风机变频调速节能的应用实例
变频技术在煤矿主通风机中的节能应用

变频技术在煤矿主通风机中的节能应用摘要:本文从变频技术在矿井主通风机的应用出发,阐述了变频技术节能应用的原理,并通过实例说明变频技术在通风机中产生的经济效益。
关键词:变频技术主通风机节能1引言矿井主通风机是向井下输送新鲜空气,排出CO等有毒有害气体,维护矿井正常生产的大型设备。
因功率大运行时间长,电能消耗多。
因此,对矿井通风机进行合理调节,使其在高效条件下安全经济运行,对提高煤矿效益具有重要的现实意义。
2 风机调速运转节能原理通风机要改变流量和风量时,一般采用转速调节来进行,这样还可以节电。
其原理如下:风量Q与转速n成正比:Q=K1n风压H与转速n的平方成正比:H=K2n?电动机的轴功率P与Q、H之间的积成正比,与转速n的立方成正比,P =K3 n ?。
其中式中的K1、K2、K3 都作为常数,轴功率P 也可表示为P=QH/102,式中为风机总效率,Q为风量,H为风压。
因此采用转速调节时,当要使风量Q由1减为1/2 时,只要使转速由1降为1/2,轴功率则由1减少为(1/2)3 = 1/8,可节约7/8的电功率。
若采用传统的节流调节,转速不变而挡板的开度减小,使Q由1减为1/2 时,风压H变化不大,大部分略有上升。
而且随着风量Q 的减少,风机的效率也降低(见图1中曲线)。
因此由P=QH/102 可见功率P减少不明显,与风量的减少不成比例,而功率P中的大部分用来克服管道的通风阻力而浪费。
虽然风门完全关闭,效率和风量Q 皆为零,轴功率也只能减少到全开时的45% -65%。
上面所述也可由风机的风压一风量特性图算出。
图1中曲线R 即为管道的风阻特性(代表挡板在某一开度下,管道的通风阻力与风量的关系),曲线H即为风机的风压特性(代表在某一恒定转速下,风压与风量的关系),两者的交点A就是风机运行的工作点(此时风机的压力同管道的通风阻力大小相等,方向相反,并处于稳定运转状态)。
图2中,曲线R与挡板开度有关,随着开度的减小变得陡峭。
浅析变频调速电机节能技术

击 ,减少 电动机故 障率 ,延长使用奉命 ,同时 也降低 了对 电网的容量 要求和无功损耗 ,因此 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。 以某 钢铁厂一号锅炉现有鼓风机和 引风机 各一 台 ,
分别配用 1 6 0 k w和1 8 5 k W 电 机 ,风 量 分 别 在
变频 调速 技术 制造 业有 着非常 广 泛的运 缩机。主要原因在于节 电率百分 比相 同的情 况 用 ,因为采用该技术既对产量有着较大 的提 高 下装机容量愈大 ,其绝对节 电量也 愈大。对 风 作用 ,理论上提 高 5 —1 0 % 转速 是可行的 ( 主 机 、泵 、压 缩机而言 ,对应 电机输入功率 与流 要受电机轴承制约)。也可改善产 品质量 ,随 量 的关系的三次方成正 比,急系统调速前 后的
据悉 ,电机运 行 所消耗 的 电量大 约 占到 全世界用 电量的一半 以上。出于对起动冲击、 过载保护、 系统安全等处于对 电机保护的原因, 高效能的 电动机经常在低功率状态下运行,这 种“ 快马拉慢车”的情况工业生产中十分 常见 。 变频调速就 是通过 改变 电源频率调整 电动机转
着 电机速度的变化 ,在生产加工 中的 电机速度 调 节具有 调速跨度大、调节精度高、响应速度 快 的优点 ,相应的也就提高 了产品的质量 。最 后变 频调速 特别适宜使用于常规 电机功能无法 企 及的场合,由于变频技术 自动化程度高 ,易
速差成 正比,速 差越大 ,节能越显著 。除去机 械 损耗 、 电机 铜 、铁损 等 影响 ,节 能效 率 也 接近 4 O %。 由于采 用变 频器 还 可 以实现 电动 机 的软停止 、软起动 ,避免 了启动时的 电压冲
浅谈变频调速技术在风机、泵类中的节能应用

