风机变频节能计算
锅炉风机节能方案
锅炉风机变频节能方案一、在提倡环保与节能国际前提下，众多厂家的锅炉风机都在运用风门的开度来调节其风量，用风门档板调节风量时，风机长期工作在额定转速下，不可避免其风量（或能量）有相当部分会损失在档板上，存在着能耗较大、设备损坏率高、维修难度大等特点。
如采用变频调速实施对该系统的改造，可发挥该系统的节能潜力。
由于电机轴功率与转速的三次方成正比的关系可知，转速若降低一些，风机轴功率则成三次方关系下降，即风机所损耗的电能大大下降。
在交流调速中，根据交流电机的调速公式，电机转速n＝60f(1-s)/p可把调速方式分为三大类:1.改变电动的转差率S。
2.改变电动机的极对数P。
3.改变电源的频率f。
以上三者均可调速,但改变电机的极对数相当困难,并且不能实现无级调速,改变电机的转差率会带来较大的转差损耗,使效益值降低,而且调速范围也受限制.只有改变电源频率的方法,从高速到低速都可保持高效率、宽范围和高精度的调速性能；因此交流调速以变频调速器最为可行。
二、节能理论分析由流体力学原理知，风机的风量Q与转速n成正比，风压H与转速n的平方成正比，所消耗的功率P等于风量Q与风压H之积（即功率与转速的立方成正比，）具体关系表达式：即Q=K1n；H=K2n²；P=Q×H=K1K2n³其中K1，K2，K3——是比例系数当用档板的开度来控制风量大小时，管阻档板阻曲线与功率P变化，由曲线1到曲线路，风量减少了，而功率却没有减少多少。
而通过改变转速n来调节风量情况就不同了。
调节转速时H-Q曲线由曲线1到曲线2，档板开度100%时，管阻曲线不变，功率节省了很多。
节省量，其中n1为调节前转速，n2为调节后转速。
从风机使用的一般性经验我们可以知道：工频状态下用风门（风阀）调节风量的风机在使用过程中的负荷是在50%~100%之间波动；负荷越小风门（风阀）的节流损失就越大，风机电机的空载损耗就显得更加突出，风机效率也就越低；而改为变频调节方式（即电机改变供电频率的方式）就几乎不存在风门的节流损失和风机电机的空载损耗，同时变频装置采用软启动方式也不存在启动冲击电流，对于短路容量有限的厂用电系统也可提高其安全系数。
节能原理及节能计算
节能原理及计算方法一、节能原理风机和水泵，前者工作介质为液体，均属于流体机械设备。
下面以风机为例说明它们的工作特性。
特别是离心式风机及水泵，工作特性基本相同。
以下就以风机为例说明他们的调速工作原理。
风机的工作特性图如下：风机的工作特性图由上图可以看出，风机工作的位置，即风机的风量是由风机特性曲线（风压特性）和管网特性曲线（风阻特性）决定的，无论是改变风机的特性曲线，或者是改变管网特性曲线，都可以达到改变风量的目的。
图中：风机特性曲线 HA =kQ12K——风机特性系数；管网特性曲线 HA =Hc-λQ12λ——管网特性系数。
（一）工频工作方式工频工作方式是指泵的特性曲线保持不变，而改变管网特性曲线。
通常采取的方式是保持风机的特性曲线不变，即不改变风机的转速，而用调节挡板改变出风口的大小，达到改变风量的目的。
如下图所示：工频工作方式时风机的工作特性图从图中可以看出，风机工作在A点时，风量为Q1，风压为H1。
保持风机的转速不变，用挡板将风量调节为Q2时，风压将上升到H2，风机工作点变为B点。
由于挡板的节流作用，风道的阻力曲线变为OB。
风机工作在A点时，其功率为PA ＝H1×Q1/102；风机工作在B点时，其功率为PB ＝H2×Q2/102。
虽然Q2<Q1，但H3>H1，所以PA与为PB的值变化不大，说明采用工频工作方式时，改变风机的风量，风机的轴功率减小有限。
（二）变频工作方式变频工作方式是指管网特性曲线保持不变，而改变风机的特性曲线。
通常采取的方式是保持管网特性曲线不变，即不改变风机出口的大小，而改变风机的特性曲线，即改变风机的转速，达到改变风量的目的。
如下图所示：风机工作在A点时，其功率为PA ＝H1×Q1/102；风机工作在B点时，其功率为PB ＝H2×Q2/102。
Q 2<Q1，而且 H2>H1，所以PA与为PB的值变化较大，说明采用变工频工作方式时，改变风机的风量，风机的轴功率减小很大，节能效果显著。
风机变频节能计算 PPT
计算范例--风门控制
