风机水泵的变频器控制及其节能效果

2第0023尝篇鬃6嚣 ENERGYC㈣ONSER能VA耵技ON引TECHNOLOGYV篙慧：芝j：22年11月，第期 ““‘2””，1”’o ．————————————————————————————————————————————一 风机水泵的变频器控制及其节能效果 张俊华 (山西云河纺织集团有限 责任 安全质量包保责任状安全管理目标责任状8安全事故责任追究制幼儿园安全责任状占有损害赔偿请求权 公司，山西忻州034000) 摘要：变频器的发展十分迅速，在工业领域里应用也日益广泛。本文从某纺织厂的风机水泵负栽考 察入手，对变频器在风机水泵负载中推广应用的可行性及其节能效果进行了较详细的分析，并提出了一些 具体改造办法。 关键词：风机；水泵；变频器；节能 中国分类号：TM921．51文献标识码：A 文章编号：1002—6339(2003)06—0吃6一∞ TheConverterControlandEnergySavinginAir—BlowerandWaterPump Z14ANGJllIl—hua (SharrxiYanheTextileGroupCo．，Yizhou034000，China) Abstract：Theconvener8developpedrapidlywhichhavebeengottenextensiveuseinindustrialarM．BasedOilinvesti- satio．ofairblowerandwaterpumploadinatextilemill，thispaperoffersaratherdetailedanalysisofthefeasibilityof thepromotionandapplicationofeonvertertoair—blowerandwalerpumperland．Meanwhile，thispapeEpreⅫ坞im- pmvematrneasur葛． Keywords：air—blower；waterpump；converter；energysaving 1引言 变频器的发展十分迅速，在工业领域里应用日益广泛。随 着变频器技术的不断成熟，价格日趋降低，加之人们对变频器使 用价值的认同，变频器调速系统，将越来越发挥出巨大的作用。 我公司在生产和生括中使用了大量的风机和水泵，用电量 约占总用电量的11％以，卜。然而，传统的控制 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 存在着大量的 电能浪废现象，如用恒速电机驱动风机和水泵时，在根据季节， 时间或生产状况对风量、水量等参数进行调整时(低于额定负荷 的工况下)，就要关小阀门或风门，使之适应风量、水量变化的工 艺要求。采用这种方法系统从电网吸收的能量虽有减少，如图 2一一P2，但比起变频调节时的岛还是浪费了大量电能(P2与 P3之差)显然，两种调节方法都能达到工艺要求，但能量的有效 应用却有较大差别。变频调速显示出了很大的优越性。(下文具 体分析)，因此对电动机进行速度控制，由于所需动力与扭矩的 二次方成比例的减少，从而能实现大幅度的节电效果。 2 风机与水泵的节能运行机理 21风机和水泵的特性 风机和水泵的电机轴动力与其流量(风量)p，扬程(压力)仃 之问的关系为： Pz明 收确日期2003—06—16修订稿日期2003—07—08 作者简介：张俊华C1963～)．男，山西省忻洲市人，山西云河纺织复团 有限责任公司动力安全部工程师、经理，主要从事电气、 锅炉、空调设备的技术及管理工作。 当流量由Q。变化到口2时，电动机的转速由NI变为Ⅳ2，此 时，Q、村、P相对于转速的关系如下： 口2=Qi·他／Nl1 飓=1t【·(也／NI)2} (2) B=一·(他／川)3J 而电动机轴功率P和扭矩r的关系为： T％P／N (3) 所以为=五·(她／川)2 (4) 由式(2)(4)可以看出，风机和水泵的轴动力即功率输出与 转速的三次方成比例，而扭短与转速的二次方成比例。见翻1。 转速N2时 瞳1 万方数据 22 风机和水泵的节能效果 这里用一个在末端进行稳压控制的水泵控制过程为例，来 说明用传统调节方法与用变频器调速控制方法比较其节水量和 节能效果。 (1)电机恒速运行，由调节阎控制水量。 如图2所示，管道阻力R大约与水量的二次方成比例变化， 即调节阀门的开启程度，R会变化。关紧阀门时，管道阻力就增 大，管道阻力由RI变到R2，在扬程曲线上则由A点移至B点。水 量从Q．减少到Q4的同时．扬程却从马上升到此，此时电机轴 动力从P，变化到P2。 收 幅 霉 田2 风机和泵的运行曲线 (2)用变频器调节电机的转速来控制水量 随着水量的变化，我们要控制管道末端压力，使之保持恒定 不变。将泵的转速相应地调到额定值的90％、80％和70％，便出 现图2上虚线显示的特性。水量在仉的时候，泵转速为90％；水 量于p3时．转速为80％。与之相应，扬程也分别下降到马、岛、 凰、凰，此时的电机轴动力从只变化到P3。