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 ,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 电源输人频 率成正 比的关 系 : = O ( - )p n6 f 1s /,
(- ) OU ( -) Q ’ H
:
. 二 /
I
(4O 0
H
负荷 ,1 h 运行 在5 %负荷 ;运 行时 间在3 0 。 3 0 0 d
l —
图 l 阀 门调 节 功 耗
图 2 变速 调 节 功 耗
图1 为水 泵用 阀 门控 制 时 ,当流 量 要求 从 Q1 减 小 到Q2 ,必须 关小 阀门 。这时 阀 门的磨擦 阻力 变 大 ,管路 曲线 从R移 到R ,扬 程 则从 Ha , 上升 到
删 蟪 I ' t
新疆 化 工
4 3
配 备 电机功 率 :7 K ,额 定 电流 :1 8 5W 3 A, 额定 电压 :3 0 8 V,转速 :17 r n 4 7/ ,为上 海 江宁 mi
电机厂制 造 。
=
● 酗
I h
水 泵连 续2 h 行 ,其 中每天 1h 行在 9 % 4运 运 l 0
下 降 到H 。 。 根 据离 心泵 的特 性 f 线公式 : H 1
N=R QH/12 0q
例3
根据 图3 计算 ,则 每年 的节 电量 为 :
W17 x ×(10 -7 % )x 3 0 720 W h
W2 7 x 3 ( 5 - 2 % )x 0 = 1 3 5 W ’ = 5 1x 9 % 0 30 29 7k h
煤矿风机变频调速技术的应用

文章编号:1001-0874(2000)04-0024-03煤矿风机变频调速技术的应用达善荣1,王燕娇1,韩菊娣2,李云罡2,陈萍2(1.西山煤电(集团)有限责任公司屯兰矿,山西太原030206;2.煤炭科学研究总院上海分院,上海200030)摘要:变频调速技术具有节能、速度和转矩的高精度控制、高速驱动、软起动等优点,而煤矿井下由于其特殊工况环境限制了变频调速技术的应用与发展。
矿用变频调速技术可适用于煤矿井下的特殊工况条件。
井下巷道通风风机改用变频调速装置驱动,是交流变频调速技术在煤矿井下应用的一个比较典型的例证,根据风机的特性及工作的过程分析,可看到矿用变频调速技术在煤矿井下应用的应用前景。
关键词:煤矿风机;变频调速;应用中图分类号:TD63+5;TH43文献标识码:B1前言用于传动调速的变频技术具有如下特点:可使标准电动机连续调速,即在不更换原有电动机的条件下可以调速,并可选择最佳速度;起动电流小,低速时定转矩输出;最高速度不受电源影响,即最大工作能力不受电源频率影响;采用鼠笼形异步电动机,维护简便,易使用于具有爆炸性气体的场合。
由于这些特点,使变频调速技术的应用,产生许多优良的效果,如可使风机、泵类机械根据要求流量调节转速,节约大量的电能,又可根据负载调节并降低转速,以减小机械和风的噪声;对于输送机可实现平滑加速、减速,产生性能优良的软起动效果,特别是重负载起动时,可提升输出转矩,产生普通软起动器所不能起的效果,由于采用了对设备不产生冲击的起动、停止和空载时低速或高速运行,可增加设备的使用寿命。
另外变频调速技术对生产自动化、提高产品质量、提高生产率及产品合格率有明显的效果。
煤矿井下的风机、水泵、提升机、运输机、采煤机、绞车、压缩机等机械的负载都比较适用于变频调速控制,但目前煤矿井下交流变频调速技术的应用尚在起步阶段。
煤矿井下大量使用的660V/ 1140V级供电电压,不同于目前市场上广泛使用交流380V级的变频器,另外,煤矿井下使用的供电装置,其外壳防护等级至少为IP44以上,而目前市场上的变频器多为IP23以下。
变频调速技术在风机及泵类中的节能应用

和 变 速 调 节 各 自所 消耗 的 功 率
假定 水
往 往 采 用 调 整 阀 回 流 阀 截 止 阀等节 流
、 、
泵 效率
1 1=
0 6
.
