风机的变频调速
风机的变频调速
一，风机变频调速节电原理
系统在选用的风机是按系统所需的最大用风量来选择的,因此所选用设备的额定风量，通常都超过实际需要的风量，又因为工艺需要在运行中要变换风量，而目前采用档板来调节风量的调节方式较为变更普遍，虽然方法简单，但实际上是通过人为增加阻力的办法达到调节的目的，这种节流调节方法浪费了大量的电能，回收这部分电能损耗会收到很大的节能效果。
从流体力学原理知道，风机风量与电机转速及电机功率有如下关系：
Q1/Q2 = n1/n2
H1/H2 = ( n1/n2 )2
P1/P2 = ( n1/n2 )3
其中 Q －－ 风量
H －－ 风压
P －－ 电机轴功率
n －－ 电机转速
当需要小风量时，用变频调速器降低风机转速，其电动机的输入功率也相应的减少。如风量减少到 80% ，转速 （ n ）也下降到 80% ，其轴功率则下降到额定功率的 51% ；若风量下降到 50% ，轴功率将下降到额定功率的 13% ，其节能潜力非常大，因此对风量调节范围较大的风机，采用变频调速来代替风门调节，是实现节能的有较途径。
二，三相交流异步电动机调速
驱动风机，大多数为三相交流异步电动机，也有的是三相交流同步电机。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。常用三相交流异步电动机的结构为图1所示。定子由铁心及绕组构成，转子绕组做成笼型（见图2），俗称鼠笼型电动机。当在定子绕组上接入三相交流电时，在定子与转子之间的空气隙内产生一个旋转磁场，它与转子绕组产生相对运动，使转子绕组产生
感应电势，出现感应电流，此电流与旋转磁场相互作用，产生电磁转矩，使电动机转动起来。电机磁场的转速称为同步转速，用N表示
N=60f/p(r/min) （1） 式中：f—三相交流电源频率，一般为50Hz；p—磁极对数。当p=1时，
N=3000r/min；p=2时，N=1500r/min。可见磁极对数p越多，转速N越慢。
转子的实际转速n比磁场的同步转速N要慢一点，所以称为异步电机，这个差别用转差率s表示：
s=[n1－n）/n1]×100% （2） 当加上电源转子尚未转动瞬间，n=0，这时s=1；起动后的极端情况n=N，则s=0，即s在0～1之间变化。一般异步电机在额定负载下的s=（1～6）%。
综合式（1）和式（2）可以得出
n=60f（1－s）/p （3）
1—机座；2—定子铁心；3—定子绕组；4—转子铁心；5—转子绕组
图1 三相异步电动机结构示意图
1—铜环；2—铜条
图2笼型电动机的转子绕组
由式（3）可以看出，对于成品电机，其磁极对数p已经确定，转差率s变化不大，则电机的转速n与电源频率f成正比，因此改变输入电源的频率就可以改变电机的同步转速，进而达到异步电机调速的目的。
三，变频调速
变频器的工作原理是把市电（380V、50Hz）通过整流器变成平滑直流，然后利用半导体器件（GTO、GTR或IGBT）组成的三相逆变器，将直流电变成可变电压和可变频率的交流电，由于采用微处理器编程的正弦脉宽调制（SPWM）方法，使输出波形近似正弦波，用于驱动异步电机，实现无级调速。上述的两次变换可简化为AC－DC－AC（交－直－交）变频方式。
图3 芬兰vacon变频器的原理图
图3给出了典型的变频器结构原理图。
利用变频器可以根据电机负载的变化实现自动、平滑的增速或减速，基本保持异步电机固有特性转差率小的特点，具有效率高、范围宽、精度高且能无级变速的优点。
综上所述，风机采用变频调速的特点是效率高，没有因调速带来的附加转差损耗，调速范围大，精度高可实现无级调速，而且容易实现协调控制和闭环控制。由于可以利用原鼠笼式电动机，所以特别适合对旧设备的技术改造，它既保持了原电动机结构简单，可靠耐用，维修方便的优点，又能达到节电的显著效果，是风机交流调速节能的理想方法。
四，其它调速方式
1 ，改变极对数的调速
旋转磁场的速度与定子的极对数有关，定子绕组进行切换就可以改变极对数，从而改变转速；但是从低极对数（高速）变换到高极对数，电机的实际速度会大幅度下降；但是如果切换速度很快，电机将会经历一个发电阶段，从而在电机及机械装置上产生较大的反向转矩；属于有极调速，调速范围小。
2， 转差率调速
1）改变定子电压: 通过调节电源电压来实现,这主要是因为交流异步电动机的电磁转矩与输入电压的平方成正比; 调压调速属于低效率,耗能型的调速方式 2）通过转子实现: 转子串电阻,增加了转子的功率消耗,导致转差值增加,转速下降;另外就是采用串极耦合,转子回路通过集电环与直流装置或可控整流电路连接,采用直流装置向电机转子提供一个附加的可调电压,从而影响转速和转子的磁化.这种方式局限于泵和风机类负载.
