风机泵类变频节能原理浅探析

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。

采用变频器驱动具有很高的节能空间。目前许多国家均已指定流量压力控制必须采用变频调速装置取代传统方式，中国国家能源法第29条第二款也明确规定风机泵类负载应该采用电力电子调速。

变频调速节能装置的节能原理

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、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COS Ф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，COSФ1，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。

3、软启动节能

由于电机为直接启动或Y/D启动，启动电流等于（４-7）倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。

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

空冷风机变频原理及故障分析

空冷风机变频原理及故障分析山西漳山发电有限责任公司刘铉关键词: 直接空冷系统变频器控制回路故障分析摘要: 本文分析了直接空冷系统风机变频技术的原理，同时对应用过程中存在的问题和解决方法进行了介绍，并提供了一些经验和建议一、直接空冷系统概述目前我国火力发电厂多采用水冷技术,面对越来越紧迫的水资源缺乏问题,新建大型火力发电厂都在利用直接空冷技术代替传统的湿冷技术，直接空气系统是利用空气直接冷却汽轮机排汽，汽轮机排汽经布置在空冷岛顶部的散热器后，在散热器下部轴流风机的冷却风作用下，压力降低，温度下降，凝结成水回到凝结水箱中，未凝结的蒸汽和空气从散热器顶部由真空泵抽走，避免在运行中空冷凝汽器内部的某些区域形成死区，导致换热效果降低以及冬季冻结。空冷技术的核心在于控制汽轮机背压，由于火力发电是一个十分复杂的能量转换过程，汽轮机背压受多种因素影响，变化复杂，因此直接空冷机组多采用变频技术来控制轴流风机转速，达到调节汽轮机背压的目的。二、空冷风机变频原理分析变频器分为交一交和交一直一交两种形式。交一交变频器可将工频交流直接变换成频率、电压均可控制的交流，又称直接式变频器，而交一直一交变频器则是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再把直流变换成频率、电压均可控制的交流，又称间接式变频器。我公司采用的空冷风机变频器属于间接式变频器，其原理如图2-1所示，由主回路(包括整流器、中间直流环节、逆变器)和控制回路组成，分述如下: 图2-1 变频器结构原理图

1、整流器：功率整流器是一个半控式桥式电路，它对三相交流电源电压进行整流并产生恒定的直流传输线电压Vd，如图2-2 图2-2 整流器前后波形整流器下部的一个串联的电阻器通过一个二极管与电源端连接，它是一个预充电装置，能够防止浪涌电流。 2、中间直流环节：由于逆变器的负载为异步电动机，属于感性负载，无论电动机处于电动或发电制动状态，其功率因数总不会为1。因此，在中间直流环节和电动机之间总会有无功功率的交换。这种无功能量要靠中间直流环节的储能元件电容器来缓冲，它可以使得整流器输出电压变的平滑。在整流器和中间电路之间安装的输入轭流圈，其作用是使线电流变的平滑，减少系统的混乱，另外，为了保证安全，在直流传输中还安装有一个高速熔断器。 3、逆变器：逆变器通常由六个大功率晶体管及相应的六个反并联的二极管来完成，这里问题的关键是何时控制六个晶体管的导通，才能得到我们所需要的U.V.W 输出。我们姑且将六只晶体管分为U.V .W 三相，对每一相的上下两只晶体管分别称为该相的上臂和下臂。很显然，对于每一相的上下两臂是不能同时导通的，不然，不仅不能得到电机定子所需电压，而且还会出现直流环节的两极直接短路导通，将引发事故(称为直通现象)，这是千万应该避免的。其中与功率管反并联的六只二极管，称为续流二极管。因电动机的绕组是电感性的，其电流具有无功分量，它们为无功分量返回直流电源时提供通路。另外，当同一相的上下两臂处于交替切换时，为防止直通现象，在某一段时间内.物理上要求两管均处于截至状态，因而只有另两相中的两只管工作，也不时地需要续流二极管提供续流通路。在保证不直通的情况下，假设我们按以下的规律来控制晶体管导通: T1.T6.T5 T1.T6.T2 T1.T3.T2 T4.T3.T2 T4.T3.T5 T4.T6.T5 我们来分析在一个周期内，线电压Uuv.U vw.U wu的波形。在一个周期内画出各个管子的工作状态如图2-3所示。

