风机变频流量计算
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。
风机常用计算公式
风机常用计算公式风机是一种用于压缩和输送气体的机械，从能量观点来看，它是把原动机的机械能量转变为气体能量的一种机械。
风机分类及用途：按作用原理分类透平式风机--通过旋转叶片压缩输送气体的风机。
容积式风机—用改变气体容积的方法压缩及输送气体机械。
按气流运动方向分类离心式风机—气流轴向驶入风机叶轮后，在离心力作用下被压缩，主要沿径向流动。
轴流式风机—气流轴向驶入旋转叶片通道，由于叶片与气体相互作用，气体被压缩后近似在园柱型表面上沿轴线方向流动。
混流式风机—气体与主轴成某一角度的方向进入旋转叶道，近似沿锥面流动。
横流式风机—气体横贯旋转叶道，而受到叶片作用升高压力。
按生产压力的高低分类(以绝对压力计算)通风机—排气压力低于112700Pa；鼓风机—排气压力在112700Pa~343000Pa之间；压缩机—排气压力高于343000Pa以上；通风机高低压相应分类如下(在标准状态下)低压离心通风机：全压P≤1000Pa中压离心通风机：全压P=1000~5000Pa高压离心通风机：全压P=5000~30000Pa低压轴流通风机：全压P≤500Pa高压轴流通风机：全压P=500~5000Pa一般通风机全称表示方法型式和品种组成表示方法压力:离心通风机的压力指升压（相对于大气的压力）,即气体在风机内压力的升高值或者该风机进出口处气体压力之差。
它有静压、动压、全压之分。
性能参数指全压（等于风机出口与进口总压之差）,其单位常用Pa、KPa、mH2O、mmH2O等。
流量:单位时间内流过风机的气体容积,又称风量。
常用Q来表示,常用单位是;m3/s、m3/min、m3/h（秒、分、小时）。
(有时候也用到“质量流量”即单位时间内流过风机的气体质量,这个时候需要考虑风机进口的气体密度,与气体成份,当地大气压,气体温度,进口压力有密切影响,需经换算才能得到习惯的“气体流量”。
转速：风机转子旋转速度。
常以n来表示、其单位用r/min(r表示转速，min表示分钟)。
变频技术在风机、泵类负载节能中的应用
变频技术在风机、泵类负载节能中的应用摘要：本文通过变频调速在风机、水泵类设备上的应用，阐述了风机、水泵变频调速的节能原理。
介绍了风机、水泵负载对变频器的性能要求。
关键词：变频器；风机、水泵；节能；0.前言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。
造成这种状况的主要原因是：风机、水泵等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输出功率大量的能源消耗在挡板、阀门地截流过程中。
由于风机、水泵类大多为平方转矩负载，轴功率与转速成立方关系，所以当风机、水泵转速下降时，消耗的功率也大大下降，因此节能潜力非常大，最有效的节能措施就是采用变频调速器来调节流量、风量，应用变频器节电率为20％～50％，而且通常在设计中，用户水泵电机设计的容量比实际需要高出很多，存在“大马拉小车”的现象，效率低下，造成电能的大量浪费。
因此推广交流变频调速装置效益显著。
1.变频调速节能原理1.1变频节能由流体力学可知，P（功率）=Q（流量）×H（压力），流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比，如果风机、水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。
即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。
例如：一台水泵电机功率为55KW，当转速下降到原转速的4/5时，其耗电量为28.16KW，省电48.8％，当转速下降到原转速的1/2时，其耗电量为6.875KW，省电87.5％。
