風機、水泵變頻調(diào)速節(jié)電原理
1、風機水泵控制設備現(xiàn)狀
在各種工業(yè)用風機、水泵中，如鍋爐鼓、引風機、深井、離心泵等，大部分是額定功率運行，風機流量的設計均以最大風量需求來設計，其調(diào)整方式采用檔板，風門、回流、起停電機等方式控制，無法形成閉環(huán)控制，也很少考慮省電。水泵流量的設計同樣為最大流量，壓力的調(diào)控方式只能通過控制閥門的大小、電機的啟停等方法。電氣控制采用直接或Y—△啟動，不能改變風機的轉(zhuǎn)速，無法具有軟啟動的功能，機械沖擊大，傳動系統(tǒng)壽命短，震動及噪聲大，功率因數(shù)較低等是其主要的難點。
2、變頻調(diào)速的節(jié)能意義
風機水泵類負載多是根據(jù)滿負荷工作需用量來選型，實際應用中大部分時間并非工作于滿負荷狀態(tài)。采用變頻器直接控制風機、泵類負載是一種最科學的控制方法，利用變頻器內(nèi)置PID調(diào)節(jié)軟件，直接調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速保持恒定的水壓、風壓，從而滿足系統(tǒng)要求的壓力。當電機在額定轉(zhuǎn)速的80％運行時，理論上其消耗的功率為額定功率的(80％)3，即51．2％，去除機械損耗、電機銅、鐵損等影響。節(jié)能效率也接近40％，同時也可以實現(xiàn)閉環(huán)恒壓控制，節(jié)能效率將進一步提高。由于變頻器可實現(xiàn)大的電動機的軟停、軟起，避免了啟動時的電壓沖擊，減少電動機故障率，延長使用壽命，同時也降低了對電網(wǎng)的容量要求和無功損耗。為達到節(jié)能的目的推廣使用變頻器已成為各地節(jié)能工作部門以及各單位節(jié)能工作的重點。因此，大力推廣變頻調(diào)速節(jié)能技術，不僅是當前企業(yè)節(jié)能降耗的重要技術手段，而且也是實現(xiàn)經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變的必然要求。
3、風機變頻調(diào)速節(jié)能原理
當風機的轉(zhuǎn)速從nl變?yōu)閚2時，Q、H、P大致變化關系為：
Q2=Q1(n2／n1)
H2=H1(n2／n1)2
P2=P1(n2／n1)3
Q一風量 H一風壓 P—風機功率
由上式可知風機(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系:
流量(％)?轉(zhuǎn)速(％)?壓力(揚程)(％)?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：當需求流量下降時，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速可以節(jié)約大量能源。例如：當流量需求減少—半時，如通過變頻調(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)風量，雖然也可相應降低能源消耗，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)中的風量調(diào)節(jié)都是通過調(diào)節(jié)風門擋板實現(xiàn)的，這種風量調(diào)節(jié)方式不但使風機的效率降低，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)濟效益，采用變頻調(diào)速系統(tǒng)取代低效高能耗的風門擋板，已成為各鍋爐使用單位節(jié)能改造的重點。