動(dòng)機的功率因數;
Ø  電機勵磁電流決定于加在電機線(xiàn)圈上的電壓, 在工頻狀態(tài)下, 交流電壓為380V恒定不變, 因此勵磁電流也不會(huì )改變;
Ø  在變頻狀態(tài)下, 變頻器自動(dòng)檢測負載力矩, 根據實(shí)際負載決定輸出電壓, 因此在負載較低的時(shí)候自動(dòng)降低輸出電壓, 以維持最高的功率因數.
Ø  由于變頻器自動(dòng)降低了電機勵磁電流, 使得輸出總電流明顯低于工頻工作的總電流, 節約了線(xiàn)路中的損耗和無(wú)功功率的損失;
Ø  這個(gè)功能在丹佛斯VLT系列變頻器中稱(chēng)為AEO功能(Automatic Energy Optimization, 自動(dòng)節能功能).
 
 
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