风机、水泵变频调速节能分析来源:希望森兰科技股份有限公司发布时间:2005-03-15 点击次数:671 能源是国家重要的物质基础，能源的供需矛盾已成为制约我国社会主义经济建设的主要因素之一。

在能源问题上国务院提出“节约与开发并重”的方针，就是依靠技术进步，把节约能源以解决能源问题作为我国重要的技术经济政策。

据不完全统计，全国风机、水泵、压缩机就有1500万台电动机，用电量占全国总发电量的40～50%，这些电动机大多在低的电能利用率下运行，只要将这些电动机电能利用率提高10～15%，全年可节电300亿kW以上。

根据火电设计规程SDJ-79规定，燃煤锅炉的送、引风机的风量裕度分别为5%和5%～10%，风压裕度分别为10%和10%～15%。

设计过程中很难计算管网的阻力、并考虑到长期运行过程中发生的各种问题，通常总是把系统的最大风量和风压裕度作为选型的依据，但风机的型号和系列是有限的，往往选取不到合适的风机型号时就往上靠，裕度大于20～30%比较常见。

因此这些风机运行时，只有靠调节风门或风道挡板的开度来满足生产工艺对风量的要求。

风机和水泵的机械特性均为平方转矩特性，水泵运行时，靠阀门的开度调节流量来满足供水要求，工况与风机相似，靠调节风门、风道档板或阀门的开度来调节风机风量，水泵流量的方法、称为节流调节，在节流调节过程中，风机或水泵固有特性不变、仅仅靠关小风门、挡板或阀门的开度，人为地增加管路的阻力，由此增大管路系统的损失，不利于风机，水泵的节能运行。

采用调速控制装置，通过改变风机水泵转速，从而改变风机风量，水泵流量以适应生产工艺的需要，这种调节方式称为风机水泵的调速控制。

风机、水泵以调速控制方式运行能耗最省，综合效益最高。

交流电机的调速方式有多种、变频调速是高效的最佳调速方案，它可以实现，风机水泵的无级调速，并可方便地组成闭环控制系统、实现恒压或恒流量控制。

一、风机水泵变频调速的节电原理：如图示为离心风机水泵的风压、（水压）H-风量（流量）Q曲线特性图：n1-代表风机水泵在额定转速运行时的特性；n2-代表风机水泵降速运行在n2转速时的特性；R1-代表风机水泵管路阻力最小时的阻力特性；R2-代表风机水泵管路阻力增大到某一数组时的阻力特性。

风机水泵在管路特性曲R1工作时，工况点为A，其流量压力分别为Q1、H1，此时风机水泵所需的功率正比于H1与Q1的乘积，即正比于AH1OQ1的面积。

由于工艺要求需减小风量（流量）到Q2，实际上通过增加管网管阻，使风机水泵的工作点移到R2上的B点，风压（水压）增大到H2，这时风机水泵所需的功率正比H2Q2的面积，即近比广BH2OQ2的面积。

显然风机水泵所需的功率增大了。

这种调节方式控制虽然简单、但功率消耗大，不利于节能，是以高运行成本换取简单控制方式。

若采用变频调速，风机水泵转速由n1下降到n2，这时工作点由A点移到C点，流量仍是Q2，压力由H1降到H3，这时变频调速后风机（水泵）所需的功率正比于H3与Q2的乘积，即正比于CH3OQ2的面积，由图可见功率的减少是明显的。

二、风机水源节能的计算：风机水泵流量变化量，如前所述，采用变频调速是节电之有效的措施。

根据GB12497对电机经济济运行管理的规定有如下的计算公式。

采用档板调节流量对应电动机输入功率P1V与流量Q的关系为：P1V≈[0.45+0.55(Q/QN)2]P1e （1）式中：P1e——额定流量时电动机输入功率（kW）。