变频器在风机上的应用
一、概述： 目前在我国各行各业的各类机械与电气设备中与风机配套的电机约占全国电机装机量的60%，耗用电能约占全国发电总量的三分之一。特别值得一提的是，大多数风机、水泵在使用过程中都存在大马拉小车的现象，加之因生产、工艺等方面的变化，需要经常调节气体和液体的流量、压力、温度等；目前，许多单位仍然采用落后的调节档风板或阀门开启度的方式来调节气体或液体的流量、压力、温度等。这实际上是通过人为增加阻力的方式，并以浪费电能和金钱为代价来满足工艺和工况对气体、液体流量调节的要求。这种落后的调节方式，不仅浪费了宝贵的能源，而且调节精度差，很难满足现代化工业生产及服务等方面的要求，负面效应十分严重。 变频调速器的出现为交流调速方式带来了一场革命。随着近十几年变频技术的不断完善、发展。变频调速性能日趋完美，已被广泛应用于不同领域的交流调速。为企业带来了可观的经济效益，推动了工业生产的自动化进程。 变频调速用于交流异步电机调速，其性能远远超过以往任何交、直流调速方式。而且结构简单，调速范围宽、调速精度高、安装调试使用方便、保护功能完善、运行稳定可靠、节能效果显著，已经成为交流电机调速的最新潮流。 二、变频节能原理： 1. 风机运行曲线 采用变频器对风机进行控制，属于减少空气动力的节电方法，它和一般常用的调节风门控制风量的方法比较，具有明显的节电效果。 由图可以说明其节电原理： 图中，曲线（1）为风机在恒定转速n1下的风压一风量（H―Q）特性，曲线（2）为管网风阻特性（风门全开）。曲线（4）为变频运行特性（风门全开） 假设风机工作在A点效率最高，此时风压为H2，风量为Q1，轴功率N1与Q1、H2的乘积成正比，在图中可用面积AH2OQ1表示。如果生产工艺要求，风量需要从Q1减至Q2，这时用调节风门的方法相当于增加管网阻力，使管网阻力特性变到曲线（3），系统由原来的工况点A变到新的工况点B运行。从图中看出，风压反而增加，轴功率与面积BH1OQ2成正比。显然，轴功率下降不大。如果采用变频器调速控制方式，风机转速由n1降到n2，根据风机参数的比例定律，画出在转速n2风量（Q―H）特性，如曲线（4）所示。可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，功率N3随着显著减少，用面积CH3OQ2表示。节省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面积BH1H3C表示。显然，节能的经济效果是十分明显的。 2.风机在不同频率下的节能率
风机变频调速器
风机型变频调速器选型 产品特点： ■针对风机节能控制设计 ■内置PID和先进的节能软件 ■高效节能，节电效果20%～60%(根据实际工况而定) ■简便管理、安全保护、实现自动化控制 ■延长风机设备寿命、保护电网稳定、保减磨损，降低故障率 ■实现软起，制动功能 更多描述: 应用行业: □罗茨风机□矿山风机□离心风机□工业风机□环境工程 阿启蒙GP400系列高性能矢量变频器采用先进的DSP控制系统，通过高精度的控制算法完成优化的无速度传感器矢量控制，有效抑制低频震荡；丰富的端子使应用更加灵活，内置输入电抗器性能更稳定，完备的电磁兼容设计适用于对使用环境要求更加苛刻的场合。此系列产品广泛应用纺织化纤、塑胶、建材、有色金属等对速度控制精度、转矩响应速度、低频输出有很高要求的场合。在风机领域已经大面积使用。 产品主要特点： ?高性能的电流矢量控制、V/f控制、转矩控制 ?丰富的外围接口 ?可扩展控制键盘 ?G/P合一 ?内置输入直流电抗器（18.5kW及以上机型） ?16段多段速控制、PID控制、摆频控制 ?提供RS485串行通讯接口，采用标准Modbus协议 ?产品符合EMC（EN61000-6-4、EN61800-3）标准规范 阿启蒙在变频领域在国内处于领导地位。 二、变频节能原理： 1. 风机运行曲线
采用变频器对风机进行控制，属于减少空气动力的节电方法，它和一般常用的调节风门控制风量的方法比较，具有明显的节电效果。 由图可以说明其节电原理： 图中，曲线（1）为风机在恒定转速n1下的风压一风量（H-Q）特性，曲线（2）为管网风阻特性（风门全开）。曲线（4）为变频运行特性（风门全开）假设风机工作在A点效率最高，此时风压为H2，风量为Q1，轴功率N1与Q1、H2的乘积成正比，在图中可用面积AH2OQ1表示。如果生产工艺要求，风量需要从Q1减至Q2，这时用调节风门的方法相当于增加管网阻力，使管网阻力特性变到曲线（3），系统由原来的工况点A变到新的工况点B运行。从图中看出，风压反而增加，轴功率与面积BH1OQ2成正比。显然，轴功率下降不大。如果采用变频器调速控制方式，风机转速由n1降到 n2，根据风机参数的比例定律，画出在转速n2风量（Q-H）特性，如曲线（4）所示。可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，功率N3随着显著减少，用面积CH3OQ2表示。节省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面积BH1H3C表示。显然，节能的经济效果是十分明显的。 2.风机在不同频率下的节能率 从流体力学原理得知，风机风量与电机转速功率相关：风机的风量与风机（电机）的转速成正比，风机的风压与风机（电机）的转速的平方成正比，风机的轴功率等于风量与风压的乘积，故风机的轴功率与风机（电机）的转速的二次方成正比（即风机的轴功率与供电频率的二次方成正比）：
风机变频调速节能改造的分析及计算