2.2 功率因数补偿节能无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，由公式P=S×COSФ，Q=S×SINФ，其中S－视在功率，P－有功功率，Q－无功功率，COSФ－功率因数，可知COSФ越大，有功功率P越大，普通水泵电机的功率因数在0.6-0.7之间，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，COSФ≈1，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。
风机水泵变频调速的节能运行原理
风机水泵变频调速的节能运行原理风机和水泵是典型的变转矩负载。
变转矩负载的特性是转矩随速度的上升而上升。
风机和水泵的电动机的轴功率P 与其流量（风量）Q ，扬程（压力）H 之间的关系式如下：P ∝Q×H ④当流量由Q 1变化到Q 2时，电动机的转速为N 1、N 2，Q 、H 、P 相对于转速的关系如下：Q 2＝Q 1×（N 2／N 1）H 2＝H 1×（N 2／N 1）2 ⑤ P 2＝P 1×（N 2／N 1）3而电动机的轴功率P 和转矩T 的关系为： T ∝P ／N 因此：T 2＝T 1×（N 2／N 1）2 ⑥由式⑤和式⑥可以看出，风机和水泵的电动机的轴功率（功率输出）与转速的3次方成正比，而转矩与转速的2次方成正比。
图6（a ）显示出了风机和水泵的扬程（压力）与风量（流量）的关系曲线，图6（b ）显示出转矩与电机速度的关系曲线：从图6中可以看出，在低速时，功率会有很大的下降。
由于风机或水泵运行于额定转速以上是恒功率调速，此时风机和水泵效率很低，机械磨损大，容易损坏电机。
从理论上讲，速度降低10％时会带来30％左右的功率下降，由于功率的大幅度降低，可获得显著的节能效果。
风机水泵在改用变频调速前，要根据实际工况首先取得设备运行的技术参数，进行改造前的一些必要的技术论证，计算是其中最为重要的一个环节，而节能估算又是论证计算中关系到用户是否体现经济效益的重要环节。
在节能方面的计算是无法非常精确的，这是由于实际工况中有许多无法精确预算的影响因素存在。
因此，只能称其为“节能估算”。
节能是指能量形式相互转换过程。
包括能量转换为功的过程中，H 2H 1转矩T 功率P 21转速 100%图6(a)图6(b)努力减少多余的能量消耗，即所谓“所费多于所当费，或所得少于所可得”的那部分能耗，而“当费”与“可得”的那部分是不能被节约的。
对于电力产生的消费来说，“可得”是指发电机应得到的发电效果，“当费”是指用电器（包括电动机）做功的耗效果。
风机常用计算公式(共10页)
风机(fēnɡ jī)常识-风机知识：风机是一种用于压缩和输送气体的机械(jīxiè)，从能量观点来看，它是把原动机的机械能量转变为气体能量的一种机械。
风机(fēnɡ jī)分类及用途：按作用原理(yuánlǐ)分类透平式风机--通过旋转叶片压缩输送气体的风机。
容积式风机—用改变气体容积的方法压缩及输送气体机械。
按气流运动方向分类离心式风机—气流轴向驶入风机叶轮后，在离心力作用下被压缩，主要沿径向流动。
轴流式风机—气流轴向驶入旋转叶片通道，由于叶片与气体相互作用，气体被压缩后近似在园柱型表面上沿轴线方向流动。
混流式风机—气体与主轴成某一角度的方向进入旋转叶道，近似沿锥面流动。
横流式风机—气体横贯旋转叶道，而受到叶片作用升高压力。
按生产压力的高低分类(以绝对压力计算)通风机—排气压力低于112700Pa；鼓风机—排气压力在112700Pa~343000Pa之间；压缩机—排气压力(yālì)高于343000Pa以上；通风机高低压相应分类(fēn lèi)如下(在标准状态下)低压(dīyā)离心通风机：全压P≤1000Pa中压离心(líxīn)通风机：全压P=1000~5000Pa高压离心通风机：全压P=5000~30000Pa低压轴流通风机：全压P≤500Pa高压轴流通风机：全压P=500~5000Pa一般通风机全称表示方法型式和品种组成表示方法压力:离心通风机的压力指升压（相对于大气的压力）,即气体在风机内压力的升高值或者该风机进出口处气体压力之差。