风机水泵节能分析

风机水泵节能分析 LH-300型节电装置，是我公司研制生产的具有国内领先水平的最新一代中低压电动设备专用节电产品，它是目前独具特色的高智能化节电装置，可广泛用于水泵、风机、电机、制冷机、空压机、注塑机、中央空调系统等电动设备。该产品是集国际先进的可编程技术、变频技术、智能化控制技术为一体，采用专门设计的节电控制软件和节能波形，自动调节电动设备的供电参数并进行优化控制，使系统始终保持在最佳经济运行状态，最大限度的节约电能，从而达到减少电费开支的目的。 1、节电原理：当电动设备处于空载、半载、轻载、满载、超载时，通过主板控制系统，根据负载的工作状态，变频调速动态调整供给电动设备的电压、电流、有功量、无功量、频率、功率、功率因数等达到转距与负载精确匹配，使电动设备保持在最佳、最经济的运行状态。 2、设备保护 1）、节电装置本身具有软启动功能，能使电机在设置好的V/F曲线上平滑调速和起制动，保持V/F比值基本不变，这样在相当小的电流下也能达到高启动转距，保持设备正常启动，启动电流的降低，可以消除高启动电流对设备的冲击，使齿轮和传动带平稳运转，延长其使用寿命。 2）、节电装置具有完善的故障诊断系统和保护功能，其内部设有电子过热过载继电器能根据节电装置输出电流/频率时间的模拟来监视电动机的缺相、过压、过流、过载及过热，及时停止节电装置输出，保护电动机免遭过热烧毁。 3）、节电装置对电源方面的过压、欠压、缺相等进行检测并显示，可帮助维修人员及时找到故障点。 4）、可通过对载波频率的设置，有效的减少电机噪声，减少电机漏电流。 3、节电装置带有市电（正常用电，非节电状态）和节电的转换装置，当节电状态出现故障时，将开关打到市电状态，生产设备仍可正常运转，对生产不会产生影响。低压风机水泵节能装置的节能原理 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％，转速下降到原转速的1/2时，其耗电量为6.875KW，省电87.5％. 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，使用节电装置后，由于节电装置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。 3、软启动节能由于电机为直接启动或Y/D启动，启动电流等于(4-7)倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用节能装置后，利用变频技术的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。系统特点： 1．输入功率因数高，在整个速度范围内典型值为95%或更高，电流谐波少，无须功率因数补偿/谐波抑制装置 2．输出阶梯正弦PWM波形，无须输出滤波装置，可接普通电机，对电缆、电机绝缘无损害，电机谐波少，减少轴承、叶片的机械震动，输出线可以长达100米 3．标准操作面板配置或LED屏操作界面 4．功率电路模块化设计，如果需要，可在数分钟内更换损坏的模块，维护简单 5．完整的故障检测电路，精确的故障报警保护

风机水泵变频节能计算

■风机水泵工作特性风机水泵特性： H=H0-(H0-1)*Q2 H－扬程 Q－流量 H0－流量为0 时的扬程管网阻力： R＝KQ2 R－管网阻力 K－管网阻尼系数 Q－流量注：上述变量均采用标准值，以额定值为基准，数值为1 表示实际值等于额定值风机水泵轴功率P： P= KpQH/ηb P－轴功率 Q－流量； H－压力； ηb－风机水泵效率； Kp－计算常数；流量、压力、功率与转速的关系： Q1/Q2 = n1/n2; H1/H2 =（n1/n2）2; P1/P2 =（n1/n2）3 ■变阀控制变阀调节就是利用改变管道阀门的开度，来调节泵与风机的流量。变阀调节时，泵或风机的功率基本不变，泵或风机的性能曲线不变，而管道阻力特性曲线发生变化，泵或风机的性能曲线与新的管道阻力特性曲线的交点处就是新的工作点。 ■变频控制变频调节就是利用改变性能曲线方法来改变工作点，变速调节中没有附加阻力，是比较理想的一种调节方法。通过变频器改变电源的工作频率，从而实现对交流电机的无级调速。泵和风机采用变速调节时，其效率几乎不变，流量随转速按一次方规律变化，而轴功率按三次方规律变化。同时采用变频调节，可以降低泵和风机的噪声，减轻磨损，延长使用寿命。 ■节能计算示例假设电动机的效率＝98% IPER 高压变频器的效率=97%（含变压器）额定风量时的风机轴功力：1000kW 风机特性：风量Q 为0 时，扬程H 为标么值，以额定值为基准) ；设曲线特性为H=年运行时间为：8000 小时风机的运行模式为：风量100%，年运行时间的20% 风量70%，年运行时间的50% 风量50%，年运行时间的30% 变阀调节控制风量时假设P100 为100%风量的功耗，P70 为70%风量的功耗，P50 为50%风量的功耗 P100=1000/ = 1020kW P70=1000 x x = 860kW P50=1000 x x = 663kW