风机变频调速节能改造的分析及计算 张恒谢国政张黎海 （昆明电器科学研究所，云南昆明 650221） 摘要：以变频调速改造来达到调节工业工程所需风量成为目前实现电机节能的一种主要途径。当我们进行变频节能改造时，投入和收益是必须认真考虑的，收益就涉及到节能量的计算。在变频器未投运之前，计算节能量是比较困难的。本文通过分析变频节能的原理，介绍了针对阀门及液力耦合器调节流量系统的变频改造的节能估算的一些思考及方法。 关键词：风机变频节能原理调速节能阀门液力耦合器节能估算 一、 引言 在工业生产、发电、居民供暖（热电厂）和产品加工制造业中，风机水泵类设备应用范围广泛。其电能消耗和诸如阀门、挡板、液力耦合器等相关设备的节流损失以及维护、维修费用约占到生产成本的7%~25%，是一笔不小的生产费用开支。随着经济改革的不断深入，以及能源的危机，节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品质量的重要手段之一。变频调速因其调速效率高，力能指标（功率因数）高，调速范围宽，调速精度高等优势，又可以实现软起动，减少电网的电流冲击及设备的机械冲击，延长设备使用寿命，对于大部分采用笼型异步电动机拖动的风机水泵，变频调速不失为目前最理想的调速节能方案。 由于电机的电流的大小随负载的轻重而改变,也即电机消耗的功率也是随负载的大小而改变，因此要想精确地计算系统的节能量是困难的，这在一定程度上影响了变频调速节能改造的实施。
二、 变频器节能的调速实质和原理 节约能源最根本的方法就是要提高能源的利用率，所谓的“节能”，不仅仅是节省能耗，还包括不浪费能源，用一句最简单的话说就是：“需要多少，就提供多少!” 变频器本身不是发电机。在变频器应用到风机等平方转矩负载的工业场合中，其节能原因不是由变频器本身带来的，而是通过变频器的调速特性来减小风机输出流量以适应工况中实际所需流量。 叶片式风机水泵的负载特性属于平方转矩型，即负载的转矩与转速的二次方成正比。风机水泵在满足三个相似条件：几何相似、运动相似和动力相似的情况下遵循相似定律；对于同一台风机（或水泵），当输送的流体密度ρ不变仅转速改变时，其性能参数的变化遵循比例定律：流量 (Q)与转速(n)的一次方成正比；扬程（压力）H 与转速的二次方成正比；轴功率 (P)则与转速的三次方成正比。即： ''n n Q Q = ; 2''(n n H H = 2''(n n p p = ; 3''(n n P P = 当风机、水泵的转速变化时，其本身性能曲线的变化可由比例定律作出，如图1所示。因管路阻力曲线不随转速变化而变化，故当流量由Q1变至Q2时，运行工况点将由A 点变至C 点。 图1风机流量、压力特性
变频技术在加热炉鼓风机应用的节能效果分析
变频技术在加热炉鼓风机应用的节能效果分析 摘要：针对板材厂中板线3＃加热炉鼓风机传统风量控制方法的缺点，结合变频 调速控制方法的理论和特点, 并通过具体实例对变频调速技术运用3#加热炉鼓风 机时的节能状况进行详细分析和计算，总结出了节能效果和推广该技术的意义。 关键词：中板加热炉鼓风机变频器效果分析 引言 板材厂中板线3＃加热炉年出钢总量占总产量的80%以上。由于处于高炉煤 气管网的末端，煤气热值及压力都波动都很大，生产负荷变化也较大，造成鼓风 机供风量和风压也跟着大幅的波动，给鼓风机和引风机的正常运行和加热炉最优 控制带来了较大的影响，3#加热炉现有两台鼓风机，一台是低压风机，供风量无 法满足生产要求很少使用，另一台为高压风机。引风机两台，分别是空气侧引风 机和煤气侧引风机组成，鼓风机、引风机的调节都是通过调节风管上的调节阀进 行调节，由于高压鼓风机转速高过低压鼓风机许多，所以炉子的风压、风量出现 富余，风压、风量的大幅波动严重影响炉内空煤气混合状况，增加了氧化烧损。 系统存在的主要问题有：（1）无法随时动态跟踪工艺进行风量调节以满足最佳工艺的要求，同时在生产过程中引风机、鼓风机风管上的风阀开度仅开到40%-70%，造成不必要的电能消耗。（2）由于供给的助燃风量过剩，导致钢坯氧化烧 损较高，带走的热量过多造成不必要的能源消耗和金属消耗。(3)在生产操作过程 中如果进风口风门开度调节不当，在小风量时很容易产生鼓风机共振，严重影响 设备安全运行。 一、变频节能技术原理分析 从本质上对变频节能技术进行分析的话，就是利用有效输出电压的调节，来 合理的控制风机的实际功率，实现对转速的合理调节，进而达到对风量的调整。 将变频技术应用到风机中，风口的挡板就可以不再利用，处于完全打开的状态就 可以，这样就可以利用变频技术，对风量的输出进行合理调整了。风机转速一般 按照以下公式可以得出： n=(1－s)n0 n0=60f/p 其中n代表着实际转速，n0代表理论转速，s代表转差率，f代表电机的运行频率(60是60s)，p代表着电机极对数。从这个公式可以看出：在转差率 s忽略不 计的情况下(s=0-0.05)，电机的实际转速n=60f/p，也就是说n与f是存在正比关 系的，当n的值增加时，f的值就也会增加；当f值减少时，控制功率也必然会 减少，因此对f值进行合理的控制和调整，就可以实现对电机转速n的调节。 二、系统控制 将备用鼓风机改为变频控制，变频器选用400Kw的G130西门子变频器柜控制。既满足了助燃风量的要求，同时随时动态跟踪工艺要求进行风量调节，实现 了最佳工艺要求。引风机采用了在引风机软启动控制柜和1#、2#炉鼓风机变频控制柜之间加装转换控制柜，利用1#、2#炉变频风机控制柜控制引风机，既降低了成本投入也满足了生产要求。另外采用变频控制降低了不仅电能的消耗，同时减 少了氧化烧损，提高了产品的质量。人机界面友好，操作简单。风压控制采用变 频器，设定为固定风压时，根据流量的需求变化自动调节频率，极大的较少了高 压风机的操作强度。风压系统具有自动手动两种控制模式，增加了系统的可靠性，控制精度高。
一次风机变频改造及节能分析
一次风机变频改造及节能分析 摘要：介绍了某电厂一次风机的变频改造方案，给出了一套可靠的控制策略。比较了一次风机变频控制和工频控制的节能效果，阐述了变频控制技术在电厂节能降耗的效果，对降低厂用电率，提高机组运行效率有很大的意义。 关键词：一次风机;变频改造;控制策略;节能 Abstract: A certain power plant is introduced of the primary air fan frequency converter design, and design a reliable control strategy for the primary air energy-saving effect of adopting transducer fore-and-aft is compared, which has practical meaning on reducing power plant curl consumption and increasing unit running efficiency. Key words: induced draft fan; frequency converter reconstruction; control strategy; energy-saving 1引言 在火力发电厂中，一次风机是最主要的耗电设备之一，这些设备都是长期连续运行并常常处于变负荷运行状态，其节能潜力巨大。