它有静压、动压、全压之分。
性能参数指全压（等于风机出口与进口总压之差）,其单位常用Pa、KPa、mH2O、mmH2O等。
流量:单位时间内流过风机的气体容积,又称风量。
常用Q来表示,常用单位是;m3/s、m3/min、m3/h（秒、分、小时）。
(有时候也用到“质量流量”即单位时间内流过风机的气体质量,这个时候需要考虑风机进口的气体密度,与气体成份,当地大气压,气体温度,进口压力有密切影响,需经换算才能得到习惯的“气体流量”。
风机功率与风量对照表
风机功率与风量对照表风机水泵类负载是典型的变转距负载，即风量与转速成正比，转距或风压与转速平方成正比，轴功率与转速立方成正比，故在低速运行时，负载转距非常小。
通常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，当采用电机直接方式，由于转速无法调节，常用挡风板、阀门来调节风量或流量，这样不仅造成能源的浪费而且由于过大的启动电流造成电网冲击和设备的震动和水锤现象。
采用变频调速器控制风机、泵类负载是一种理想的控制方法，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%）的三次方，即50%左右（理论依据：流量：q2/q1=n2/n1；扬程：h2/h1=(n2/n1)2；输入功率：p2/p1=(q2/q1)*(h2/h1)=(n2/n1)3；其中：q:流量，n:转速；h:扬程，p功率。
举例：当前转速下降到额定转速80%时，n2=0.8n，功率p2=0.8*0.8*0.8p=0。
512p，即当前速度下降到80%，所需要的功率只需要原来的51%。
风机的风压、风量、功率与转速的关系通风机的转速n可用转速表直接测量，其数值用每分钟多少转(转/分)来表示。
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，亦即，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，H，N的变化可按下式计算：Q/Q`=n/n` H/H`=(n/n`)2 N/N`=(n/n`)3。
(4)水泵和风机的功率计算及风量、风压的附加系数
①通风机(水泵)的机械效率(传动效率)：ηm=N/N m②通风机的(全压)效率或水泵的效率：η=N y/N=P·Q/N（风机）η=N y/N=γ·H·Q/N（水泵）③通风机(水泵)的电机功率：N m =K×N/ηm= K×N y/(η·ηm)= K×P·Q/(η·ηm) （风机）N m =K×N/ηm= K×N y/(η·ηm)= K×γ·H·Q/ (η·ηm)（水泵）④通风机或水泵的有效功率（轴出功率）：N y= P·Q=γ·H·Q（W）⑤通风机或水泵的轴功率（轴入功率）：N （W）⑥注意：以上公式中，通风机风量Q的单位为m3/h，电机容量安全系数K=1.15～1.55.7.2选择通风机时，应按下列因素确定：1、采用定转速通风机时，通风机的压力附加：10%～15%；通风机的风量附加：5%～10%；2、采用变频通风机时，通风机的压力应以系统计算的总压力损失作为额定风压，但风机电动机的功率应在计算值上再附加：15%～20%；3、除尘系统，风量附加：10%～15%（正压除尘器系统不计除尘器的漏风量）；风压附加：10%；4、排烟系统，风量附加：10%～20%；风压全压应满足最不利环路要求；5、风机的选用设计工况效率，不应低于风机最高效率的：90%；5.8.2风管漏风量应根据管道长短及其气密程度，按系统风量百分率计算。
一般送风系统漏风率宜采用：5%～10%；一般排风系统漏风率宜采用：5%～10%；除尘系统漏风率宜采用：10%～15%；5.8.3通风、除尘、空气调节系统各环路的压力损失应进行压力平衡计算。