23冷却塔风机变频改造方案

冷却塔风机变频改造方案一、变频器的工作原理和节能分析 1.1 风机的特性风机是传送气体的机械设备，是把电动机的轴功率转变为流体的一种机械。风机电机输出的轴功率为: 图1中风机的压力与风量的关系曲线及扭矩与电机速度的关系曲线，充分说明了调节阀调节风量法与变频器控制的调节风量法的本质区别与节能效果。 (1) 电动机恒速运转，由调节阀控制风量

图1 风机的运行曲线如图1所示，调节阀门的开启度，R会变化。关紧阀门，管道阻力就增大。管道阻力由R1变到R2，风机的工作点由A点移到B点。在风量从Q1减少到Q4的同时，风压却从H1上升到H5，此时电机轴的功率从P1变化到P2。 (2) 变频器调节电机的速度来控制风量当风量由Q1变化到Q4时，便出现图上虚线所示的特性。达到Q4、H4所需的电机轴功率为P3，显然P2大于P3，其差值P2-P3就是电机调速控制所节约的功率。二、冷却塔系统变频改造过程 2.1 冷冻机组冷却循环水系统介绍: 冷冻机组的冷却循环水系统如图2所示。冷冻机组的冷却循环水系统主要由冷冻机组、冷却水泵、冷却塔组成。冷却水经冷却水泵加压后，送入冷冻机组的冷凝器，届时，由冷却水吸收制冷剂蒸气的热量，使制冷剂冷却、冷凝。冷却水带走制冷剂热

量后，被送入冷却塔，经布水器，通过冷却塔风机降温，降温后的冷却水通过出水管，流入冷却水泵，经加压后再送入冷冻机组的冷凝器。图2 冷冻机组冷却循环水系统图 2.2 冷却塔变频节能改造原理图3 冷却塔变频改造示意图三、变频器选择

由于风机负载为平方转矩类负载，因此变频器应选择V/F控制型通用变频器，日锋变频器为优化电压空间矢量型变频器，使用寿命高于同类产品，接近于零的故障率，性能价格比非常好，为变频器市场上最优越产品之一。四、总结冷却塔风机加装变频后具有以下优点: ·操作方便，安装简单; ·能进行无级调速，调速范围宽，精度高，适应性强。 ·节能效果非常明显; ·由于采用了变频控制，随着转速的下降，风压、风量也随之下降，使得冷却水的散失也下降，节约了水量。 ·由于用水量下降，水的硬度指标上升减慢，使得水处理的用药量减少; ·由于转速下降，减少了减速箱的磨损，延长了减速箱的寿命; 总之，冷却塔变频器控制系统的使用，使得厂房调温系统可靠性提高，安全性好，具有明显的节电效果。冷却塔是冷冻机组的冷却水最主要的热交换设备之一，它主要靠冷却塔风机对冷却水降温，风机过去是靠交流接触器直接启动控制，风机的转速是恒定的，不能调速，因此，风机的风量也是恒定的，不能调节。为了使冷冻机组进口冷却水温度保持在某个温度段之间，我们在冷却水泵的出口，即冷冻机组的冷却水进口管道上安装一个温度传感器，采集冷却水温度，通过给出一路模拟信号给变频器，经变频器自身的PID进行调节如图3所示，变频器给出适当的电压和频率给冷却塔电机调节冷却塔风机转速

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

变频水泵节能原理及分析

变频水泵节能原理及分析 Revised as of 23 November 2020

前言离心式水泵在我国当前的工农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，其流量和压力等控制对象大多采用管道阀门截流的调节方式。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。在电力能源越发短缺的今天，找寻并普及一种既经济又方便的水泵运行方式，对节能工作有着重大的意义。 1、离心式水泵工作特性离心式水泵工作原理离心式水泵是一种利用水的离心运动的抽水机械。由泵壳、叶轮、泵轴、泵架等组成。起动前应先往泵里灌满水，起动后旋转的叶轮带动泵里的水高速旋转，水作离心运动，向外甩出并被压入出水管。水被甩出后，叶轮附近的压强减小，在转轴附近就形成一个低压区。这里的压强比大气压低得多，外面的水就在大气压的作用下，冲开底阀从进水管进入泵内。冲进来的水在随叶轮高速旋转中又被甩出，并压入出水管。叶轮在动力机带动下不断高速旋转，水就源源不断地从低处被抽到高处。泵类负载特性分析为适应用户用水量的变化，调节出水流量，现通常采用两种方法来完成流量的连续调节。一种是利用控制阀或节流阀进行节流，以改变出水流量；另一种是泵的调速控制，调节泵的转速来改变出水流量。图1为水泵调速时的全扬程特性（H—Q）曲线。