发电厂辅机的经济运行，直接关系到厂用电率的高低。随着电力行业改革的不断深化，厂网分家、竞价上网等政策的逐步实施，降低厂用电率，降低发电成本，已成为发电厂努力追求的经济目标。在目前电力短缺的情况下，厉行节能，已经被推到了能源战略的首位。 2设备概述 华电集团某电厂一期工程采用2×330MW国产亚临界、燃煤空冷抽汽凝汽式供热机组，锅炉、汽轮机均采用上海电气集团公司设备。其中锅炉型号SG-1170/，为亚临界参数汽包炉，单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。每台锅炉配四台钢球磨煤机，一次风机为静叶可调轴流风机。 3 一次风机变频改造方案 % 主要设计原则 目前，交流调速取代其它调速及计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。电机交流调速技术是节能、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速、启动和制动性能、高效率、高功率因素和节电效果、广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为是最有发展前途的调速方式。
风机变频调速应用
风机变频调速应用 风机广泛的应用在各个领域，HVAC系统中风 机也广发的应用，对风机的变频调节及节能原 理本文专门进行阐述。 风机的基本参数及特性曲线： 风机在工作过程中的基本参数： ? 风量Q 表示单位时间流过风机的空气量 其单位为m3/ s、 m3/ min 、m3/ h ? 风压H 表示当空气流过风机时风机给予每m3空气的总能量它总是由静风压Hs 和动风压Hd 组成其单位为Pa 、MPa 等。 H=Hs+Hd ? 轴功率Ps 为风机工作时有效总功率亦称为空气功率其单位为kw Ps=QH 1000 ? 如果风机风压是以有效静风压Hs 表示时则 Ps=QHs 1000 ? 效率ηD风机轴上的功率因有部分损失而不能全部传递给空气它是评价风机工作优劣的主要指标之一。 ? 电动机功率PM PM=QH/1000 ηCηD 式中C为传动机构的效率直接传动时C=1.0 ? 总效率 η= ηCηD 风机的工作特性主要由H－Q 曲线来表述H －Q 曲线是表示当转速恒定时风压 ? H与风量Q 之间关系的特性如图所示
管网风阻特性表示当管网的阻力R 保持不变时管网的通风阻力h 与风量Q 之间的关系特性如图所示，通风阻力与风量之间的关系由阻力定律决定 h = RQ2，式中h 为通风阻力 风机的节电方法及节电原理： 风机在工作过程中的功耗： ? 电动机的轴功率 ? 线路损耗 ? 控制装置损耗 ? 机械损耗
风机的基本节电方法 ? 减少运行时间 ? 采用高效风机和设备包括风机电机传动装置控制装置等 ? 减少空气动力等 调节转速的节电原理采用调节转速控制风量的方法和常用的调 节风门的方法相比有着明显的节电效果其原理如图所示，? 曲线1 为风机在恒速下的风压一风量（H－Q）特性曲线 ? 曲线2 为恒速下的功率一风量（Ps－Q）特性曲线 ? 曲线3 为管网风阻特性（风门全开） 设风机在设计时工作在A 点效率最高此时输出风量Q 为 100 轴功 率为 Ps1，与Q1、H1 的乘积成正比即Ps1；与AH1OQ1 所包围 的面积成正比。 当需要调节风量时例如所需风量 从100％减少到额定风量的50％即从 Q1减少到Q2时如采用调节风门的方法 来调节风量使管网阻力曲线由曲线3 变为曲线4 就是说减小风门开度增加 了管网阻力此时系统的工作点由原 来的A点移至B 点可以看出风量虽 然降低了但风压增加了轴功率Ps2 与面积BH2OQ2 成正比它与Ps1相比 减少不多。 如果采用调节转速来调节风量的方法 风机转速由原来的n1 降到n2 根据风机 参数的比例定律可以画出在转速n2 下 的风压一风量（H－Q）特性曲线5 风机 工作在C 点可见在满足同样风量Q2 的 情况下风压将大幅度降低到H3 轴功率Ps2（与面积CH3OQ2成 正比）也明显降低，所节约的功率与面积AH1OQ1和CH3OQ2之 差成正比由此可见用调速的方法来减少风量的经济效益是十分显 著的。由流体力学可知风量Q 与转速 n 的一次方成正比风压H 与 转速n 的平方成正，比轴功率Ps 与转速n 的三次方成正比即： Q ? n H ? n2 Ps ? n3 当所需风量减少风机转速降低时其功率按转速的三次方下降如所需风量为额定风量的 80％，则转速也下降为额定转速的80 ％而轴功率下降为额定功率的51.2％，当所需风量为额定风量的 50％时轴功率可以下降为额定功率的 12.5％当然转速降低时效率也会有所降低同时还应考虑控制装置的附加损耗等影响即使如此这种方法的节电效果也是非常可观的
变频调速技术在风机、泵类的应用
变频调速技术在风机、泵类的应用 发表时间：2008-11-03T15:17:59.513Z 来源：《中小企业管理与科技》供稿作者：于志平 [导读] 在煤矿企业中，风机、泵类设备应用范围广泛；其电能消耗是一笔不小的生产费用开支。随着经济改革的不断深入，市场竞争的不断加剧；节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品质量的重要手段之一。 摘要：在煤矿企业中，风机、泵类设备应用范围广泛；其电能消耗是一笔不小的生产费用开支。随着经济改革的不断深入，市场竞争的不断加剧；节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品质量的重要手段之一。 关键词：变频调速节能风机泵 一、引言 在煤矿企业中，风机、泵类设备应用范围广泛；其电能消耗和诸如阀门、挡板相关设备的节流损失以及维护、维修费用占到生产成本的7%~25%，是一笔不小的生产费用开支。随着经济改革的不断深入，市场竞争的不断加剧；节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品质量的重要手段之一。 