各并联环路压力损失的相对差额，不宜超过下列数值：一般送风系统各并联环路压力损失相对差额，不宜超过15%；一般排风系统各并联环路压力损失相对差额，不宜超过15%；除尘系统各并联环路压力损失相对差额，不宜超过10%；。
风机变频节能计算
风机变频节能计算引言：随着能源资源的日益紧缺和环境污染的加剧，节能减排已经成为全球范围内的共同关注的议题。
在工业生产中，风机作为一种常见的动力设备，在电力消耗和节能方面具有重要意义。
本文将对风机变频节能进行详细探讨，并介绍风机节能计算的相关内容。
一、风机变频节能原理：理想的风机工作状态应该是按需提供所需风量和风压，但实际情况下，风机的负载变化往往会导致过量供风和能量浪费。
风机变频控制技术通过改变风机驱动电机的频率，实现对风机转速的调节，从而提供所需风量和风压。
这种调节能力可以达到最优风机工作状态，减少不必要的能量消耗，实现节能效果。
二、风机变频节能计算方法：1.风机性能曲线：风机性能曲线是风机输出风量和风压之间的关系图。
通过测量风机在不同转速下的输出风量和风压，可以得到风机性能曲线。
该曲线可以直观显示风机的工作状态和性能参数。
在风机变频控制中，根据实际需要选择合适的工作点，从而实现风机的节能运行。
2.节能潜力分析：风机节能潜力是指在实际运行中，通过风机变频控制技术实现的节能效果。
节能潜力的分析可以从两个方面入手：电能节约和运行成本节约。
（1）电能节约：通过变频控制，可以减少电动机的运行频率，降低电能消耗。
具体的电能节约计算方法是：根据风机的负载率、变频控制前后的平均电能消耗，计算节能百分比。
例如，风机原始工作频率为50Hz时，电能消耗为1000W，变频后降至45Hz时，电能消耗为800W，则节能百分比为（1000-800）/1000*100%=20%。
（2）运行成本节约：风机的运行成本主要包括电能消耗、维护成本和停机损失。
通过风机变频控制，可以降低电能消耗，减少维护频率，缩短停机时间，从而实现运行成本的节约。
具体的运行成本节约计算方法是：根据风机的负载率、变频控制前后的运行成本，计算节约的运行成本。
例如，风机原始工作频率为50Hz时，运行成本为100元/小时，变频后降至45Hz时，运行成本为80元/小时，则节约的运行成本为（100-80）*运行时间。
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这有一台变频风机，想知道其在不同频率下的风量，理论值即可不知这样计算可否，
因变频电机转速时n=60*频率/电极对数，
通过公式可知不同频率下的转速；
再因风机流量与转速成正比关系即流量
Q1/Q2=n1/n2,Q为流量n为转速。
这样就可求得不同频率下风机的风量。
1、电机转速730r/min,属于6极。
频率在28Hz时转速为
n1=60×28÷6=280r/min
Q1/Q2=n1/n2
Q1=n1/n2*Q2=280÷730×120000=46027m3/h.
变频器的变频调速是通过调节频率实现的，工频情况下的频率是50Hz，如果使用的频率是40Hz，也就是频率下降至0.8，
则电机转速下降至原额定转速的0.8，下降的幅度与频率下降的幅度成一次方程式关系，也就是所谓的线性关系，
而且风机的风量下降也为额定风量的0.8。
但风机的风压下降比例则变化大了，成二次方比例下降，即风压下降为0.8x0.8=0.64，风压会变为额定风压的0.64，下降了0.36。
至于输出功率，则成三次方比例关系，即0.8x0.8x0.8=0.512，下降了0.488.。
2、电机转速730r/min,属于6极。
频率在28Hz时转速为
n1=28÷50×730=409r/min
Q1/Q2=n1/n2
Q1=n1/n2*Q2=409÷730×124820=69933m3/h
2、电机转速730r/min,属于6极。
频率在49Hz时转速为
n1=49÷50×730=715r/min
Q1/Q2=n1/n2
Q1=n1/n2*Q2=715÷730×124820=122255m3/h。