Q N——额定流量三、应用实例：某水泥厂机立窑离心风机245KW，电机4极、实际用风量为0.6～0.7，准备改造为变频器驱动，估算节电率和投资回收期。

取Q/Q N=0.65，由（2）式由（1）式P1V=〔0.45+0.55(0.65)2〕245=0.6428×245=157(KW)采取风门调节风量时风机所需的轴功率为157kW，变频器调速器调风量时相对调节风门调风量的节电率为0.6。

年节电量，每年按300天计算。

24×306×157×60%=678240KWh≈67.8（万kWh）年节电费（电价0.40元/kWh）0.4×678240=27万元投资回收期:投资回收期=设备投资总额(元)÷年节电费(元)=18÷27=0.67（年）=8（个月）由此可判定，该水泥厂机立窑离心风机采用变频器驱动后，年节电量67.8万kWh，年节电费27万元，投资回收期8个月，技术经济效益可观。

该水泥厂订购了一台变频调速柜、内装森兰BT40S250kW变频器一台，另有空开、熔断器、电表、指示灯等，价值18万元。

投入运行后，变频器频率调到35Hz左右满足机窑立风量要求，这时电动机电流210A左右，变频器输电压、298V，实际输出功率为P=√3 IVCOφ4=3×210×298×0.9≈97.5kW与理论计算值157×0.6=94.2kW基本吻合。

通过以上分析可以看出，风机水泵采用变频器调速后，节电效果是明显的，此外，机械的转速降低后，机械的磨损减少，使用寿命延长了，间接经济效益也很可观。

变频器在焦化厂风机变频改造上的应用来源:希望森兰科技股份有限公司发布时间:2006-05-23 点击次数:726摘要：炼焦鼓冷系统用液力耦合器调速，在变频器未实际应用以前，液力耦合器调速不失为交流电机较为理想的调速方式，其效率﹑低耗能大，用变频调速方式取代后可以获得非常好的经济效益。

关键词：风机液力耦合器调速，变频器，节能一、概述炼焦过程是炼焦煤在炭化室经过干燥脱水、软化熔融、半焦化和半焦收缩成焦等阶段。

在200摄氏度以前，煤表面的水分、吸附在煤中的二氧化碳、甲烷等析出。

随着进入软化熔融阶段，在此阶段中，煤大分子侧链断裂和分解，产生热解产物，在半焦形成和开始缩聚之前，热解产生的蒸汽和煤气，主要含有甲烷、一氧化碳、化合水及焦油蒸汽等。

温度继续升高，析出的气体中氢和苯蒸汽的含量增加。

在半焦至焦碳阶段中，随着焦质致密、缩聚，氢大量的产生。

在炭化室炼焦的特定条件下，上述初次分解的产物，通过赤热的半焦及焦碳层到达炉墙边，然后沿着高温的炉墙与焦碳之间的空隙到达炉顶空间。

ルイヴィトンバッグブランドコピー炭化室出来的荒煤气首先在桥管处被大量的循环氨水喷洒。

在次过程中，热煤气与70～75摄示度的呈细雾状的氨水接触，高温煤气放出热量，使氨水雾滴迅速升温和汽化，结果，煤气温度降到80～85摄示度，未被汽化的氨水温度升高到75～78摄示度。

煤气中的焦油气约为50～60%被冷却下来，部分焦油与煤尘和焦炭粒混在一起构成焦油渣。

煤气经初冷器后温度可降至30摄示度，此时，轻质焦油和氨水就冷凝下来。

炼焦炉出来的焦炉煤气经集气管、吸气管、初冷器、捕焦油器、回收氨和苯的系统等一系系列的设备，然后才能变成净煤气送给不同的用户，或送至贮罐。

在这一过程中煤气要克服许多阻力才能达到用户的地点，为此，煤气应具有足够的压力。

另外，为了使焦炉内的荒煤气按规定的压力制度抽出，要是煤气管线中具有一定的吸力，因此，必须在焦化工艺的流程中，选择合理的位置设置鼓风机，一般焦化厂鼓风机的位置选择在初冷器之后和捕焦油器之前，这是因为此时鼓风机的负荷较小，电捕焦油器处于正压状态下操作，比较安全。

