节能降耗
ECF500变频器在风机水泵节能改造方案
2016-05-13
一、概述
近几年我国经济持续高速发展，能源问题越来越来成为行业发展的挚肘，并且随着能源价格的快速上涨，国内市场的激烈竟争，节能成为许多行业发展面临的主要问题，特别是一些能耗比较大的行业如石油、化工、制药、冶金、制造、环保、市政等行业。据资料显示我国高、低压电动机总容量在35000MW以上，大部分为风机泵类负载，它们大多工作在高能耗、低效率状态。
一般风机、水泵系统大多数是靠阀门来调节出水流量或压力，挡板这种调节方式是以增加管网损耗，耗费大量能源为代价的，因此，不可避免的造成电能的浪费。而且由于设计时，系统是按最大的负载来设计的，在实际运行当中，绝大部分时间系统是不可能运行在满负荷状态下，存在较大的富余，所以就存在较大的节能潜力。
采用ECF500变频调速控制装置，通过改变风机的转速，从而改变风机风量以适应生产工艺的需要，而且运行能耗最省，综合效益最高。所以变频调速是高效的最佳调速方案，它可以实现风机的无级调速，并且可以方便的组成闭环控制系统、实现恒压或恒流量的控制。
二、变频改造的节能分析（以风机为例）
1、变频调速节能原理
从流体力学的原理得知，使用感应电机驱动的风机，轴功率P与风量Q，风压H的关系为:
P∝Q*H当电动机的转速由n1变化到n2时， Q、 H、 P与转速的关系如下:
可见风量Q和电机的转速n是成正比关系的，而所需的轴功率P与转速的立方成正比关系。所以当需要80％的额定风量时，通过调节电机的转速至额定转速的80％，即调节频率到40.00Hz即可，这时所需功率将仅为原来的51.2％。
当所需风量从Q1减小到Q2时，如果采用调节风门的办法，管网阻力将会增加，管网特性曲线上移，系统的运行工况点从A点变到新的运行工况点B点运行，所需轴功率P2与面积H2×Q2成正比；如果采用调速控制方式，风机转速由n1下降到n2，其管网特性并不发生改变，但风机的特性曲线将下移，因此其运行工况点由A点移至C点。此时所需轴功率P3与面积HB×Q2成正比。从理论上分析，所节约的轴功率Delt(P)与（H2-HB）×（C-B）的面积成正比。
考虑减速后效率下降和调速装置的附加损耗，通过实践的统计，风机类通过调速控制可节能达20％～50％。
2、变频改造节能分析
改造前工频运行功率计算公式P1=U×I×1.732×COS Φ，其中：
U ——电机电压，kV；I ——电机电流，A；P1 ——单一负荷下工频运行功率，kW；
COS Φ ——单一负荷下运行功率因数，小于额定功率因数。
C1=T×∑（P1×δ），其中：
T ——全年平均运行时间，h；P1 ——单一负荷下的运行功率，kW；
δ ——这种负荷下的全年运行时间比例；C1 ——改造前总耗电量，kW.h。
3、节能对照表：风机、水泵变频调速时的能耗比较
|
转速n% |
流量Q% |
风压H% |
轴功率P% |
节电率% |
|
100 |
100 |
100 |
100 |
0 |
|
90 |
90 |
81 |
72.9 |
27.1 |
|
80 |
80 |
64 |
51.2 |
48.8 |
|
70 |
70 |
49 |
34.3 |
65.7 |
|
60 |
60 |
36 |
21.6 |
78.4 |
|
50 |
50 |
25 |
12.5 |
87.5 |
上述均为百分比，100%流量为风机的额定流量，100%功率为工频额定工况运行时消耗功率（即电机输入功率 = 风机额定轴功率/电机效率，电机效率一般为93～96%，额定功率较大者效率较高）。变频调速时的节能量即为两种调节方式的能耗差值（百分比乘额定消耗功率）。
三、变频调速其它附加效益
（1）网侧功率因数提高：原电机直接由工频驱动时，满载时功率因数为0.85左右，实际运行功率因数远低于0.8。采用变频调速系统后，电源侧的功率因数可提高到0.9以上，无需无功补偿装置就能大大的减少无功功率，满足电网要求，可进一步节约上游设备的运行费用。
（2）设备运行与维护费用下降：采用变频调节后，由于通过调节电机转速实现节能，在负荷率较低时，电机转速也降低，主设备及相应辅助设备如轴承等磨损较前减轻，维护周期可加长，设备运行寿命延长；并且变频改造后风门开度可达100％，运行中不承受压力，可显著减少风门的维护量。变频器运行中，只需定期对变频器除尘，不用停机，保证了生产的连续性。随着生产的需要，调节风机的转速，进而调节风机风量，既满足生产工艺的要求，工作强度又大大降低。采用变频技术调速后，减少了机械磨损，维护工作量降低，检修费用下降。
（3）用变频调速装置后，可对电机实现软启动，启动时电流不超过电机额定电流的1.2倍，对电网无任何冲击，电机使用寿命延长。在整个运行范围内，电机可保证运行平稳，损耗减小，温升正常。风机启动时的噪音和启动电流非常小，无任何异常振动和噪音。
（4）与原来旧系统相比较，变频器具有过流、短路、过压、欠压、缺相、温升等多项保护功能，更完善地保护了电机。
（5）操作简单，运行方便。可通过计算机远程给定风量或压力等参数，实现智能调节。
（6）适应电网电压波动能力强，电压工作范围宽，电网电压在-15%～+10%之间波动时，系统均可正常运行。
四、结束语