。
设 备进行流量
、
压力
、
水位 等 信 号 的 控
,
在工 业 生 产和产 品加工 制造业 中
、
,
制
腔
。
这 样 不 仅 造 成 大量 的 能源 浪 费 管
,
风 机 泵 类 设 备应 用 范 围广 泛 其 电能 消
H = 15
m
代 风 门 挡板 阀 门 的 控制方案
、 、
为 :N
。
0 9 8 1 0 x 1 5 x 6 6/ 6 x 3 6 0 0 x 1 0 0 0 = 0 5 k W
.
综述
通 常在 工 业 生 产
、
变频 调 速 技术 的 基 本 原 理 是 根 据 电 产 品加工 制造 业
、
可 见 变速 调 节 比节 流 调 节 经 济 因
越 的调 速性 能 显 著 的节 电效 果 改 善 现
、
时 常 出现 泵 损 坏 同 时 电机 也 被烧 毁 的 现
1000
一
』醣 W
,
象 近 年来 出 于 节 能 的 迫 切需 要 和 对 产
。
,
( 1 )节 流 调 节 由 上 图 知 :流 量 为 6
,
.
6
有设 备 的运 行 工 况
,
提 高 系统 的安 全 可
牵变所电容选 引电蓄池量择
() 2 电压校正 结论 :
1 2 7
表1 环境温度对可用容量的影响关系
举例说明离心式风机与水泵采用变频调速节能的原理

举例说明离心式风机与水泵采用变频调速节能的原理在各种工业用风机、水泵中,如锅炉鼓、引风机、深井、离心泵等,大部分是额定功率运行,而它们的能耗都与机组的转速有关。
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。
风机流量的设计均以最大风量需求来设计,其调整方式采用调节风门、挡板开度的大小、回流、启停电机等方式控制,无法形成闭环控制,也很少考虑省电。
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。
同样,离心式水泵在我国当前的工业生产和人民日常生活中起到很大的作用,水泵使用三相异步电动机进行拖动,水泵流量的设计同样为最大流量,压力的调控方式只能通过控制阀门的大小、电机的启停等方法。
这种人为增加管阻的调节方式虽然满足了生产生活所需的对流量的控制,但是浪费了大量的电能,不是一种经济的运行方式。
电气控制采用直接或Y-△启动,不能改变风机和水泵的转速,无法具有软启动的功能,机械冲击大,传动系统寿命短,震动及噪声大,功率因数较低等是其主要难点。
为解决这些难题,相关科研技术人员根据生产需要对风机和水泵等装置的转速进行控制和调节以适应工艺要求和运行工况,在满足生产需求的基础上又节约了能源。
所以,变频调速对生产生活具有十分重要的意义,这也就意味着我们有必要了解风机和水泵等装置采用变频调速节能的原理。
为了对变频调速节能原理有更清晰、更深入的理解,我们可以先从变频器的工作原理出发。
变频器电路(见下图)的基本工作原理为:三相交流电源经二极管整流桥输出恒定的直流电压,由六组大功率晶体管组成逆变器,利用其开关功能,由高频脉宽调制(PWM)驱动器按一定规律输出脉冲信号,控制晶体管的基极,使晶体管输出一组等幅而不等宽的矩形脉冲波形,其幅值为逆变器直流侧电压Vd而宽度则按正弦规律变化,这一组脉冲可以用正弦波来等效,此脉冲电压用来驱动电机运转,通过控制PWM驱动器输出波形的幅值和频率,即可改变晶体管输出波形的频率和电压,达到变频调速的目的。
变频器在风机节能中的应用

进行远程控制和监视 。 此外, 要注意负载是标准
・
3 ・ 00 4 2 1 年第 3 《 机技 术》 期 电
研究与交流
变频器在风 机 节能 中的应用
蒋 绍凤 唐 亮
兖矿鲁南化肥厂 ( 7 5 7 2 72 )
Ene g - a i r y s v ng App i aton fBl wer e lc i o o sby M ansofFr quenc e y Cont o rl
负载还是重载负载。
() 3 规格
冲击产生 的 “ 水锤 效应” 则选用带泵控制功能 , 的软起动器。 通风机可利用软起 动功能, 减少皮