图1 水泵调速时的H-Q曲线在上图中，曲线n0表示，管路中阀门开度不变时，水泵在额定转速下的扬程—流量曲线。R1表示水泵转速不变时，全扬程与流量之间的关系曲线，又称管阻特性曲线。H0为供水量Q接近0时，所需的扬程等于实际扬程，其物理意义是：如果全扬程小于实际扬程，系统将不能供水。由上图可知，水泵的扬程特性曲线和管网的管阻特性曲线有交叉点，这个点就是水泵工作时既满足扬程特性又满足管阻特性，供水系统工作于平衡状态，系统稳定运行。在使用管道阀门控制时，当流量要求从QA减小到QB，就必须减小阀门开度。这时供水管道的阻力变大，管阻特性曲线从R1移到R2，扬程则从HA上升到HB，运行工况点从A点移到B点。在使用水泵调速控制时，当流量要求从QA减小到QB，由于阀门开口度不变，管道的阻力曲线R不变，此时水泵的特性取决于其转速。如果把速度从n0降到n1，运行工况点则从A点移到C点，扬程从HA下降到HC。根据离心泵特性曲线公式：其中：P——为泵使用的工况点轴功率（KW）； Q——为使用工况点的水压或流量（m2/s）； H——为使用工况点的扬程（m）； ρ——为输出介质的密度（kg/m3）； η——为使用工况点的泵的效率（%）。由公式1，可得出在使用阀门调节时，水泵运行在B点的轴功率，和用转速调节时，水泵运行在C点的轴功率分别为：

风机高压变频调速改造及节能原理

风机高压变频调速改造及节能原理 2007-01-27 来源：减速机信息网浏览：611 [推荐朋友] [打印本稿] [字体：大小] 1 引言工业生产和产品加工制造业中，风机设备应用范围广泛；其电能消耗和诸如阀门、挡板相关设备节流损失以及维护、维修费用占到生产成本7%~25%，是一笔不小生产费用开支。经济改革不断深入，市场竞争不断加剧；节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品质量重要手段之一。目前，变频调速技术已经成为现代电力传动技术一个主要发展方向。它卓越调速性能、显著节电效果，改善现有设备运行工况，提高系统安全可靠性和设备利用率，延长设备使用寿命等优点应用领域不断扩大而到充分体现。 2 风机参数及特性 2.1 风机基本参数 (1) 风量Q—单位时间流过风机空气量(m3/s，m3/min，m3/h)； (2) 风压H—当空气流过风机时，风机给予每立方米空气总能量(kg·m)称为风机全压Ht(kg·m/m3)，其由静压Hs和动压Hd组成。即Ht=Hs+Hd； (3) 轴功率P—风机工作有效总功率，又称空气功率； (4) 效率η—风机轴上功率P损失掉部分功率后剩下风机内功率与风机轴上功率P 之比，称为风机效率。 2.2 风机相似理论风机流量，运行压力，轴功率这三个基本参数与转速间运算公式极其复杂，同时风机类负荷随环境变化参数也随之变化，工程中一般风机运行曲线，进行大致参数运算，称之为风机相似理论： Q/Qo=n/no H/Ho=(n/n0o)2(ρ/ρo) P/P0=(n/no)3(ρ/ρo) 式中：Q—风机流量； H—风机全压； n—转速； ρ—介质密度； P—轴功率。风量Q与电机转速n成正比，Q∝n；风压H与电机转速n平方成正比，H∝n2；轴功