风门控制总能耗 = 75KW(85%流量）*91%*4000小时+
75KW(60%流量）*76%*4000小时 = 273,000+228,000千瓦时 = 501,000千瓦时
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
计算范例--变频调速
使用变频器调节风机转速时电动机的耗电量 = 75KW*(85%流量）*61%*4000小时+
75KW*(60%流量）*22%*4000小时 = 183,000+66,000 = 249,000千瓦时
计算范例--节能效果
年节能千瓦时 = 501,000-249,000 = 252,000
年节约电费 = 252,000*0.65=163,800元 （电费按 0.65元/小时计算）
变频调速最节能
1.0 电 动 机 输 出0.50 功 率
P1 1 2 P2
4 3 P3
(pu)
0 风量Q(pu) 0.5
1.0
计算范例--命题
某风机由一台75KW电动机拖动，原由风门控制风 量。昼夜运行，每年运行时间约8000小时，其 中4000小时需风量85%，另4000小时需风量60% 。现进行节能改造，即将所有风门全开，由变 频器调节电机和风机的转速，从而调节风量。 取得的节能效果计算如下：
随着转速的降低，能耗大大降低
0.50
转速调节通过变频器实现
连续精确地调速，可精确地控制风量
R
送风阻 抗曲线
0 风量Q(pu) 0.5Q2 Q1 1.0
风量、压力、转速、转矩之间的关系
Q=C1*n p=C2*T=C3*n2 P=T*n=C4*n3
Q---风量 p---压力 n---转速 T---转矩 P---轴功率
变频器节能效率计算完整版
变频器节能效率计算标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]概述在许多情况下, 使用变频器的目的是调速, 尤其是对于在工业中大量使用的风扇、鼓风机和泵类负载来说, 设计选型往往以最大工况来选。
与实际的工况存在较大的可调整空间。
在运行中根据实际运行需要，按照流量、杨程等调节电动机的转速，从而改变电动机的输出转矩和输出功率，以代替传统上利用挡板和阀门进行的流量和扬程的控制, 节能效果非常明显。
同时分析变频器在选型、应用中的注意事项。
1变频调速原理三相异步电动机转速公式为:60fn=式中：n-电动机转速，r/min；f-电源频率，Hz；p-电动机对数s-转差率,从上式可见交流电动机的调速可以概括为改变极对数，控制电源频率以及通过改变参数如定子电压、转子电压等使电机转差率发生变化等几种方式。
变频器效率维持在94%~96%，变频调速是一种高效率、高效能的调速方式，使异步电动机在整个工作范围内保持正常的小转差率下运转，实现无极平滑调速。
变频工作原理异步电动机的额定频率称为基频，即电网的频率，在我国为50Hz 。
电机定子绕组内部感应电动势为U 1≈U 1=4.44U 1UU 11式中U 1-定子绕组感应电动势，V ；1-气隙磁通，Wb ； U -定子每相绕组匝数；U 1-基波绕组系数。
在变频调速时，如果只降低定子频率U 1，而定子每相电压保持不变，则必然会造成1增大。
由于电机制造时，为提高效率减少损耗，通常在U 1=U U ，U 1=U U 时，电动机主磁路接近饱和，增大1势必使主磁路过饱和，将导致励磁电流急剧增大，铁损增加，功率因素降低。
若在降低频率的同时降低电压使U 1U 1⁄保持不变则可保持1不变从而避免了主磁路过饱和现象的发生。
这种方式称为恒磁通控制方式。
此时电动机转矩为T =U 1UU 12π(U 2U +UU 22U 2)(U 1U 1)2式中T -电动机转矩，；U 1—电源极对数；U—磁极对数；U—转差率；U2—转子电阻；U2—转子电抗；由于转差率U较小，(U2U⁄)2U22则有T≈U1UU12πU2U(U11)2=UU1U其中U=U1U2πU2(U1 U1)2由此可知：若频率U1保持不变则T∝s；若转矩T不变则s∝1U1⁄；常数由此可知：保持U1U1=⁄常数，最大转矩和最大转矩处的转速降落均等于常数，与频率无关。
关于风机变频改造的节能计算