带 磨 损和机 械 冲 击 , 以及 停机 时制动 转 矩 功能 。
根 据 电动机 的标 称功率 、 电流及 负载性 质
选择起 动器。 软起动器容量稍大于电动机工作电
Ja gS af n in h oe
l n i g a
Ya k a g L n n C n c l e t i e l n n u n u a h i a ri z rP a t f l
我厂循环水风 机大到几百千瓦, 小到几十千
瓦 , 有4 多 台。 共 0 为了给 循 环 水 散 热 , 机 容 量 风
带来 的拖 动 系统 反 惯性 冲击 , 有计 算 机联 网要 若 求 , 选带 通 讯 接 口的软 起 动 器 , 可 以对 软 起 动 器
时, 须加装热继电保护。 冷却方式有机械风冷和
自 然风冷, 机械风 冷带冷 却风机 , 有通电常转或
温 度控 制运 转 两种 型式 。
( 稿 日期 : 0 9 1 .4 收 2 0 .2 2 )
作 者简 介 : 绍 凤 , , 90 蒋 女 1 8 年生 , 东烟 台人 , 学 本科 学 历,自动 山 大
11 隧道通风风机变频控制节能技术

隧道通风风机变频控制节能技术1 前言1.1 风机变频技术概况隧道施工一般为多作业面、多工序交替作业。
施工中,由于钻孔、爆破、装碴、喷射混凝土等工序,以及内燃机械的废气排放等会产生大量的有害气体、粉尘,并导致气温升高。
施工中必须向洞内供给新鲜空气,以改善隧道施工作业环境,保障施工作业人员的身体健康和施工装备正常运转,实现安全生产。
隧道通风方案,通常按照掘进通风中最大新鲜空气需求量选择风机,然而在掘进工作面较短的情况下,掘进通风机仍以较大功率运行,造成了极大的能源浪费。
现有隧道施工用轴流式通风机,少数采用了变频控制技术,当需要对风机供风量进行调整时,必须在变频控制柜面板上对外接电源频率进行手动操作(即“本地操作”),如果通风机和控制柜安装在距离隧道口一定距离处,工序转换时需要改变风量甚至停止风机时,由于交通等方面的原因,通风机可能一直在满负荷状态下工作,变频功能得不到正确使用;另外,上述手动操作对象(频率值)为连续按键设置,而不是一键操作,不利于值班人员的快速选用。
根据石林隧道进口端通风机进洞运行的要求,通过对通风机变频器自动控制和远程控制技术的研究,使隧道通风机因采用变频技术而获得了显著的节能效果,具有良好的经济效益和广泛的应用前景。
1.2风机变频节能的基本原理通风机的输出风量由其转速决定,而通风机是由电动机驱动的,即电动机的转速决定了风机的输出风量。
因此通过改变电动机的转速就可以实现对风机输出风量的调节。
由电机理论可知, 交流异步电动机的转速与电源频率成正比,与电动机极对数成反比,由下式确定:p sf n-⨯⨯=160式中:n—异步电动机的转速;f —电动机的电源频率;s—电动机转差率;p —电动机磁极对数。
由上式可以看出,通过调节电动机交流电源频率(f),可以实现对电动机转速(n)的调节。
采用电动机变频调速技术,并采用恰当的控制方式,就可以方便地实现根据不同工况所要风量而改变风机输出风量,从而达到节约能源的目的。
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四、结论
(1)应用变频器后,电机的电压、电流明显下 降,电机输入功率明显减少。
一、前言
风机是量大面广ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ通用性设备,风机的耗能
在交流电动机总耗能中占很大的比重,由于这些
设备一般都是根据生产中可能出现的最大负荷条
件来选择的,但实际运行中往往比设计要小得多。
如果电机不采用调速控制,则流量通常只能通过
调节挡板或阀门来控制,其结果是造成很大的能
量损耗。
采用变频器将电动机直接进行调速运行,则
耗能量将会显著减少,将产生巨大的节能效益。
表 1 为速度降低后的理论节能效果。
表1
!1 / !(2 %) 100 "1 # "(2 %) 100 节电率( %) 0