而八十年代初发展起来的变频调速技术，正是顺应了发展的要求，开创了一个全新的智能电机时代。一改普通电动机只能以定速方式运行的陈旧模式，使得电动机及其拖动负载在无须任何改动的情况下即可以按照生产工艺要求调整转速输出，从而降低电机功耗达到系统高效运行的目的。 八十年代末，该技术引入我国并得到推广。现已在电力、冶金、石油、化工、造纸、食品、纺织等多种行业的电机传动设备中得到实际应用。目前，变频调速技术已经成为现代电力传动技术的一个主要发展方向。卓越的调速性能、显著的节电效果，改善现有设备的运行工况，提高系统的安全可靠性和设备利用率，延长设备使用寿命等优点随着应用领域的不断扩大而得到充分的体现。 二、综述 通常在工业生产、产品加工制造业中风机设备主要用于锅炉燃烧系统、烘干系统、冷却系统、通风系统等场合，根据生产需要对炉膛压力、风速、风量、温度等指标进行控制和调节以适应工艺要求和运行工况。而最常用的控制手段则是调节风门、挡板开度的大小来调整受控对象。这样，不论生产的需求大小，风机都要全速运转，而运行工况的变化则使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉了。在生产过程中，不仅控制精度受到限制，而且还造成大量的能源浪费和设备损耗。从而导致生产成本增加，设备使用寿命缩短，设备维护、维修费用高居不下。 泵类设备在生产领域同样有着广阔的应用空间，提水泵站、水池储罐给排系统、工业水（油）循环系统、热交换系统均使用离心泵、轴流泵、齿轮泵、柱塞泵等设备。而且，根据不同的生产需求往往采用调整阀、回流阀、截止阀等节流设备进行流量、压力、水位等信号的控制。这样，不仅造成大量的能源浪费，管路、阀门等密封性能的破坏；还加速了泵腔、阀体的磨损和汽蚀，严重时损坏设备、影响生产、危及产品质量。 风机、泵类设备多数采用异步电动机直接驱动的方式运行，存在启动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点。不仅影响设备使用寿命，而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备，时常出现泵损坏同时电机也被烧毁的现象。 近年来，出于节能的迫切需要和对产品质量不断提高的要求，加之采用变频调速器（简称变频器）易操作、免维护、控制精度高，并可以实现高功能化等特点；因而采用变频器驱动的方案开始逐步取代风门、挡板、阀门的控制方案。 变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。变频器就是基于上述原理采用交—直—交电源变换技术，电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气产品。 三、节能分析 通过流体力学的基本定律可知：风机、泵类设备均属平方转矩负载，其转速n与流量Q，压力H以及轴功率P具有如下关系：Q∝n，H∝n2，P∝n3；即，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。 以一台水泵为例，它的出口压头为H0（出口压头即泵入口和管路出口的静压力差），额定转速为n0,阀门全开时的管阻特性为r0,额定工况下与之对应的压力为H1,出口流量为Q1。 在现场控制中，通常采用水泵定速运行出口阀门控制流量。当流量从Q1减小50%至Q2时，阀门开度减小使管网阻力特性由r0变为r1，系统工作点沿方向I由原来的A点移至B点；受其节流作用压力H1变为H2.水泵轴功率实际值（kW）可由公式：P=Q.H／（ηc.ηb）×10-3得出。其中，P、Q、H、ηc、ηb分别表示功率、流量、压力、水泵效率、传动装置效率，直接传动为1.假设总效率（ηc.ηb）为1，则水泵由A点移至B点工作时，电机节省的功耗为AQ1OH1和BQ2OH2的面积差。如果采用调速手段改变水泵的转速n，当流量从Q1减小50%至Q2时，那么管网阻力特性为同一曲线r0，系统工作点将沿方向II由原来的A点移至C点，水泵的运行也更趋合理。在阀门全开，只有管网阻力的情况下，系统满足现场的流量要求，能耗势必降低。此时，电机节省的功耗为AQ1OH1和CQ2OH3的面积差。比较采用阀门开度调节和水泵转速控制，显然使用水泵转速控制更为有效合理，具有显著的节能效果。 另外，阀门调节时将使系统压力H升高，这将对管路和阀门的密封性能形成威胁和破坏；而转速调节时，系统压力H将随泵转速n的降低而降低，因此不会对系统产生不良影响。 从上面的比较不难得出：当现场对水泵流量的需求从100%降至50%时，采用转速调节将比原来的阀门调节节省BCH3H2所对应的功率大小，节能率在75%以上。与此相类似的，如果采用变频调速技术改变泵类、风机类设备转速来控制现场压力、温度、水位等其它过程控制参量，同样可以依据系统控制特性绘制出关系曲线得出上述的比较结果。亦即，采用变频调速技术改变电机转速的方法，要比采用阀门、挡板调节更为节能经济，设备运行工况也将得到明显改善。 四、节能计算 对于风机、泵类设备采用变频调速后的节能效果，通常采用以下两种方式进行计算： 1、根据已知风机、泵类在不同控制方式下的流量－负载关系曲线和现场运行的负荷变化情况进行计算。 以一台IS150-125-400型离心泵为例，额定流量200.16m3/h，扬程50m；配备Y225M-4型电动机，额定功率45kW.泵在阀门调节和转速调节时的流量－负载曲线如下图示。根据运行要求，水泵连续24小时运行，其中每天11小时运行在90%负荷，13小时运行在50%负荷；全年运
风机水泵的变频调速节能分析
风机水泵的变频调速节能分析 节能降耗、增加效益是全社会应为之努力的方向。我国的电动机用电量占全国发电量 的60％～70％，风机、水泵设备年耗电量占全国电力消耗的1/3。应用于风机、水泵等设备的传统方法是通过调节出口或入口的挡板、阀门开度来控制给风量和给水量，其输出功 率大量消耗在挡板、阀门地截流过程中。另外，由于在通常的设计中为了满足峰值需求， 水泵选型的裕量往往过大，也造成了不应有的浪费。根据风机、水泵类的转矩特性，采用 变频调速器来调节流量、风量，将大大节约电能。下面就分析一下在风机水泵类负载中使 用变频器所能达到的效果。 一，通过变频调速达到的一次节能。 下面以水泵为例来说明，由图1可以看到： 流量Q正比于转速n 压力H正比于n2 转矩T正比于n2 功率P正比于n3 图1 水泵流量、压力、功率曲线…