关于风机变频改造的节能计算风机变频改造是一种常见的节能技术，通过改变风机的驱动方式，将传统的恒速供风方式改为变频调速供风方式，能够有效地提高风机的运行效率和控制精度，从而实现节能减排的目的。
在进行风机变频改造时，需要对其节能效果进行计算评估，以确定改造的效果和节能潜力。
风机变频改造的节能计算主要考虑两个方面，即变频调速带来的机械能消耗减少和电能消耗减少。
下面将详细介绍风机变频改造的节能计算方法。
1.机械能消耗减少风机变频调速可以根据实际需要灵活地调整风机的运行转速，避免了传统的恒速运行模式下风机过大的额定负载，降低了系统中的机械能消耗。
机械能消耗的节能计算公式如下：节能率=(1-新风机转速/额定负载转速)×100%其中，新风机转速是风机进行变频改造后的实际转速，额定负载转速是经过计算得到的风机在实际需求工况中的额定转速。
节能率越高，表示通过风机变频改造减少的机械能消耗越多。
2.电能消耗减少风机变频调速还可以避免传统的恒速运行模式下由于流量控制的不准确而造成的额外阻力损失，进而减少系统的电能消耗。
电能消耗的节能计算公式如下：节能率=(1-新风机功率/额定负载功率)×100%其中，新风机功率是风机进行变频改造后的实际功率，额定负载功率是经过计算得到的风机在实际需求工况中的额定功率。
节能率越高，表示通过风机变频改造减少的电能消耗越多。
需要注意的是，风机变频改造的节能计算需要根据实际情况进行，包括风机的型号、负载特性、运行条件等因素的考虑。
在进行节能计算时，还需要获取相应的参数数据，包括风机的额定功率、额定转速、额定流量等信息。
同时，还需要收集对比研究数据，即变频前后的运行参数、节能措施前后的能耗统计数据等，进行综合分析和计算。
风机变频改造的节能计算不仅可以用于风机的节能改造方案的确定，还可以用于节能成本和回报周期的评估。
通过对节能效果的精确计算，可以为企业决策者提供科学、准确的节能改造方案，帮助其合理安排资源，降低能耗成本，提高能源利用效率。
变频调速的计算
一、变频调速与节流调节的计算流量q v 与转速成正比，即q v2/q v1=n 2/n 1；扬程H 与转速的平方成正比，即H 1/H 2=（n 2/n 1）2；功率与转速的立方成正比功率。
如（1）式所述。
31231212)()(v v v q q n n p p q P ===存在的关系与流量泵与风机的功率 （1）根据v q 、H 值可以计算泵与风机的功率，即：ηρ102H q P V =（2）式中P ─功率，kW ；v q ─流量，m 3/s ；H ─扬程，m ；ρ─密度，kg/m 3；η─使用工况效率%； 泵与风机的变频节能计算(1) 变频调速调节与节流调节对风机、水泵常用阀门、挡板进行节流调节，增加了管路的阻尼，电机仍旧以额定速度运行，这时能量消耗较大，如果对风机、泵类设备进行调速控制，不需要再用阀门、挡板进行节流调节，将阀门、挡板开到最大，管路阻尼最小，能耗也大为减少。
节能量可用GB12497《三相异步电动机经济运行》强制性国家标准实施监督指南中的计算公式，即对风机、泵类、采用挡板调节流量对应电机输入功率P L 与流量q v 的关系：)(])(55.045.0[2kW p q q P e veV L += （3） 式中 P L ─额定流量时电机输入功率，kW ；q ve ─额定流量，m 3/s ；若流量的调节范围（0.5～1）q ve ,由上面的公式及下面的公式可得电机调速调节流量相比节流调节流量所要节约的节电率（Ki ）为：])(55.045.0[)(1/)(233vev b vev Lb vev e L Lq q q q P q q P P p p Ki +-=-=∆=ηη （4）式中Ki ─节电率；ηb ─调速机构效率。
从上式分析，节流调速时由于q v /q ve <1，平方后更小于1，乘以0.55再加上0.45仍小于1，却节流后电机的负载变小了，消耗的功率也比额定功率小。
当挡板或阀门全关时，泵与风景空载运行，消耗的功率最少，等于0.45Pc 。
风机水泵压缩机变频调速控制节能与应用(含工频节流功率计算公式)
风机水泵负载变频调速节能原理相似定律：两台风机或水泵流动相似，在任一对应点上的统计和尺寸成比例，比值成相等，各对应角、叶片数相等，排挤系数、各种效率相等。