在电机变频调速的 情况下，达到仉、乩所需的电机轴功率输出为B．而在电机恒速 运转由阀门调节时所需轴动力，达到Q4、Q5运行点时，电机所需 轴动力为尸2。显然P2大于尸3．其差值P2减P3就是电机调速控 制所节约的功率。 3 我公司锅炉引风机节能分析 3．1 有关参数和计算公式 电机型号：J02—82—4，40kW；效率：0．91；用电单价为 0．39元／kWh。满载电流：72A；空载电流15．1A；实测电流：调节 风门为全关闭时为30A，满负荷时电流为42A；功率因数为0．89。 负荷率等于运行电流除以电机额定电流；轴功率等于额定功率 乘以负荷率。 3．2节能计算及比较 (1)采用工频电源直接驱动时的运转状态 从风机说明书上得知：风机最大负荷时：风量为pI= 61600n'P／h；此时管道阻力RI=145kg／矗。风压为／／1=145kg／矗。 轴功率为：P。=29．6kW。 调节风门全关闭时电机轴功率=40*30／72=16．67(kW)． 由风机性能曲线可知风压和流量在曲线上已找不到，风机运行 效率低于经济运行范围，此时轴功率更小，无法计算。 锅炉满负荷运行时的轴功率P2=40*42／72=23．33(kw)， 由风机特性曲线可知，此时的风量为37200m3／h；压力为： 205ks／m2。此时风道阻力如=205kg／m2。 (2)采用变频器控制的目标是保持满负荷时的风量Q2= 37200m3／h；飓：205kg／秆；因此，变频器运行时的管道阻力为 月20 吗=R1*(Q2／口1)2=145*(37200／61600)2=52．88k∥一 只要有以上风压，就能够维持风量。如果用变频控制风机的 静压，即 啦=飓可以得出转速的运行率为： N2／NI；(飓／皿)”：(52．SS／205)”=0．51 假设变频器控制时的轴输出功率为P，2，因为轴输出功率与 速度的三次方成比例，所以变频器控制的轴输出功率为： P2=Pl*(也／N1)3=29．6*0．513；3．93(kW) (3)将各轴功率换算成输入功率 a．满负荷时采用变频器控制时变频器输入功率： 转矩率=n／n=Pr2／P*N，／帆 =3．93／40*I／0．51=0．193 Ⅳ2时的电源频率=50*0．51=25．5(Hz) b．满负荷时电动机的输入功率 =以Ulcos9 =朽*380*40*0．89=23431．1724(w) 女23．43(kW) 由变频器(HFC—VWfi0LC)可知变频器加电动机综合效率 大约为O，48；所以满负荷时采用变频器控制，变频器的输出功率 为： 3．93／o．48=8，19(kW)，所以可节约功率为： Pr=23．43—8．19=15．24(kW)： 节能效率=15．24／23．43=0．65 3．3 实际节艟情况分析 开一台炉的时间为(5，6，7，8，9)五个月，其中的检修日为 80h，假日48h，五个月共有153天，所以单台炉运行时间为： 153x24一(so+48)=3544(h) 开两台炉的时间为(1．2，3,4，10，11，12)共七个月，其中假 日、检修日为248h，两台炉运行时间为4V,O(h)。 所以年节电置为： 15．24*3544+15．24*4840×2=201533．76(kWh) 约合人民币78598．16(元) 4实际应用中存在的主要问息 4．1人为因素 以上是理论计算结果，和宴际运行有一定差距，这也是正常 的，但和操作工人的素质有很大关系。第一，责任心不强；第二， 技术水平低；第三，缺少节能运行经验。总之，如果不能在运行 中勤、细、恒地台理调节，以上计算结果很难百分之百实现。 4．2设备因素 由于我们的设备还比较落后，自动化仪表几乎没有．所以不 能给司炉工提供真实、详细的调整参数。 当然．我们不能看到上述不利因素就否定变频器应用的节 能效果。只要在使用中认真操作，合理调节，再配备一定的计量 指示仪表，效果是一定很显著的。这一结果已得到广大电气节 能工作者的公认。尽可积极使用，一定会给企业带来丰厚的回 报! ·27· 万方数据 风机水泵的变频器控制及其节能效果 作者： 张俊华 作者单位： 山西云河纺织集团有限责任公司,山西,忻州,034000 刊名： 节能技术 英文刊名： ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY 年，卷(期)： 2003，21(6) 被引用次数： 0次 相似文献(10条) 1.会议 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 史进渊.杨宇.邓志成 电站风机和水泵优化检修技术的研究与应用 介绍了电站风机与水泵优化检修技术研究与应用的一些新近展,内容包括电站风机与水泵的故障特征信号和故障模式、故障特征频率的计算公式、电 站风机与电站水泵状态精密诊断专家系统、可靠性薄弱环节的统计、易损件的寿命管理、状态监测周期的确定、设备故障模型的识别.状态监测技术、寿 命管理技术和可靠性分析技术在电站风机与电站水泵状态检修中的应用,为电站风机与电站水泵的优化检修提供了科学的依据. 