在普通的水泵流量控制中使用阀门来调节，如图2所示： 图2 阀门控制水泵流量 管道阻力h与流量Q的关系为h正比于RQ2，其中R为阻力系数 电机在恒速运行时，流量为100%情况下（工作点为A），水泵轴功率相当于Q1AH1O 所包容的面积。 电机在恒速运行时，采取调节阀门的办法获得70%的流量（工作点为B），将导致 管阻增大，水泵轴功率相当于Q2BH2O所包容的面积，所以轴功率下降不大。 采用变频调速控制流量时，由于管道特性没有改变，水泵特性发生变化（工作点为C），轴功率与Q2CH3O所包容的面积成正比。故其节能量与CBH2H3所包容的面积成正比， 输入功率大大减小。如图3所示： 图3 变频调节水泵流量
正如前面提到的，轴功率P与转速n的三次方成正比。采用变频器进行调速，当流量 下降到80%时，转速也下降到80%，而轴功率N将下降到额定功率的51.2%,如果流量下降到60%,轴功率N可下降到额定功率的21.6%,当然还需要考虑由于转速降低会引起的效 率降低及附加控制装置的效率影响等.即使这样,这个节能数字也是很可观的,因此在装有风机水泵的机械中,采用转速控制方式来调节风量或流量,在节能上是个有效的方法。 二，变频调速所实现的二次节能 变频调速自动根据负载情况调整输出电压，通过对电机的最佳励磁，有效地降低了无 功损耗，提高系统功率因数，降低电机工作噪音, 延长电机使用寿命。 电动机的总电流(IS)为电机励磁电流(IM)与电机力矩电流(IT)的矢量和, IS和IM夹角的余弦值即为电动机的功率因数; 电机励磁电流决定于加在电机线圈上的电压, 在工频状态下, 交流电压为380V恒定不变, 因此励磁电流也不会改变; 在变频状态下, 变频器自动检测负载力矩, 根据实际负载决定输出电压, 因此在负载较低的时候自动降低输出电压, 以维持最高的功率因数. 由于变频器自动降低了电机励磁电流, 使得输出总电流明显低于工频工作的总电流, 节约了线路中的损耗和无功功率的损失; 这个功能在丹佛斯VLT系列变频器中称为AEO功能(Automatic Energy Optimization, 自动节能功能). 声明：上海津信电气有限公司拥有此篇技术文档的所有权，任何人如需转载，必须表明出处。
文献翻译-变频调速技术在风机、泵类中的应用分析
变频调速技术在风机、泵类中的应用分析 在工业生产和产品加工制造业中，风机、泵类设备应用范围广泛；其电能消耗和诸如阀门、挡板相关设备的节流损失以及维护、维修费用占到生产成本的7%~25%，是一笔不小的生产费用开支。随着经济改革的不断深入，市场竞争的不断加剧；节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品质量的重要手段之一。 而八十年代初发展起来的变频调速技术，正是顺应了工业生产自动化发展的要求，开创了一个全新的智能电机时代。一改普通电动机只能以定速方式运行的陈旧模式，使得电动机及其拖动负载在无须任何改动的情况下即可以按照生产工艺要求调整转速输出，从而降低电机功耗达到系统高效运行的目的。 八十年代末，该技术引入我国并得到推广。现已在电力、冶金、石油、化工、造纸、食品、纺织等多种行业的电机传动设备中得到实际应用。目前，变频调速技术已经成为现代电力传动技术的一个主要发展方向。卓越的调速性能、显著的节电效果，改善现有设备的运行工况，提高系统的安全可靠性和设备利用率，延长设备使用寿命等优点随着应用领域的不断扩大而得到充分的体现。 通常在工业生产、产品加工制造业中风机设备主要用于锅炉燃烧系统、烘干系统、冷却系统、通风系统等场合，根据生产需要对炉膛压力、风速、风量、温度等指标进行控制和调节以适应工艺要求和运行工况。而最常用的控制手段则是调节风门、挡板开度的大小来调整受控对象。这样，不论生产的需求大小，风机都要全速运转，而运行工况的变化则使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉了。在生产过程中，不仅控制精度受到限制，而且还造成大量的能源浪费和设备损耗。从而导致生产成本增加，设备使用寿命缩短，设备维护、维修费用高居不下。 泵类设备在生产领域同样有着广阔的应用空间，提水泵站、水池储罐给排系统、工业水（油）循环系统、热交换系统均使用离心泵、轴流泵、齿轮泵、柱塞泵等设备。而且，根据不同的生产需求往往采用调整阀、回流阀、截止阀等节流设备进行流量、压力、水位等信号的控制。这样，不仅造成大量的能源浪费，管路、阀门等密封性能的破坏；还加速了泵腔、阀体的磨损和汽蚀，严重时损坏设备、影响生产、危及产品质量。 风机、泵类设备多数采用异步电动机直接驱动的方式运行，存在启动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点。不仅影响设备使用寿命，而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备，时常出现泵损坏同时电机也被烧毁的现象。 近年来，出于节能的迫切需要和对产品质量不断提高的要求，加之采用变频调速器（简称变频器）易操作、免维护、控制精度高，并可以实现高功能化等特点；因而采用变频器驱动的方案开始逐步取代风门、挡板、阀门的控制方案。
风机的变频调速节能改造的节能空间估算