流量按照相似定律，由连续运动方程流量公式：φπηη⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=d D A vm vm vv v q流速公式： 60π⨯⨯=n D v m 式中：q v——体积流量，s m3；ηv——容积效率，实际容积效率约为0.95；A ——有效断面积（与轴面速度vm垂直的断面积），m²；D ——叶轮直径，m ； n ——叶片转速，r/mi n ； b ——叶片宽度，m ；vm——圆周速度，m/s ；φ——排挤系数，表示叶片厚度使有效面积减少的程度，约为0.75～0.95；按照电机学的基本原理，交流异步电动机转速公式： p f s n ⨯⨯-=60)1( 式中： s ——滑差； P ——电机极对数； f ——电机运行频率。
流量、转速和频率关系式：f n q v∞∞⇒ 可见流量和转速的一次方成正比，和频率的一次方成正比。
扬程按照流体力学定律，扬程公式：²21v m H ⨯⨯=ρ 扬程、转速和频率关系式：可见扬程和转速的二次方成正比，和频率的二次方成正比。
式中：H ——水泵或风机的扬程，m ；功率风机水泵的有效功率：每秒钟流体经风机水泵获得的能量。
水泵：H g q Pve⨯⨯⨯=ρ或 风机：P q P ve⨯=可见有效功率和转速的三次方成正比，和频率的三次方成正比。
式中：Pe——有功功率，w ；ρ——流体质量密度，m Kg3；P ——压力，Pa ；电量风机水泵效率：有效功率和轴功率之比。
ηp轴功率：电动机输出给风机水泵的功率。
轴功率（电动机的输出功率）公式： ηρpvshHg q P⨯⨯⨯=⇒水泵ηpvshPq P⨯=⇒风机电动机和风机水泵的传动效率： ηc电动机效率：ηm电量（电动机的输入功率）公式：ηηmcshgP P ⨯=ηηηρpmcvgHg q P⨯⨯⨯⨯⨯=⇒水泵ηηηρpm c gPP⨯⨯⨯=⇒风机节能工频状态下的耗电量计算Pd ：电动机功率 ； ηd ：电动机效率 ； U ：电动机输入电压 ； I ：电动机实际运行电流 ；cos φ：功率因子。
锅炉风机变频调速节能改造分析
Ｑ＝ （ ｎ） ｎ／ ；
风压与转速的平方成正比， 即 Ｈ ＝Ｈ （ 凡 ） Ｎ ｎ，Ⅳ 。 所以轴功率与转速的立方成正 比， 即 Ｐ＝ （ ） ｎ， 。
风
压
某 锅 炉 房 有 ３台 热 水 锅 炉 ，型 号 Ｄ Ｌ ９ ｌ Ｈ ２一 。 ６１０９一 Ｉ ｌ台饱 和 蒸 汽 锅 炉 ，型 号 Ｓ Ｌ ５ １ ／５ ／０ Ａ１ ， １ Ｈ ３— ．
６ ＡＩ ， 一 Ｉ 配套 的 引 风 机 为 Ｙ — ３ １ Ｉ ４ ７ — ２型 １ 电机 功 ２Ｄ，
（） Ｈ 肫
Ⅳｌ
率 ｌ５ Ｗ，鼓风机为 Ｇ — ３ １ ８ ｋ ４ ７ —２型 ｌ ，电机功率 ４ Ｄ
９ Ｗ 。 ０ｋ
Ｈ
风机在运行中 ， 以下问题 ： 存在 选型不当 ， 富裕量 过大 ， 需用风门挡板进行流量调节， 引风机风门开度在
轴功率为额定功率的 １ 。由于调速转差功率损耗和 ， ８
收 稿 日期 ：０ ２ ０ — ２ ２ １— ４ ０
作者简介 ： 胡安奎 （９ １ ） 男 ， １７ 一 ， 山东人 ， 工程师 ， 主要从事锅炉运行及维护的技术指导工作 。 ２６ ９
《 装备制造技术）ｏ ２ ２ １ 年第 ７ 期
线 Ｒ不变， 曲线 日平行下移 ， 达到调节风量 的目的。
图 １图 ２中曲线 （ 、 风道的阻力特性 ） 为在某一
风 门开度下 ， 管道的通风阻力和风量的关系 ， 曲线 Ｒ 和风压曲线 日的交点 Ａ即为风机运行的工作点。 如采用传统的调节方式 ， 转速不变 ， 而改变风 门 挡 板 的 开度 （ 改变 风 道 阻力 ）曲线 Ｒ发 生 变化 ， ， Ｑ减
变频器之前 的电路上 ， 加装 电度表进行计量 ， 在同等 锅炉负荷条件下 ， 、 炉变频与工频进行对 比。 ３ 甜 ＃ ３ ＃炉在不 同负荷 下 ，引风机 工频运行 电流为
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采用不同方法时电机的能耗示意图
1. 输出端风门控制时的电机的输入功率
2. 输入端风门控制时的电机的输入功率 3. 变频器调速时电机的输入功率
1.0
P1
4. 滑差调速控制时电机的输入功率
变频调速最节能