变频调速器的节能节电技术原理及其应用技术

变频调速器的节能节电技术原理及其应用技术什么叫变频调速技术，它是一种以改变电机频率和改变电压来达到电机调速目的的技术。大家都知道，目前，无论哪种机械调速，都是通过电机来实现的。从大范围来分，电机有直流电机和交流电机。过去的调速，多数用直流电机，由于直流机调速容易实现。但直流机固有的缺点：滑环和碳刷要经常拆换，给人们带来太大的麻烦。因此有人就想，如果把可靠简单的笼式交流电机用来调速那该多好！因而就出现了定子调速、变极调速、滑差调速、转子串电阻调速、串极调速、液力偶和调速等交流调速方式。当然也出现了滑差电机、绕线式电机、同步机、这些都是交流电机。到20世纪80年代，由于电力电子技术、微电子技术和信息技术的发展，才出现了对交流机来说最好的变频调速技术，它一出现就以其优异的性能逐步取代其它交流电机调速方式，乃至直流电机调速，而成为电气传动的中枢。因而说变频调速是时代的产物，只有在技术高度发展的今天，才能实现。为什么说它是基于电力电子、微电子、信息技术发展的产物？一是它的逆变部分都基于电流很大、电压很高的SCR、GTR、IGBT、GTO、MCT等电力电子器件来完成的。什么叫逆变：就是直流变交流（DC－AC）那么交流变直流就叫整流（AC －DC）。二是它的控制部分和负载状态的检测是由CPU（32位计算机）来完成，这是微电子器件发展的结果。三是内置4－20mA 接口和RS485 接口可以和仪表、DCS 相接，通过总线Profibus、Interbus 通讯。调速节能原理从二个方面来说明： 1、风机水泵的节电原理就是用调速控制代替挡风板或节流阀控制风流量，这是一个节电的有效途径。在用档风板控制额定风量Q1=100%输出时，则轴功率N1与面积AH1 OQ1成正比，若风量减半Q2 =50%输出时，则轴功率N2与面积BH2 OQ2成正比，它比N1减少不多，这是因为需要克服档风板阻力增大风压所致。如果采用调速控制同样风量减半输出时，转数由n1降至n2，按风机参数比例定律画出n2时的特性曲线，C点为新的工矿点，这时轴功率N2与面积CH3OQ2成正比，在满足同样风量Q2情况下，轴功能降低很多，节省的功率耗损△N与面积BH2H3C成正比，可见节电效果十分显著。 2、流体力学的观点流量∝转速，压力∝转速^2，轴功率∝转速^3，若转速下降20%，则功率下降到51.2% ；若转速下降50%，则轴功率下降到12.5% ，即使考虑调速装置本身的损耗等因素，节电也是相当可观的。为此，许多行业、如钢铁、有色、石油、石化、化工、纺织、机械、电力、建材、医药、煤炭、造纸、卷烟、酒店、自来水等行业都在许多设备中采用交流电机变频调速技术，产生节电及增产的效果，下面举几个例子：实例1、空调类负载

水泵变频运行分析

水泵变频运行的图解分析方法作者：变频器世界 1 引言水泵采用变频调速可以达到很好的节能效果，这在同行业中已经有很多人写了大量的论文进行论述。但其结果却有很多不尽人意的地方，有很多结论甚至是错误的和无法解释清楚的，本文以简易的图解分析法来进行进一步的解释和分析。 2 水泵变频运行分析的误区 2.1 有很多人在水泵变频运行的分析中都习惯引用风机水泵中的比例定律流量比例定律Q1/Q2=n1/n2 扬程比例定律H1/H2=(n1/n2)2 轴功率比例定律P1/P2=(n1/n2)3 并由此得出结论：水泵的流量与转速成正比，水泵的扬程与转速的平方成正比，水泵的输出功率与转速的3次方成正比。以上结论确实是由风机和水泵的比例定律中引导出来的，但是却无法解释如下问题： (1) 为什么水泵变频运行时频率在30~35Hz以上时才出水？ (2) 为什么水泵在不出水时电流和功率极小，一旦出水时电流和功率会有一个突跳，然后才随着转速的升高而升高？ 2.2 绘制水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线很多人绘制出水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线如图1所示。图1 水泵的特性曲线图1中，水泵在工频运行的特性曲线为F1，额定工作点为A，额定流量QA，额定扬程HA，管网理想阻力曲线R1=KQ与流量Q成正比。采用节流调节时的实际管网阻力曲线R2，工