风机的变频调速节能改造的分析及计算 摘要：以变频调速改造来达到调节工业工程所需风量成为目前实现电机节能的一种主要途径。当我们进行变频节能改造时，投入和收益是必须认真考虑的，收益就涉及到节能量的计算。在变频器未投运之前，计算节能量是比较困难的。本文通过分析变频节能的原理及分析，介绍了针对阀门及液力耦合器调节调节流量系统的变频改造的节能估算的一些思考及方法。 关键词：风机变频节能原理调速节能阀门液力耦合器节能估算一、引言 在工业生产、发电、居民供暖（热电厂）、和产品加工制造业中，风机水泵类设备应用范围广泛;其电能消耗和诸如阀门、挡板、液力耦合器等相关设备的节流损失以及维护、维修费用约占到生产成本的7%~25%，是一笔不小的生产费用开支。随着经济改革的不断深入，以及能源的危机，节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品质量的重要手段之一。变频调速因其调速效率高，力能指标（功率因数）高，调速范围宽，调速精度高等优势，又可以实现软起动，减少电网的电流冲击及设备的机械冲击，延长设备使用寿命，对于大部分采用笼型异步电动机拖动的风机水泵，变频调速不失为目前最理想的调速节能方案。 由于电机的电流的大小随负载的轻重而改变,也即电机消耗的功率也是随负载的大小而改变，因此要想精确地计算系统的节能是困难的，在一定程度上影响了变频调速节能改造的实施。本文通过分析变频节能的原理及分析，介绍了针对阀门及液力耦合器调节调节流量系统的变频改造的节能估算的一些思考及方法。 二、变频器节能的调速实质和原理 节约能源最根本的方法就是要提高能源的利用率，所谓的“节能”，不仅仅是节省能耗，还包括不浪费能源，用一句最简单的话说就是：“需要多少，就提
风机变频控制系统
变频风机恒温系统 一、关于变频风机恒温系统原理 1）系统原理 变频风机恒温系统是指在环境温度变化的情况下，总保持风 管网温度基本恒定，这样，既可满足用户对温度的需求，又 不使电动机全速转动，造成电能的浪费。根据给定温度信号 和反馈温度信号，控制变频器调节马达转速，从而达到控制 系统温度的目的。变频风机恒温系统如图所示： 2）温度控制信号算法处理 在该控制系统中，温度信号的检测采用热电偶对（TC）E 型，热电偶对采集到的温度变送信号经温度控制器PID运算后输出为4—20mA电流信号，对应变频器的运行频率为0—50HZ;通常情况下风管网允许正常温度为某 一值P1，而正常工作条件下管网允许最高温度为某一值P1+ P X，（P X为温控
器预设值）两者对应的模拟电流为4mA，20mA（对应变频器的运行频率为0—50HZ）则有如下函数关系： P= P1+P X*（I p—4）/(20-4) 在上式中，P为某一时刻时管网温度。 类似地，变频器控制信号电流函数关系为 If= [ (20—4) *(P—P1)]/ P X+4 该系统为一单回路PID系统，由于系统控制要求不十分苛刻，所以采用PI 控制即可实现目标。
二、系统主要配置： 1 温度控制器DTA4848C、 2 台达VFD-B变频器、 3 热电偶对（TC）E 型、 4 断路器BM60-SN 3P 5 接触器S-P12 AC220V 三、系统功能 系统控制面板布局及功能 面板布局如下图所示：
1、“自动/手动”开关：切换自动与手动两种状态。将开关转向“自动”，表明 系统工作在自动状态；将开关转向“手动”，表明系统工作在手动状态。 （注：只有自动控制信号引入时自控才有效） 2、“启动”与“停止”按钮：用于控制风机的启动与停止。按“启动”按钮启 动风机，此时启动指示灯亮，按“停止”按钮，停止风机，此时停止指示灯亮。（注：“启动”与“停止”按钮只在自动/手动按钮打到手动时才起 作用）
电机采用变频调速技术的节能效果分析
焦炉煤气鼓风机采用变频调速技术 的节能效果分析 Energy Saving Analysis on Coal—gas Blower of Coke—oven with Variable Frequency Speed Control Technology 金立明杨生桥王莉武汉钢铁集轩团能源动力公司(武汉430083 杜强丁宁北京经资风机水泵节能技术中心(北京100037 摘要:介绍了变频调速技术在焦炉煤气鼓风机上的首次应用,根据武钢煤气管网的工况,提出了改造方案,进行了系统设计和现场测试,并作了节能效果及效益分析。 叙词:煤气系统鼓风机变频调速技术节能献承 Ahsth'act:This paper introduces first application offrequency control technology on coal-gas blower.Based Oil practical situation ofWngang gas pipdine net,put forwards improvement sdution and system d8ign.FurLhe㈣,make energy saving effect and benefit analysis accord—ing to siteⅡM目目Ⅱ℃H枷results Keywor凼:Coal-gas system Blower Variable frequency删contcol technology Energy saving l刖置 武汉钢铁集团能源动力公司燃气厂担负着整个武钢厂区的生产用气和生活用气。为保证系统用量和管网压力,设有三个煤气加压站,要求管网压力保持在23kPa 左右,因加压站分布远,煤气管线长.用户多.用量不平衡,日供气量波动大,在保证用量的情况下,管网压力只能由运行人员调节挡风门来控制。为稳定中压焦炉煤气主干
变频调速技术节能应用
变频调速技术节能应用 据统计，目前我国电机的总装机容量已达4亿千瓦，年耗电量约占全国用电量的60%，但我国电机驱动系统的能源利用率却非常低。我国迫切需要提高能源利用效率，对于工厂企业来说，大部分电力都消耗在一些大功率设备如风机，水泵等上，国家相关部门提出了几大应对措施，其中重要一条是采取合理的用电措施，积极采用节电新技术，如果利用变频调速技术，轻载时，通过对电机转速进行控制，就能达到节电的目的。这样既可以获得长远的经济效益，更有广泛的社会效益。 1、变频调速技术 1.1 变频技术概述 变频调速技术以其显著的节电效果、优良的调速性能以及广泛的适用性、系统的安全可靠性和延长设备使用寿命等优点而成为现代电力传动技术的一个主要发展方向。变频调速技术涉及到电机、电力电子技术、微电子技术、信息与控制等多个学科领域，变频调速理论已经形成较为完善科学体系，成为一门相对独立的学科。而相对于大多数人来说，变频调技术是一项陌生而新奇的技术，变频器是一种高科技产品，是一种将交流电转化为可变频变压运行的电能转换装置，有工业维生素之称。变频调速装置通常由整流器、平波电抗器或滤波电容器、逆变器及控制电路组成。在中间直流电路中串接平波电抗器作储能元件的称为电流型变频器。中间直流回路并接滤波电容器作储能元件的称为电压型变频器。整流器将输入的工频交流电变换为直流电，经中间直流环节输入至逆变器，逆变器将直流电流变换为可调电压、可调频率的交流电输入到电动机。打个比方，变频器就好比一个人的心脏，人在运动的时候，心脏将剧烈跳动，心率增加，供应大量的血液给身体各器官;人在休息的时候，心脏将变缓，从而节约能耗。电动机同样也象一部操作中的机器心脏，其运转速度也需要根据其负荷大小来