90 85 80 70 60 50 73 61 . 4 51 34 21 . 6 13 . 0 27 38 . 6 49 . 0 66 78 . 4 87
表2
电压 电流 频率 风门 转速 电机输入 项目 / 电源
V A HZ 开度% r / min 功率 kW
工频电源 380 117 50
78
1450
69 . 5
变频电源 320 80 42 100 1210
39 . 8
由表 2 可知:运行时电流下降率 !=(I前 I后)/ I前 X 100% =[(117 - 80)/ 117]X 100% =
2001 年 2 月 12 日收到 成都市 610043
— 38 —
风机变频调速节能的应用实例
以该煤矿 1999 年工业用电全年电费平均值 0 . 50 元 / 度计算,全年可节约电费近 10 . 7 万元。
表 3 为 1277 # 引风机测试数据:频率 50hz、电 压 380V、电流 210A、功率 110kW。
注:!1 和 !2 为转速,"1 和 "2 为轴功率。
二、变频器在引风机上的应用实例
某大型煤矿始建于 50 年代,随着经济的不断
发展和生产规模的不断扩大,生产设备却没有及 时地更新换代,大量的陈旧、高耗能设备仍在生产 一线担负着重要使命,而风机是该煤矿量大面广 的主要高耗能设备,节电潜力较大。
该矿有 7 . 5kW 以 上 的 风 机、泵 类 设 备 共 64 台套,总装机容量 2124kW,其中,所用风机 12 台 套,装机容量 750kW(不包括局部通风机)。
31.6% ,节电率为(69 . 5 - 39 . 8)/ 69 . 5 X 100% = 42. 7% 。1074 #(75kW)引风机使用变频调速后, 自 1999 年 12 月投入运行以来,效果非常明显,完 全达到设计时的目标,其日节电量为 714kW·h。
按每天三班工作制,每年 300 天工作日计算, 则每年节约电能 $节电 =(69.5 - 39.8)X 24 X 300 = 2.14 X 10(5 kW·h)
! 节能
风机技术 2001 年第 2 期
风机变频调速节能的应用实例
Examples for Conversion Regulating Speed & Energy Saving of Fan
张锦荣 成都市佳灵电气制造公司
【摘要】介 绍 了 交 流 变 频 调 速 器 在 风 机 中 的 应 用, 给出了风机变频调速节能原理和实际节能效果。
56 330 28 . 2
1160 1070 1210 1160 1160 1100
40
37
42
40
40
38
由表 4 的对比可看出节能效果较大,计算如 下:
未装变频 器 前 风 机 正 常 运 行,电 机 的 日 平 均 输出功率为 64kW,年耗电量为 64 > 24 > 330 = 50 . 69 万 kW·1 / 年;安装变频器后电机的日平均输出 功率为 32 . 6 kW,年耗电量为 32 . 6 > 24 > 330 = 25 . 8 万 kW·1 / 年。
64
1450 1450 1450 1450 1450
50
50
50
50
50
16 日 9:00 62 367 35
安装后(2000 年 5 月)
16 日 14:00
17 日 9:00
17 日 14:00
18 日 9:00
55
70
62
62
325
380
367
367
27 . 5
35
35
35
18 日 14:00
该煤矿 1999 年工业用电全年电费平均值按 0 .50 元 / 度计算,全年可节约电费 0 . 50 元 > 2 . 23 > 105kW·1 = 11 . 2 万元,以变频器及外部设备投 资共 16 . 6 万计算,根据上述经济效益,则设备投 资回收期为 16 . 6(/ 10 . 7 + 11 . 2)= 0 . 76 年。
参考文献(1条) 1.吴忠智;吴加林 变频器应用手册 1995
引证文献(9条)
1.王立忠.王广德.刘洪波.韩强.孟昭晖.丛琳 变频器恒压供水教学演示系统设计[期刊论文]-通化师范学院学
报 2010(2)