作点为B，流量QB，扬程HB。采用变频调速且没有节流的特性曲线F2，理想工作点为C，流量QC，扬程HC;这里QB=QC。按图1中所示曲线，要想用调速的方法将流量降到零，必须将变频器的频率也降到零，但这与实际情况是不相符的。实际水泵变频调速时，频率降到30~35Hz以下时就不出水了，流量已经降到零。 2.3 变频泵与工频泵并联变频泵与工频泵并联运行时，由于工频泵出口压力大，变频泵出口压力小，因此怀疑变频泵是否会不出水？是否工频泵的水会向变频泵倒灌？ 3 以上分析的误区 (1) 相似定律确实是风机水泵在理论分析当中的一条很重要的定律，它表明相似泵(或风机)在相似工况下运行时，对应各参数之相互关系的计算公式。而比例定律是相似定律作为特例演变而来的。即两台完全相同的泵在相同的工况条件下，输送相同的流体，且泵的直径和输送流体的密度不变，仅仅转速不同时，水泵的流量、扬程和功率与转速之间的关系。 (2) 在风机单机运行时，风门挡板不变且温度和密度不变时，管网阻力只与风机的流量有关，阻力系数为常数。因此其运行工况与标准工况相同，可以应用比例定律。但在风机并联运行时，由于出口风压受其它风机的风压的影响，出口流量也与总流量不同，造成工况变化，因此比例定律已经不再适用了。 (3) 相似定律在引风机中，如果挡板不变但介质温度和密度发生了变化时，作为特例，其形式也发生了变化，与上述比例定律不同，必须进行温度或密度的修正。 (4) 在水泵方面，比例定律仅适用于水泵的出水口和进水口之间没有高度差，即没有净扬程的情况。比如在没有落差的同一水平面上远距离输水，水泵的输出扬程(压力)仅用来克服管道的阻力，在这种情况下，当转速降到零时，扬程(压力)也降到零，流量也正好降到零，这是理想的水泵运行工况。图1中工作点A和C就完全适合这种工况，可以使用比例定律。 (5) 但实际水泵运行工况不可能达到理想工况，水泵的出水口和进水口之间是有高度差的，有时还很大。在水泵并联运行时，水泵的出水口压力还要受到其它水泵运行压力的影响。并联运行的泵要想出水，水其扬程必须大于其他水泵当时的压力。水泵出口流量并不是总管网流量，总管网流量为所有运行的水泵的流量和。由于管网总流量增大和阻力增大，因此并联运行的水泵扬程更高，工况发生变化，因此比例定律在此也不再适用。 4 单台水泵变频运行的图解分析 (1) 单台水泵变频运行分析的关键，在于水泵进出口水位的高度差，也就是水泵的净扬程H0。水泵的扬程只有大于净扬程时才能出水。因此管网阻力曲线的起始点就是该净扬程的高度，见图2。

风机变频节能改造案例

风机变频节能改造案例一、森兰变频恒压供风系统节能原理 1、恒压供风变频调速系统原理说明：图中风机是输出环节，转速由变频器控制，实现变风量恒压控制。变频器接受PID调节器的信号对风机进行速度控制，控制器综合给定信号与反馈信号后，经PID调节，向变频器输出运转频率指令。压力传感器监测风口压力，并将其转换为控制其可接受的模拟信号，进行调节。 2、系统工作原理变频调速恒压供风控制终极通过调节风机转速实现的,风机是供风的执行单元。通过调速能实现风压恒定是由风机特性决定的，风机特性见下图所示。图中，横坐标为风机风量Q，纵坐标为压力P。EA 为恒压线，n1、n2……nn是不同转速下的风量—压力特性。可见，在转速n1下，假如控制阀门的开度使风量从QA减少到QB，压力将沿n1曲线到达B点，很显然减少风量的同时进步了压力。假如转速由n1到n2，风量将QA减少到QC，而压力不变，由此可见，在一定范围，可以保持风压恒定的条件下，可以通过改变转速来调节风量，并且不改变风压。这种特性表明，调节风机转速，改变出风压力，改变风量，使压力稳定在恒压线上，就可以完成恒压供风。二、250KW风机变频节能改造方案及功能 1、贵厂风机运行目前现状现有风机一台，配套电机为250KW一台，工作电压380V，电流

460A，现采用阀门调节，控制供风风量、压力。这种调节方式既不方便，又浪费大量的电能，很轻易造成阀门及风机的损坏。我公司经过多年对化工、轮胎行业的水泵、风机等设备的节能改造，积累了丰富的经验，具有雄厚的技术实力。 2、改造方案现采用一台280KW森兰变频器控制一台250KW风机。 3、系统功能 A.风压任意设定，风压稳定且无波动 B.软启动软停机，对电网无冲击，无需电力增容 C.延长风机机械寿命 D.缺相，欠压，过流，过载，过热及堵转保护 E.节约电能，投资回收快三、供风风机运用变频节能分析 1、现行实际运行功率(I实=350A) P运=√3UICOSω=√3×380×350×0.85=196kw W=196×320×24=1505280kwh 注：按一年320天运行计算 2、转速自动控制节能 A理论基础因风机属于典型的平方转矩负载类型，所以其功率(轴功率)，转矩(压力)，转速(风量)满足以下关系(相似定理)：

