1 、風(fēng)機(jī)水泵控制設(shè)備現(xiàn)狀
在各種工業(yè)用風(fēng)機(jī)、水泵中，如鍋爐鼓、引風(fēng)機(jī)、深井、離心泵等，大部分是額定功率運(yùn)行，風(fēng)機(jī)流量的設(shè)計(jì)均以最大風(fēng)量需求來設(shè)計(jì)，其調(diào)整方式采用檔板，風(fēng)門、回流、起停電機(jī)等方式控制，無法形成閉環(huán)控制，也很少考慮省電。水泵流量的設(shè)計(jì)同樣為最大流量，壓力的調(diào)控方式只能通過控制閥門的大小、電機(jī)的啟停等方法。電氣控制采用直接或 Y-△啟動(dòng)，不能改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，無法具有軟啟動(dòng)的功能，機(jī)械沖擊大，傳動(dòng)系統(tǒng)壽命短，震動(dòng)及噪聲大，功率因數(shù)較低等是其主要的難點(diǎn)。
2 、變頻調(diào)速的節(jié)能意義
風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載多是根據(jù)滿負(fù)荷工作需用量來選型，實(shí)際應(yīng)用中大部分時(shí)間并非工作于滿負(fù)荷狀態(tài)。采用負(fù)載是一種最科學(xué)的控制方法，利用變頻器內(nèi)置PID調(diào)節(jié)軟件，直接調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速保持恒定的水壓、風(fēng)壓，從而滿足系統(tǒng)要求的壓力。當(dāng)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速的 80%運(yùn)行時(shí)，理論上其消耗的功率為額定功率的 (80 % ) 3 ，即51.2%，去除機(jī)械損耗、電機(jī)銅、鐵損等影響。也接近40%，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)恒壓控制，節(jié)能效率將進(jìn)一步提高。由于變頻器可實(shí)現(xiàn)大的電動(dòng)機(jī)的軟停、軟起，避免了啟動(dòng)時(shí)的電壓沖擊，減少電動(dòng)機(jī)故障率，延長(zhǎng)使用壽命，同時(shí)也降低了對(duì)電網(wǎng)的容量要求和無功損耗。為達(dá)到節(jié)能的目的推廣使用已成為各地節(jié)能工作部門以及各單位節(jié)能工作的重點(diǎn)。因此，大力推廣變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)，不僅是當(dāng)前降耗的重要技術(shù)手段，而且也是方式轉(zhuǎn)變的必然要求。
3 、風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能原理
當(dāng)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?gòu)?n l 變?yōu)?n 2 時(shí)， Q 、 H 、 P 大致變化關(guān)系為：
Q 2 =Q 1 (n 2 /n 1 )
H 2 =H 1 (n 2 /n 1 ) 2
P 2 =P 1 (n 2 /n 1 ) 3
Q -風(fēng)量 ； H -風(fēng)壓 ； P- 風(fēng)機(jī)功率
由上式可知風(fēng)機(jī) ( 或水泵 ) 流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，而軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。因而，理想情況下有如下關(guān)系：
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；流量(%) |
；轉(zhuǎn)速(%) |
；壓力(揚(yáng)程)(%) |
；功率(%) |
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；100 |
；100 |
；100 |
；100 |
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；90 |
；90 |
；87 |
；72.9 |
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；80 |
；80 |
；64 |
；51.2 |
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；70 |
；70 |
；49 |
；34.3 |
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；60 |
；60 |
；36 |
；21.6 |
|
；50 |
；50 |
；25 |
；12.5 |