2.汲海波.王家栋 变频器在锅炉控制系统中的应用[期刊论文]-科技信息 2010(10) 3.陈淑红.关晓明 变频调速技术在矿山风机系统中的应用[期刊论文]-甘肃科技 2010(16) 4.屈拥军 电动空压机的变频控制改造[期刊论文]-电工技术 2006(1) 5.余先涛.莫易敏.张春艳 交流异步电动机驱动空压机的变频节能控制[期刊论文]-机电工程技术 2005(4) 6.屈拥军 空压机变频控制改造[期刊论文]-设备管理与维修 2005(3) 7.姚加飞.李北海 基于模糊神经控制的中庭排烟风机控制[期刊论文]-电气传动 2004(z1)
关键词:风机 变频器 调节 节能
Abstract:Application of AC inverter in fan is introduced. The principle & practical efficiency of energy saving for fan inverter are given. Key words:Fan inverter Regulating Energy saving
表3
电压 电流 频率 风门 转速 电机输入 项目 / 电源
V A hz 开度% r / min 功率 kW
工频电源 380 169 50
45
1450
100
变频电源 334 132 43 . 9 100 1280
69
在测试中,1277 # 引风机在 43 . 9hz 时,即能满
足井下抽风要求:
节电率为(100 - 69)/ 100 > 100% = 31% !节电 =(100 - 69)> 24 > 300 = 2.23 > 105kW·1
(5)变频器直接控制电机,通过调速来驱动风 机工作,从而提高了风机的传动效率。
(6)由于变频器加减速时间可以任意设定,避 免了风机全 负 荷 启 动 时 的 大 电 流 冲 击,有 利 于 延 长设备使用寿命。
(7)操作方便,控制精度高,响应速度快,使整 个系统工作平稳。
(8)节电率在 20% ~ 70% 之间,具有巨大的节 能效益。
(2)风机转速调速范围不宜太大,通常应不低 于额定转速的 50% ,最好在 70% ~ 100% 之间。
(3)当转速低于额定转速的 40% ~ 50% 时,风 机本身的效率明显下降,不经济。同时,应避免开 机时机组的机械临界点,否则会损坏机组。
(4)运 行 工 况 点 明 显 改 善,风 门 可 以 全 部 打 开,完全由转速调节流量,对生产操作极为方便, 而且有利于风机的维护保养,延长使用寿命。
参考文献
1 吴忠智,吴加林编 . 变频器应用手册 . 机械工业出版社,1995 .
— 39 —
风机变频调速节能的应用实例
作者: 作者单位: 刊名:
英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数:
张锦荣, Zhang Jinrong 成都市佳灵电气制造公司
风机技术 COMPRESSOR BLOWER & fANTECHNOLOGY 2001(2) 9次
我公 司 于 1999 年 12 月 对 该 煤 矿 1074 # (75kW)及 1277 #(110kW)引 风 机 进 行 了 改 造 试
验。 改造前经过多组测试,以进行比较。表 2 为
1074 #(75kW)风机的具体参数:频率 50HZ、电压 380V、电流 150A、功率 75kW。1074 # 引风机在频 率为 42HZ 时就能满足井下抽风要求。
8.章林 型钢厂轧机主机温度监控系统研制[学位论文]硕士 2004
9.李北海 中庭式大空间建筑火灾探测与排烟智能控制系统研究[学位论文]硕士 2002
本文链接:/Periodical_fjjs200102013.aspx
三、变频器在锅炉引风机上的应用
(1)被测对象参数 电动机功率:65kW 变频调速器为佳灵 JP6C - T9 - 75 型;容量:
114kVA;输 入 电 压:380V;输 出 功 率:75kW;频 率 0 . 5 ~ 400hz。
(2)安装变频器前后测试有关数据见表 4。
测试时间 8日
项目 9:00
运行电流 A 110