变频调速节能原理
2.1 变频调速节能原理 从流体力学的原理得知，使用感应电动机驱动的风机、水泵负载，轴功率P 与流量Q ，扬程H 的关系为：H Q P ?∝ 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: 1212n n Q Q ? = (1) 2 1212? ??? ???=n n H H (2) 2p =1p 3 12???? ???n n (3) 可见流量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％的额定流量时，通过调节电机的转速至额定转速的80％，即调节频率到40Hz 即可，这时所需功率将仅为原来的51.2％。 如下图所示，从风机、水泵的运行曲线图来分析采用变频调速后的节能效果。 扬程H H2 H1 流量Q HB O 风机、水泵的运行曲线图 当所需风量、流量从Q1减小到Q2时，如果采用调节阀门的办法，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、水泵转速由n1下降到n2，其管网特性并不发生改变，但风机、水泵的特性曲线将下移，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，风机泵类通过调速控制可节能20％～50％，有些风机负载节能比例达60%以上。
2.2 变频改造节能分析 2.2.1改造前工频运行功率计算公式 φcos 732.11???=I U P U ：电机电压，kV ；I ：电机电流，A ；1P ：单一负荷下工频运行功率，kW ； φcos ：单一负荷下运行功率因数，小于额定功率因数。 ()∑??=δ11P T C T ：全年平均运行时间，h ；1P ：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；1C ：改造前总耗电量，h kw ?。 改造后变频运行预计功率计算公式： 1）入口风门调节： 利用公式： 额 额额额ηη1111 H P H P Q Q =计算出额Q Q 1的比。 1P ：工频运行功率，KW ；额P ：风机额定轴功率，KW ； 额 额ηη11 H H ：运行工况与额定工况下的效率、压力比，一般近似取1， 根据改造风量不变的原则，有21Q Q =，其中2Q 为改造后的风量。所以 额 额Q Q Q Q 21=。再根据 η/3 22???? ??=额额Q Q P P ，即η/3 22??? ? ???=额额Q Q P P 计算出2P 。其中2P 是变频改造后预计运行功率，η为变频装置的效率。 ()∑??=δ22P T C ，2C ：改造后总耗电量，h kw ?。 2.2.2 1#主扇节能分析 改造前工频运行功率 W 200cos 732.11=???=φI U P W 170cos 732.11.1=???=φI U P 改造后变频运行预计功率
风机变频及转速风量之间关系
文档 . “变频空调”工作原理:“变频”采用了比较先进的技术，启动时电压较小，可在低电压和低温度条件下启动，这对于某些地区由于电压不稳定或冬天室内温度较低而空调难以启动的情况，有一定的改善作用。由于实现了压缩机的无级变速，它也可以适应更大面积的制冷制热需求。 众所周知，我国的电网电压为220伏、50赫兹，在这种条件下工作的空调称之为“定频空调”。由于供电频率不能改变，传统的定频空调的压缩机转速基本不变，依靠其不断地“开、停”压缩机来调整室内温度，其一开一停之间容易造成室温忽冷忽热，并消耗较多电能。而与之相比，“变频空调”变频器改变压缩机供电频率，调节压缩机转速。依靠压缩机转速的快慢达到控制室温的目的，室温波动小、电能消耗少，其舒适度大大提高。而运用变频控制技术的变频空调，可根据环境温度自动选择制热、制冷和除湿运转方式，使居室在短时间内迅速达到所需要的温度并在低转速、低能耗状态下以较小的温差波动，实现了快速、节能和舒适控温效果。 变频电机和普通电机的主要差别在于普通电机的冷却风扇安装在电机轴，其转速与电机转速相同，而变频电机的冷却风扇单独设置，与电机转与不转无关。 用变频器调速，普通电机和变频电机没有什么不一样，不一样的只是普通电机转速一低，电机的冷却就差，转速低到一定程度，电机要过热。 因此，普通电机用变频器调速，一般情况必须控制转速至少要在额定转速的一半以上。至于超过额定转速，则不管对于调频电机或普通电机，都应该是不合适的。 自动变频与手动变频：手动控制一般是人的控制，自动控制一般是指依靠plc 、控制器控制。 如果是断点控制方法，你的手动控制功能只需要在变频器的控制接点上并连上按扭就行。如果是通迅控制，那么你的手动控制需要做在PLC 的输入端。变频器一般不支持通迅和断点双重控制功能。 变频器控制，DCS 肯定要有两根根启动信号线连接变频器接线端子，一根接公共端，一根接启动信号端子。可以从这两根线上考虑。 风机变频器:是为各类风机量身定制的一种专用型变频器。采用变频调速控制装置，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。 电机转速与频率的公式 n=60f/p 上式中 n ——电机的转速（转/分）； 60——每分钟（秒）； f ——电源频率（赫芝）； p ——电机旋转磁场的极对数。极对数(电机级数)=1/2/3/4/5 小型风机的转速一般较高，往往与电动机直接相连。大型风机的转速较低，一般用皮带传动与电动机相连，改变皮带轮的直径即可调节风机的转速，其关系如下： n1/n2=d2/d1 式中： n1,n2——风机、电动机的转速 d1，d2——风机和电动机的皮带轮的直径。 如要改变风机的转速，只要改变通风机或电动机中任意一个皮带轮的直径即可。当改变风机转速时，风机的特性参数；特性曲线也随之改变，风机在每一转速下都有其相应的特性曲线。 当转速改变时，风机的特性参数Q(流量)，H （风压），N （功率）的变化可按下式计算： Q/Q`=n/n` H/H`=(n/n`)2