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優利康變頻器應用于風機、水泵變頻調速 節能效果顯著

來源:本站  發布時間 : 2008-09-15

交流變頻調速是交流電動機調速方法中最理想的方案,采用變頻器對風機、水泵類機械進行調速來調節風量、流量的方法,對節約能源,提高經濟效益具有重要意義。但是,過去由于各種原因,如變頻器的價格、質量、容量等因素的約束,沒有得到廣泛應用。近年來隨著IC產業的迅猛發展,變頻器的價格大幅下降,可靠性增強,容量增大(已達到400KW),變頻器的使用已成倍增長。
目前,國內外許多電力拖動場合已將矢量控制的變頻器廣泛應用于通用機械、紡織、印染、造紙、軋鋼、化工等行業中交流電動機的無級調速,已明顯取得節能效果并滿足工藝和自動調速要求。但在風機、水泵應用領域仍沒有得到充分應用。其主要原因是對風機、水泵類負載可大量節能了解不夠。故此,我們將風機、水泵的節能原理和應用狀況向客戶介紹。
全國風機、水泵用電量占工業用電的60%以上,如果能在這個領域充分使用變頻器進行變頻無級調速,對我們發展加工制造業又嚴重缺電的國家,是興國之策。
風機,是傳送氣體裝置。水泵,是傳送水或其它液體的裝置。就其結構和工作原理而言,兩者基本相同。現先以風機為例加以說明。
采用優利康變頻器對風機進行控制,屬于減少空氣動力的節電方法,它和一般常用的調節風門控制風量的方法比較,具有明顯的節電效果。
由圖可以說明其節電原理:

圖中,曲線(1)為風機在恒定轉速n1下的風壓一風量(H―Q)特性,曲線(2) 為管網風阻特性(風門全開)。
假設風機工作在A點效率最高,此時風壓為H2,風量為Q1,軸功率N1與Q1、H2的乘積成正比,在圖中可用面積AH2OQ1表示。如果生產工藝要求,風量需要從Q1減至Q2,這時用調節風門的方法相當于增加管網阻力,使管網阻力特性變到曲線(3),系統由原來的工況點A變到新的工況點B運行。從圖中看出,風壓反而增加,軸功率與面積BH1OQ2成正比。顯然,軸功率下降不大。如果采用變頻器調速控制方式,風機轉速由n1降到 n2,根據風機參數的比例定律,畫出在轉速n2風量(Q―H)特性,如曲線(4)所示。可見在滿足同樣風量Q2的情況下,風壓H3大幅度降低,功率N3隨著顯著減少,用面積CH3OQ2表示。節省的功率△N=(H1-H3)×Q2,用面積BH1H3C表示。顯然,節能的經濟效果是十分明顯的。
由流體力學可知,風量與轉速的一次方成正比,風壓H與轉速的平方成正比,軸功率N與轉速的三次方成正比。采用變頻器進行調速,當風量下降到80%時,轉速也下降到80%,而軸功率N將下降到額定功率的51.2%,如果風量下降到60%,軸功率N可下降到額定功率的21.6%,當然還需要考慮由于轉速降低會引起的效率降低及附加控制裝置的效率影響等.即使這樣,這個節能數字也是很可觀的,因此在裝有風機水泵的機械中,采用轉速控制方式來調節風量或流量,在節能上是個有效的方法。
同理,水泵的節能原理由下圖說明:
許多用泵場合都需在維持恒壓的情況下改變給水量(流量Q)從左圖可知:當流量Q1降至Q2若不改變水泵轉速,揚程將升至B工作點,其功率可用H2*Q2來計算,對應面積BH20Q2。原A工作點功率Q1*HT圖上面積AHTOQ1,兩者所耗功率變化不大,如果我們降低轉速至(2)即可節能Q2*H2-Q2*HT=Q2(H2-HT),圖DBH2HT的面積即是節能值。再如流量變至Q3若仍以額定轉速運行,所需功率Q3*H1,浪費能量為FCH1HT.
與風機節能原理相同水泵電機輸出功率正比于轉速三次方關系,用變頻器進行調速,流量下降,可保持恒壓HT 若轉速下降至額定轉速的80%,軸功率下降至額定功率的51.2%,流量下降至Q3,若使揚程恒定,可使轉速下降到額定轉速的70%,此時 軸功率是額定值的34.3%,節能達65.7%,經濟效益十分明顯。
下面舉例說明優利康變頻器應用在鍋爐采暖系統上的節能效果。
10T蒸汽鍋爐所用電機容量如下:
引風機:55KW 鼓風機:18.5KW
爐 排:1.5KW 給水泵:11KW (一用一備)
本變頻控制柜可保證在供熱鍋爐正常工作的基礎上,同時達到節電、節煤以及環保的目的。
電機總容量=55+18.5+1.5+11=86KW
本鍋爐視為即供暖和供空調及24小時 供熱水的條件下每天工作24小時、每月30天,本變頻控制柜在起爐高額區和恒溫運行區的綜合節電率約在35%左右,由此: 一、每月節電總量=86KW×35%×24×30=21672度
按每度電以0.75元計算,則:
10T爐的節電資金:0.75×21672度 =16,254 元/每月 
二、每月用煤量約為750噸,按5%節能率計算:
1、 每月節煤量:750T×5%=37.5噸
現按每噸煤280元計算
2、 每月節煤資金:280元×37.5噸=10,500元
每月節電節煤總額:16,254 +10,500=26,754元
安裝10T鍋爐的鼓、引風、給水、爐排變頻設備和安裝監測儀表所需投入 220,000元,
收回投資時間:220,000元÷26,754=8.22月。
交流變頻調速是交流電動機調速方法中最理想的方案,采用變頻器對風機、水泵類機械進行調速來調節風量、流量的方法,對節約能源,提高經濟效益具有重要意義。但是,過去由于各種原因,如變頻器的價格、質量、容量等因素的約束,沒有得到廣泛應用。近年來隨著IC產業的迅猛發展,變頻器的價格大幅下降,可靠性增強,容量增大(已達到400KW),變頻器的使用已成倍增長。
目前,國內外許多電力拖動場合已將矢量控制的變頻器廣泛應用于通用機械、紡織、印染、造紙、軋鋼、化工等行業中交流電動機的無級調速,已明顯取得節能效果并滿足工藝和自動調速要求。但在風機、水泵應用領域仍沒有得到充分應用。其主要原因是對風機、水泵類負載可大量節能了解不夠。故此,我們將風機、水泵的節能原理和應用狀況向客戶介紹。
全國風機、水泵用電量占工業用電的60%以上,如果能在這個領域充分使用變頻器進行變頻無級調速,對我們發展加工制造業又嚴重缺電的國家,是興國之策。
風機,是傳送氣體裝置。水泵,是傳送水或其它液體的裝置。就其結構和工作原理而言,兩者基本相同。現先以風機為例加以說明。
采用優利康變頻器對風機進行控制,屬于減少空氣動力的節電方法,它和一般常用的調節風門控制風量的方法比較,具有明顯的節電效果。
由圖可以說明其節電原理:
圖中,曲線(1)為風機在恒定轉速n1下的風壓一風量(H―Q)特性,曲線(2) 為管網風阻特性(風門全開)。
假設風機工作在A點效率最高,此時風壓為H2,風量為Q1,軸功率N1與Q1、H2的乘積成正比,在圖中可用面積AH2OQ1表示。如果生產工藝要求,風量需要從Q1減至Q2,這時用調節風門的方法相當于增加管網阻力,使管網阻力特性變到曲線(3),系統由原來的工況點A變到新的工況點B運行。從圖中看出,風壓反而增加,軸功率與面積BH1OQ2成正比。顯然,軸功率下降不大。如果采用變頻器調速控制方式,風機轉速由n1降到 n2,根據風機參數的比例定律,畫出在轉速n2風量(Q―H)特性,如曲線(4)所示。可見在滿足同樣風量Q2的情況下,風壓H3大幅度降低,功率N3隨著顯著減少,用面積CH3OQ2表示。節省的功率△N=(H1-H3)×Q2,用面積BH1H3C表示。顯然,節能的經濟效果是十分明顯的。
由流體力學可知,風量與轉速的一次方成正比,風壓H與轉速的平方成正比,軸功率N與轉速的三次方成正比。采用變頻器進行調速,當風量下降到80%時,轉速也下降到80%,而軸功率N將下降到額定功率的51.2%,如果風量下降到60%,軸功率N可下降到額定功率的21.6%,當然還需要考慮由于轉速降低會引起的效率降低及附加控制裝置的效率影響等.即使這樣,這個節能數字也是很可觀的,因此在裝有風機水泵的機械中,采用轉速控制方式來調節風量或流量,在節能上是個有效的方法。
同理,水泵的節能原理由下圖說明:

許多用泵場合都需在維持恒壓的情況下改變給水量(流量Q)從左圖可知:當流量Q1降至Q2若不改變水泵轉速,揚程將升至B工作點,其功率可用H2*Q2來計算,對應面積BH20Q2。原A工作點功率Q1*HT圖上面積AHTOQ1,兩者所耗功率變化不大,如果我們降低轉速至(2)即可節能Q2*H2-Q2*HT=Q2(H2-HT),圖DBH2HT的面積即是節能值。再如流量變至Q3若仍以額定轉速運行,所需功率Q3*H1,浪費能量為FCH1HT.
與風機節能原理相同水泵電機輸出功率正比于轉速三次方關系,用變頻器進行調速,流量下降,可保持恒壓HT 若轉速下降至額定轉速的80%,軸功率下降至額定功率的51.2%,流量下降至Q3,若使揚程恒定,可使轉速下降到額定轉速的70%,此時 軸功率是額定值的34.3%,節能達65.7%,經濟效益十分明顯。
下面舉例說明優利康變頻器應用在鍋爐采暖系統上的節能效果。
10T蒸汽鍋爐所用電機容量如下:
引風機:55KW 鼓風機:18.5KW
爐 排:1.5KW 給水泵:11KW (一用一備)
本變頻控制柜可保證在供熱鍋爐正常工作的基礎上,同時達到節電、節煤以及環保的目的。
電機總容量=55+18.5+1.5+11=86KW
本鍋爐視為即供暖和供空調及24小時 供熱水的條件下每天工作24小時、每月30天,本變頻控制柜在起爐高額區和恒溫運行區的綜合節電率約在35%左右,由此: 一、每月節電總量=86KW×35%×24×30=21672度
按每度電以0.75元計算,則:
10T爐的節電資金:0.75×21672度 =16,254 元/每月 
二、每月用煤量約為750噸,按5%節能率計算:
1、 每月節煤量:750T×5%=37.5噸
現按每噸煤280元計算
2、 每月節煤資金:280元×37.5噸=10,500元
每月節電節煤總額:16,254 +10,500=26,754元
安裝10T鍋爐的鼓、引風、給水、爐排變頻設備和安裝監測儀表所需投入 220,000元,
收回投資時間:220,000元÷26,754=8.22月。

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