阀门位置与压力流量关系图

变频调速的节能意义

风机水泵类负载多是根据满负荷工作需用量来选型，实际应用中大部分时间并非工作于满负荷状态，由于交流电机调速很困难。常用挡风板、回流阀或开/停机时间，来调节风量或流量，同时大电机在工频状态下频繁开/停比较困难，电力冲击较大，势必造成电能损耗和开/停机时的电流冲击。采用变频器直接控制风机、泵类负载是一种最科学的控制方法，当电机在额定转速的80%运行时，理论上其消耗的功率为额定功率的（80%）3，即51.2%，去除机械损耗电机铜、铁损等影响。节能效率也接近40%，同时也可以实现闭环恒压控制，节能效率将进一步提高。由于变频器可实现大的电动机的软停、软起，避免了启动时的电压冲击，减少电动机故障率，延长使用寿命，同时也降低了对电网的容量要求和无功损耗。为达到节能目的推广使用变频器已成为各地节能工作部门以及各单位节能工作的重点。

二、阀门特性及变频调速节能原理

力，流量的关系示意图如图

当电机以额定转速n0运行，

阀门角度以a0（全开），a，a1变

化时管道压力与流量只能是沿

A，B，C，点变化。即若想减小管道流

量到Q1，则必须减小阀门开度到a1，

这使得阀前压力由原来的P0提高到Pq，实现调速控制后，阀后压力由原来

的P0降到P h。阀前阀后存在一个较大

的压差△P=P q-P h。

如果让阀门全开（开度为a0），采用变频调速，使风机转速至n1，且流量等于Q1，压力等于Ph，那么在工艺上则与阀门调节一样，达到燃烧控制的要求。而在电机的功耗上则大不一样。风机水泵的轴功率与流量和扬程或压力的成绩成正比。在流量为Q1，用阀门节流时，令电动机的功率为N f=KP h Q1。用变频调速比阀门节流节省的电能为：

N j-N f=K（P q-P h）Q1=Q1△P。

由图可见，流量越低，阀门前后以来差越大，也就是说用变频调速在流量小，转速低时，节能效果更好。

目前绝大多数锅炉燃烧控制系统中的风量调节都是通过调节风门挡板实现的，这种风量调节方式不但使风机的效率降低，也使很多能量白白消耗在挡板上。为了节约电能，提高锅炉燃烧控制水平，增加经济效益，采用变频调速系统取代低效高能耗的风门挡板，已成为各锅炉使用单位节能改造的重点。

三、节能效果计算

一、锅炉现有鼓风机一台，配用160kw电机，。风量在80%—30%之间变化，，设电机全速供水量为Qn空载损耗为0.1(Y0≈cosnt)每天总供风量为60%Qn则全速Pp=(160－160×0.1)kw=144kw

1、变频时：每天只需功率

P m 2=(16+(60%)３×144)kw=47kw

节约的功率：Pj=(144－47)kw=97kw

2、如果电费按0.7元/kw小时计算，每年节约的电费：

97kw×24h×365×0.7元/kwh=594804元=59万元

二、锅炉现有引风机一台，配用185kw电机，。风量在90%—70%之间变化，，设电机全速供水量为Qn空载损耗为0.1(Y0≈cosnt)每天总供风量为80%Qn则全速Pp=(185－185×0.1)kw=166.5kw

1、变频时：每天只需功率

P m 2=(18.5+(80%)３×166.5)kw=103.748kw

节约的功率：Pj=(166.5－103.748)kw=63kw

2、如果电费按0.7元/kw小时计算、每年节约的电费：

63kw×24h×365×0.7元/kwh=386316元=38万元

三、每年总节约的电费：59＋38=97万元

由以上估算情况可知，半年内轻易可收回投资

工业锅炉燃烧过程的变频调速系统

工业锅炉根据采用的燃料不同，通常分为燃煤、燃油和燃气三种。这三种锅炉的燃烧过程控制系统基本相同，只是燃料量的调节手段有所区别.在各种民用、工业锅炉热工自动控制过程中，锅炉燃烧过程的自动控制是一项重要的控制内容。传统的控制方式中，鼓、引风机的风量一般采用风门挡板控制，炉排电机及给粉机采用滑差调速，其弊端是调节不及时，操作复杂，不能确保锅炉的最佳运行状态，浪费能源。对工业锅炉燃烧过程实现变频器调速主要是通过变频器调节送风机的送风量、引风机的引风量和燃料进给.

燃煤蒸汽锅炉燃烧过程控制

一、方案一

由于蒸汽锅炉的过程控制系统包括汽包水位控制系统和燃烧过程控制系统，两系统在锅炉运行过程中互相耦合，所以控制起来非常困难。

我们以燃烧过程控制系统为例来介绍变频器的用，暂不考虑系统间的耦合。如图1是蒸汽锅炉燃烧控制过程系统原理图。在图中，FT表示流量变送器，PT表示压力变送器。FT1、和变频器1组成鼓风机控制回路。对于燃烧锅炉来讲，由于煤的燃烧需要一定的空气量，所以要保持锅炉的最佳燃烧过程，就必须使给煤量和送风量保持一定比例，这主要通过变频器1调节鼓风机转速实现。PT2和变频器2组成引风机控制回路。通常燃煤锅炉的运行都要求炉膛负压保持在-20～-40Pa的范围内。如果炉膛负压太小，炉膛容易向外喷火，既影响环境卫生，又可能危及设备与操作人员的安全。负压太大，炉膛漏风量增大，增加了引风机的电耗和烟气带走的热量损失。炉膛负压的控制主要通过变频器2来完成。PT、PT3、FT3、变频器3组成给煤量控制回路。锅炉运行时，蒸汽压力和蒸汽生产量直接反映了锅炉燃烧发热量，如果煤的进给量改变，在保持最佳燃烧工况的情况下，蒸汽的生产量也会相应改变。所以通过变频器3调节给煤机的转速，就可以调节煤的进给量，从而达到控制蒸汽生产量的目的。

变频器

图1燃煤锅炉变频控制系统原理图

根据图1可得锅炉燃烧控制系统框图，如图2所示。

图2 锅炉燃烧控制系统框图

系统工作原理：

当负载蒸汽量变化时，主调节器接受蒸汽压力信号P，输

入给煤量调节器，及时调节给煤量，以适应负载的变化。同时，给煤量调节