1)、由上表可見：當(dāng)需求流量下降時(shí)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速可以節(jié)約大量能源。例如：當(dāng)流量需求減少一半時(shí)，如通過變頻調(diào)速，則理論上講，僅需額定功率的 12.5% ，即可節(jié)約 87.5 %的能源。如采用傳統(tǒng)的擋板方式調(diào)節(jié)風(fēng)量，雖然也可相應(yīng)，但節(jié)約效果與變頻相比，則有天壤之別。
目前絕大多數(shù)鍋爐燃燒控制系統(tǒng)中的風(fēng)量調(diào)節(jié)都是通過調(diào)節(jié)風(fēng)門擋板實(shí)現(xiàn)的，這種風(fēng)量調(diào)節(jié)方式不但使風(fēng)機(jī)的效率降低，也使很多能量白白消耗在擋板上。為節(jié)約電能，提高鍋爐燃燒控制水平，增加經(jīng)濟(jì)效益，采用取代低效高能耗的風(fēng)門擋板，已成為各的重點(diǎn)。
2)、節(jié)能效果計(jì)算
(1) 現(xiàn)有鼓風(fēng)機(jī)一臺(tái)，配用 18.5KW 風(fēng)機(jī)。風(fēng)量在80 % -30 %之間變化，設(shè)電機(jī)全速供風(fēng)量為 Qn 空載損耗為0.1(Y 0 ≈cosnt) 每天總供風(fēng)量為 60%Qn ，則全速 P p =(18.5-18.5×0.1)kw=16.65kw
A 、變頻時(shí)：
P m2 =(1.85+(60%) 3 )×16.65kw=5.45kw
節(jié)約的功率： P j =(16.65-5.45)kw=11.2kw
B 、如果電費(fèi)按 0.7 元/kwh 計(jì)算，每年節(jié)約的電費(fèi)：
11.2kw×24h×365×0.7 元/kwh=68678 元 =6.86 萬元
(2) 現(xiàn)有引風(fēng)機(jī)一臺(tái)，配用 45KW 電機(jī)，風(fēng)量在 90% -70%之間變化，設(shè)電機(jī)全速供風(fēng)量為 Qn 空載損耗為 0.1(Y 0 ≈cosnt) 每天總供風(fēng)量為 80%Q n ，則全速P p =(45-45×0.1)kw=40.5kw
A 、變頻時(shí)：
P m2 =(4.5+(80 % ) 3 ×40.5)kw=25.24kw ．
節(jié)約的功率： P j =(40.5-25.24)kw=15.26kw
B 、如果電費(fèi)按 0.7 元 /kwh 計(jì)算，每年節(jié)約的電費(fèi)：
15.26kw×24h×365×0.7 元 /kwh=93574 元 =9.36 萬元
(3) 每年總節(jié)約的電費(fèi)： 9.36+6.86=16.22 萬元
由以上估算情況可知，七個(gè)月可收回投資。
4、功能與特點(diǎn)
(1) 采用的轉(zhuǎn)速，取消擋板調(diào)節(jié)，降低了設(shè)備的故障率，節(jié)電效果顯著。
(2) 采用變頻器控制電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動(dòng)，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，避免了對(duì)電網(wǎng)的沖擊。
(3) 電機(jī)將在低于額定轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下運(yùn)行，減少了噪音對(duì)環(huán)境的影響。
(4) 具有過載、過壓、過流、欠壓、電源缺相等自動(dòng)保護(hù)功能。
(5) 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)靈活多樣，可手動(dòng)控制也可完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，且可與鍋爐其他自控裝置進(jìn)行電氣連鎖，實(shí)現(xiàn)鍋爐的自動(dòng)保護(hù)及計(jì)算機(jī)控制，不會(huì)因事故影響生產(chǎn)。
(6) 安裝時(shí)可不破壞原有的配電設(shè)施及環(huán)境，不影響生產(chǎn)。
(7) 只需調(diào)節(jié)電位器旋鈕即可調(diào)整風(fēng)量，操作方便。
北京中天是位于北京中關(guān)村的高新技術(shù)企業(yè)，是國(guó)內(nèi)最早從事開發(fā)和節(jié)能改造工程的專業(yè)公司，并入選中國(guó)節(jié)能產(chǎn)業(yè)前五強(qiáng)。公司自成立以來，一直致力于電能管理技術(shù)與設(shè)備的研究開發(fā)工作，通過自主研發(fā)及國(guó)內(nèi)外同行的，目前公司已發(fā)展成為一家在國(guó)內(nèi)獨(dú)具優(yōu)勢(shì)的專業(yè)用電管理設(shè)備制造商和專業(yè)提供商。
（轉(zhuǎn)載）