电 动 机 输 出0.50 功 率
1
2
P2
4
3
P3
(pu)
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计算范例--节能效果
年节能千瓦时 = 501,000-249,000 = 252,000
年节约电费 = 252,000*0.65=163,800元 （电费按 0.65元/小时计算）
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0 风量Q(pu) 0.5
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计算范例--命题
某风机由一台75KW电动机拖动，原由风门控制风 量。昼夜运行，每年运行时间约8000小时，其 中4000小时需风量85%，另4000小时需风量60%
。现进行节能改造，即将所有风门全开，由变
频器调节电机和风机的转速，从而调节风量。 取得的节能效果计算如下：
风机系统的风量调节方法 及其节能效果比较
风机系统特性曲线
曲线一为风门全部打开时管网压力与风
量关系曲线 曲线二为风机全速运行时压力与风量关 系曲线 二者的交点为风机系统的额定工作点 虚线与坐标轴所围的面积为额定工作状 态时的能耗，即电机的额定输出功率 1.0
风机满速运行曲线 R（额定点）
0.75
压 力 0.50 0.25 0.25 0.5
送风阻 抗曲线
P(pu)
0
0.75
风量Q(pu)
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调节风量和压力的方法
控制入口风门
控制出口挡板 调节风机转速
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控制入口或出口风门
相当于改变管网的阻抗特性
增大管网的阻力 初期投资少 控制简单 能量消耗在管网和风门中 虚线与坐标轴所围面积即为能耗值 随着风量的减少，风压增大，对管 1.0 压 力 r2 r1
R
0.50
送风阻 抗曲线
P(pu)
网有损害
造成能源浪费
0 风量Q(pu) 0.5
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Q2
Q1 1.0
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通过调节风机的转速改变流量
相当于改变风机的压力与流量的关系 不改变管网的阻抗特性 随着转速的降低，风机的特性曲线下移 随着转速的降低，风量减少 随着转速的降低，风压也减少 随着转速的降低，能耗大大降低 转速调节通过变频器实现 连续精确地调速，可精确地控制风量 1.0 压 力 0.50
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计算范例--风门控制
风门控制总能耗
= 75KW(85%流量）*91%*4000小时+
75KW(60%流量）*76%*4000小时 = 273,000+228,000千瓦时 = 501,000千瓦时
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计算范例--变频调速
使用变频器调节风机转速时电动机的耗电量 = 75KW*(85%流量）*61%*4000小时+ 75KW*(60%流量）*22%*4000小时 = 183,000+66,000 = 249,000千瓦时
送风阻 抗曲线 R
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0 风量Q(pu) 0.5 Q2
Q1 1.0
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风量、压力、转速、转矩之间的关系
Q=C1*n p=C2*T=C3*n2 P=T*n=C4*n3 Q---风量 p---压力 n---转速 T---转矩 P---轴功率 p---压力(Pa) effc---风机的效率 effb---传动装置的效率 P=Q*p/(effc*effb)*10-3 Q---风量(m3/s)