二、现状某焦化厂炼焦炉鼓冷系统有400kW离心风机两台，一用一备，安装在两台初冷器之前，即一台鼓风机同时对两台初冷器中的煤气进行抽取。

工艺上要保证初冷器内维持120Pa正压，则鼓风机需要调速，原系统采用液力偶合器调速。

另外，还要求两台初冷器内的正压相同，均为120Pa。

原系统是在初冷器的出口处设置手动阀门用人工调节，在调节过程中，不仅要调节阀门的开度，还要同时调节液力偶合器的油压，以此调节风机的转速。

阀门和转速都要调节，二者又有一定的偶合度，常常顾此失彼，很难达到工艺要求。

另外，液力偶合器调速的稳定性较差及调速的不方便，而且效率低，为满足生产工艺的要求和节能，需要对其进行改造。

三、改造方案为节能考虑，将液力偶合器调速改为变频调速。

为控制两初冷气内的压力，采用压力闭环控制和电动阀结合控制，该方法是在1#初冷器和2#初冷器上安装两只压力变送器，变送器压力值代表初冷器内的压力值。

以1#初冷器变送器的反馈值来控制变频器的输出频率，使其稳定在120Pa的压力上。

但是1#初冷器和2#初冷器的出口风道是并联的，由于某些因素，1#初冷器和2#初冷器的压力值可能不相等，这时，由调节器送出的信号到2#初冷器电动调节阀，调节器阀门的开度，使1#初冷器和2#初冷器的压力值相等。

但是电动阀的调节影响总压力值，2#初冷器出口处的压力变送器将检测到的压力信号送变频器，由变频器使风机电机升速或降速，维持工艺要求的压力值在120Pa。

调节过程要经过几次的反复调节，无需人工介入，都是自动进行的。

炼焦鼓冷系统控制示意图如图1所示：图1 炼焦鼓冷系统控制示意图四、液力偶合器液力偶合器是通过控制工作腔内工作油液的动量矩变化，来传递电动机能量并改变输出转速的，电动机通过液力偶合器的输入轴拖动其主动工作轮，对工作油进行加速，被加速的工作油再带动液力偶合器的从动工作涡轮，把能量传递到输出轴和负载，这样，可以通过控制工作腔内的油压来控制输出轴的力矩，达到控制负载的转速的目地。

因此液力偶合器也可以实现负载转速无级调节，在变频器未应用以前，液力偶合器不失为一种较为理想的交流电机调速方式。

液力偶合器从电动机输出轴取得机械能，通过液力变速后送入负载，其效率不可能为1；变频器从电网取的电能，通过逆变后送入电动机其效率也不可能是1。

在全转速范围内，变频器的效率变化不大，变频器在输出低转速下降时效率仍然较高，例如：100%转速时效率97%，75%转速时效率大于95%，20%转速时效率大于90%；液力偶合器的效率基本上与转速成正比，随着输出转速的降低，效率基本上成正比下降。

例如：100%转速时效率95%，75%转速时效率约72%，20%转速时效率约19%。

液力偶合器用于风机、泵类负载，由于其轴功率与转速的三次方成正比，当转速下降时，虽然液力偶合器效率与转速成正比下降，但电动机综合轴功率还是随着转速的下降成二次方比例下降，因此在变频器取代液力耦合器调速时，计算节能时，电机轴功率与转速的一次方成正比。

五、改造方案的电气原理图和控制原理1﹑变频器采用森兰SB61P400KW。

考虑到电机是一用一备，为节省投资，两台风机电机共用一台变频器，当电机需要倒换时，仅改变电机外部的接线，变频器控制原理图如图2所示。

PT为压力变送器，为四线式的压力变送器接线，还有两根电源线未画出。

R为给定调节，也可以用操作面板给定。

KM1﹑KM2控制那台电机运行。