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風機泵類變頻節(jié)能工作原理是什么?

發(fā)布時間:

2010-10-17 08:00

我國的電動機用電量占全國發(fā)電量的60%~70%,風機、水泵設(shè)備年耗電量占全國電力消耗的1/3。造成這種狀況的主要原因是:風機、水泵等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風量和給水量,其輸出功率大量的能源消耗在擋板、閥門地截流過程中。由于風機、水泵類大多為平方轉(zhuǎn)矩負載,軸功率與轉(zhuǎn)速成立方關(guān)系,所以當風機、水泵轉(zhuǎn)速下降時,消耗的功率也大大下降,因此節(jié)能潛力非常大,最有效的節(jié)能措施就是采用變頻調(diào)速器來調(diào)節(jié)流量、風量,應用變頻器節(jié)電率為20%~50%,而且通常在設(shè)計中,用戶水泵電機設(shè)計的容量比實際需要高出很多,存在"大馬拉小車"的現(xiàn)象,效率低下,造成電能的大量浪費。因此推廣交流變頻調(diào)速裝置效益顯著。 

  采用變頻器驅(qū)動具有很高的節(jié)能空間。目前許多國家均已指定流量壓力控制必須采用變頻調(diào)速裝置取代傳統(tǒng)方式,中國國家能源法第29條第二款也明確規(guī)定風機泵類負載應該采用電力電子調(diào)速。

  變頻調(diào)速節(jié)能裝置的節(jié)能原理

  1、變頻節(jié)能

  由流體力學可知,P(功率)=Q(流量)╳H(壓力),流量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比,壓力H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比,功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比,如果水泵的效率一定,當要求調(diào)節(jié)流量下降時,轉(zhuǎn)速N可成比例的下降,而此時軸輸出功率P成立方關(guān)系下降。即水泵電機的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。例如:一臺水泵電機功率為55KW,當轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5時,其耗電量為28.16KW,省電48.8%,當轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的1/2時,其耗電量為6.875KW,省電87.5%。

  2、功率因數(shù)補償節(jié)能

  無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱,更主要的是功率因數(shù)的降低導致電網(wǎng)有功功率的降低,大量的無功電能消耗在線路當中,設(shè)備使用效率低下,浪費嚴重,由公式P=S╳COSФ,Q=S╳SINФ,其中S-視在功率,P-有功功率,Q-無功功率,COSФ-功率因數(shù),可知COSФ越大,有功功率P越大,普通水泵電機的功率因數(shù)在0.6-0.7之間,使用變頻調(diào)速裝置后,由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用,COSФ≈1,從而減少了無功損耗,增加了電網(wǎng)的有功功率。

  3、軟啟動節(jié)能

  由于電機為直接啟動或Y/D啟動,啟動電流等于(4-7)倍額定電流,這樣會對機電設(shè)備和供電電網(wǎng)造成嚴重的沖擊,而且還會對電網(wǎng)容量要求過高,啟動時產(chǎn)生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大,對設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后,利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始,最大值也不超過額定電流,減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求,延長了設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護費用。