变频原理

变频原理变频主要是靠非线性器件来实现的一种线性频率变换过程。非线性器件可以采用二极管，也可以采用三极管，通常多用三极管，因为三极管变频电路兼有变频和放大作用。利用管实现变频的原理电路如图所示。当高频载波信号u S和高频等幅振荡信号u L 同时加到三极管的发射结（相当于一个二极管）上时，利用发射结特性的非线性便会产生许多频率成分，经三极管进行放大、再由集电极电路中的LC谐振回路选频，因回路调谐在预先设计好的差频即中频f P = f L - f S上，故只有差频分量能有效地输出，这就是三极管变频的过程。设：调幅电压为式中本机振荡高频等幅电压为：。当u S和u L同时作用于混频管时，并适当调节该管的工作点，使其工作在非线性区，则该管的集电极电流i C同样符合式GS0901关系，将u S和u L代入并展开，便得知i C中含有角频率为ωL、2ωL、ωS、2ωS、(ωL +ωS)， (ωL -ωS)等交流分量。若使调谐回路谐振在（ωL -ωS）上，则从混频器输出的差频（中频）调幅信号电压为：式中：Z0为谐振回路阻抗。由上式可见，中频电压的幅度与高频电压幅值的一次方成正比，说明中频信号包络线与高频信号包络线是一致的，只是改变了载波频率，而调制规律并没有改变。关于变频调速给水的基本原理目前，变频调速生活给水在建筑给水中应用越来越广，其主要原因是： 1.变频调速给水的供水压力可调，可以方便地满足各种供水压力的需要。在设计阶段可以降低对供水压力计算准确度的要求，因为随时可以方便地改变供水压力。但在选泵时应注意，泵的扬程宜大一些，因为变频调速其最大压力受水泵限制。最低使用压力也不应太小，因为水泵不允许在低扬程大流量下长期超负荷工作，否则应加大变频器和水泵电机的容量，以防止发生过载。 2.目前，变频器技术已很成熟，在市场上有很多国内外品牌的变频器，这为变频调速

空压机变频节能及余热回收方案

节能项目方案设计 1空压机变频节能改造 1.1企业空压机系统基本情况介绍某某科技（深圳）有限公司共有五台空气压缩机，其中三台用于A栋厂房，两台螺杆式空压机37kW、型号：OGFD37；一台活塞式空压机15kW、型号：AW19008。供A栋厂房冲压车间、自动组装机以及研发部门用气。另外两台螺杆式空压机22kW、型号：OGFD22，供C栋厂房注塑车间、机加工车间、组装、包装车间用气。 1.2空压机变频节能改造分析一：原空压机系统工况的问题分析 1.主电机虽然以星-角降压起动，但起动时的电流仍然很大，会影响电网的稳定及其它用电设备的运行安全。 2.主电机时常空载运行，属非经济运行，电能浪费最为严重。 3.主电机工频运行致使空压机运行时噪音很大。 4.主电机工频起动设备的冲击大，电机轴承的磨损大，所以对设备的维护量大。空压机节能改造的必要性：鉴于以上对空压机的原理说明以及目前的工况分析，我们认为对空压机的节能降噪改造是必要的，这样不仅能够节约大量的运行费用，降低生产成本，同时还可以降低空压机运行时产生的噪音，减少设备维护费用。二：螺杆式空压机的工作原理介绍单螺杆空压机空气压缩机工作原理，如图1所示为单螺杆空气

压缩机的结构原理图。螺杆式空气压缩机的工作过程分为吸气、密封及输送、压缩、排气四个过程。当螺杆在壳体内转动时，螺杆与壳体的齿沟相互啮合，空气由进气口吸入，同时也吸入机油，由于齿沟啮合面转动将吸入的油气密封并向排气口输送；在输送过程中齿沟啮合间隙逐渐变小，油气受到压缩；当齿沟啮合面旋转至壳体排气口时，较高压力的油气混合气体排出机体。图1 单螺杆空气压缩机原理图三：压缩气供气系统组成及空压机控制原理 ⑴、压缩气供气系统组成工厂空气压缩气供气系统一般由空气压缩机、过滤器、储气罐、干燥机、管路、阀门和用气设备组成。如图2所示为压缩气供气系统组成示意图。