2.会议论文 徐甫荣.陈辉明 风机水泵变频调速节能的分析与计算 2007 从风机水泵的相似定律出发,分析了风机水泵调速节能的规律,澄清了风机水泵节能估算的模糊概念,本着实事求是和对用户负责的精神,提出了风机 水泵变频调速节能改造的切实可行的实施 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 3.期刊论文 史进渊.杨宇.邓志成.SHI Jin-yuan.YANG Yu.DENG Zhi-cheng 电站风机和水泵优化检修技术的研究 - 动力工程2006,26(4) 介绍了电站风机与水泵优化检修技术研究与应用的一些新进展,包括电站风机与水泵的故障特征信号和故障模式、故障特征频率的计算公式、电站风 机与水泵状态精密诊断专家系统、可靠性薄弱环节的统计方法、易损件的寿命管理、状态监测周期的确定、设备故障模型的识别.状态监测技术、寿命管 理技术和可靠性分析技术在电站风机与水泵状态检修中的应用,为其优化检修提供了科学的依据. 4.期刊论文 曹琦.Cao Qi 认识水泵、风机的相似定理 -制冷空调与电力机械2005,26(4) 以"系统思考"的理念分析了水泵、风机的相似定理,指出容入系统中的水泵、风机的性能要发生本质的变化.对水泵、风机全相似的要求也是对水路 或风路系统的要求,只有用"系统思考"的理念才能深刻理解水泵、风机的相似定理. 5.期刊论文 王振羽 风机水泵节能的重要途径 -华电技术2008,30(7) 风机、水泵的正确选择和使用,是提高风机、水泵效率的重要前提.以风机为例,说明了风机、水泵的相似运行关系,提出了满足风机、水泵相似的基 本条件和相似后的必然结果.在风机、水泵的调速方式中,变频调速已逐渐成为首选方案,根据风机和水泵的相似定律,在降速过程中,风机、水泵效率不变 ,其流量、压力(或扬程)、功率分别按转速的1,2,3次方下降. 6.期刊论文 王振树 区域供热锅炉房变频调速风机与水泵的节能分析及应用 -山东大学学报(工学版)2003,33(2) 对区域供热锅炉房变频调速风机、水泵进行了理论分析,并通过实例说明区域供热锅炉风机、水泵变频调速技术的应用.效益分析表明,区域供热锅炉 风机、水泵采用变频调速技术可以节约电能,带来显著的经济效益. 7.期刊论文 骆念海.蔡丽 交流调速技术在煤矿风机水泵中的应用 -煤矿自动化2000,""(3) 着重叙述了交流调速技术在兖州矿区风机水泵的使用情况及应用前景,对兖矿集团鲍店煤矿北风井扇风机在不同运行方式下进行了较为详细的测定与 计算,提出了风机水泵节能降耗的技术措施. 8.会议论文 杨文忠 热电厂用水泵和风机调速节能分析 2001 简述热电厂水泵和风机节能的重要性,分析现有水泵和风机系统的工作模式,提出调速节能的理论基础及局限性,并对调速方式的选择及节能效果加以 说明. 9.会议论文 郭灯塔 变频调速技术在热电厂风机、水泵中的应用 1999 介绍变频调速技术在热电厂风机、水泵上的应用，提出了变频调速的风机、水泵达到最佳节能效果时，控制方式选择及在保证设备安全可靠的基础 上节约投资，变频器容量选择的参考建议，热电厂全面应用变频调速后，消除了热电厂风机、水泵的余压损失，供热电耗显著下降，取得了良好的节能 效果。 10.学位论文 张洋 风机、水泵调速系统优化选型与仿真 2002 该文以风机、水泵调速系统为研究对象,开发了《风机、水泵调速系统优化选型与仿真软件包》.从软件包的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 思想,框架结构,以及各个组成部分 的结构和功能,进行了分析和介绍.软件包分成两部分:一为风机、水泵应用系统优化选型专家系统;一为电力电子电机系统仿真.前者用于风机、水泵系统 新建和改造项目的节电计算、优化选型及技术经济综合评估.后者用于电力电子电机调速装置的研发、调试和现场服务.电力电子电机调速系统仿真采用 建库的框架结构,将多种数学模型,以模块的形式存放在库中.使用时,根据要仿真的系统,从库中提取相应的模块,连成所需的仿真系统,进行仿真.库是开 放的,使用者可以向库中添加新模块.软件具有继承性、灵活性和开放性.仿真软件有友好的人机界面.拼接式仿真界面中,用户利用库中模块,拼接成要仿 真的系统,并输入有关的参数,软件自动进行仿真计算.数据分析界面用曲线图形的方式显示仿真结果,能进行多种处理,并能实时显示.人机界面灵活、方 便、直观.仿真软件的算法针对电力电子电机调速系统的特点,采用面向功能和面向器件相结合的建模方法,采用串行仿真和并行仿真相结合的算法,并进 行了不连续点的处理,具有仿真速度快、精度高的特点. 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jnjs200306010.aspx 授权使用：都晓东(wfqinghua)，授权号：111bb6fa-a6d0-4251-b035-9de4014dea03 下载时间：2010年9月1日