风机变频节能改造技术方案

低压风机变频节能改造技术方案（初稿）编制：高龙审核：日期： 2012 年 12 月 25 日

目录第一章公司简介 (2) 第二章行业背景分析 (3) 第三章系统方案 (4) 一、现场工况分析 (4) 二、设备选型 (5) 三、方案论述 (7) 第四章节能直接效益分析 (8) 第五章使用变频器的间接效益 (12) 第六章 GD200系列变频器简介 (13) 第七章质量保证及服务承诺 (14)

第一章公司简介深圳市英威腾电气股份有限公司，立足电气传动、工业控制领域，为全球用户提供专业化产品和服务，2010年在深交所A股上市，股票代码：002334。现设有国内办事处30多个，海外办事处2个，拥有海内外经销合作伙伴上百家，用户遍布全球50多个国家和地区。目前英威腾主要产品有高、中、低压通用及各行业专用变频器、交流伺服系统、制动单元、能量回馈单元等。产品在市政、建材、塑胶、油田、机械、化工、冶金、纺织、印刷、机床、矿山等行业广泛应用。英威腾是国家级高新技术企业，拥有深圳市唯一的“变频器工程技术研究开发中心”。英威腾变频器产品包括低压CHA/CHV/CHE/CHF/GD各行业专用系列、中压660V/1140V系列、高压CHH （3KV/6KV/10KV）系列等，功率范围涵盖0.4～8000kW，满足不同行业不同场合的各种变频控制应用需求。成熟矢量控制技术、各行业专用变频控制技术的掌握以及国际领先四象限控制技术的突破使英威腾的发展持续领先，成为中国变频器行业的领导者。高性能交流伺服系统的开发与成功应用标志着英威腾向运动控制领域的拓展与延伸。英威腾大楼研发部门测试部门生产车间

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。

变频器的节电原理

变频器的节电原理常常听人说变频器能省电，说的人多了也就接受了，但一直没弄懂变频器为什么能省电，同时又能省多少，是高频省的多还是低频省的多？有用户还有如下几个疑问： a、如果两个一模一样的电机都工作在50HZ的工频状态下，一个使用变频器，一个没有，同时转速和扭矩都在电机的额定状态下，那么变频器还能省电吗?能省多少呢? b、如果这两个电机的扭矩没有达到电机的额定扭矩状态下工作(频率，转速还是一样50HZ)，有变频器的那个能省多少电? c、同样的条件，空载状态下能省多少，这三种状态下哪个省的更多? 爱德利变频器答：变频器可以省电这是不可磨灭的事实，在某些情况下可以节电40%以上，但是某些情况还会比不接变频器浪费! 变频器是通过轻负载降压实现节能的，拖动转距负载由于转速没有多大变化，即便是降低电压，也不会很多，所以节能很微弱，但是用在风机环境就不同了，当需要较小的风量时刻，电机会降低速度，我们知道风机的耗能跟转速的1.7次方成正比，所以电机的转距会急剧下降，节能效果明显。如果我们用在油井上，就会因为在返程使用制动电阻白白浪费很多电能反而更废电。当然，如果环境要求必须调速，变频器节能效果还是比较明显的。不调速的场合变频器不会省电，只能改善功率因数。 1、如果两个一模一样的电机都工作在50HZ的工频状态下，一个使用变频器，一个没有，同时转速和扭矩都在电机的额定状态下，那么变频器还能省电吗?能省多少呢? 答：对于这种情况，变频器只能改善功率因数，并不能节省电力。 2、如果这两个电机的扭矩没有达到电机的额定扭矩状态下工作(频率，转速还是一样50HZ)，有变频器的那个能省多少电? 答：如果使用了自动节能运行，这个时刻变频器能降压运行，可以节省部分电能，但是节电不明显。 3、同样的条件，空载状态下能省多少，这三种状态下哪个省的更多? 答：拖动型负载空载状态也节省不了多大的电能。比如关于“闭环控制”如是说。我认为有讨论的空间。文中的闭环概念太狭义了。闭环控制不仅仅是转速传感器反馈才算数。矢量控制时的频率控制就是闭环控制，而且是装置内部的闭环控制，V/F控制才属于开环控制，另外还有温度、压力、流量等等物理量的PID调节器反馈控制，都是闭环控制的范畴。而且都是可以通过变频器调节实现的。不应该将闭环控制概念解释得那么窄。

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。