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关于水泵、风机变频调速的节能分析

更新时间:2011-08-05  浏览量: 2752

 

关于水泵、风机变频调速的节能分析

现在随着气候变暖,自然环境日趋恶劣。因此国家提出节能减排的发展策略,节能减排人人有责。尤其是像酒店,商场,工厂等,这些都是消耗比较大的企业。使用变频器能达到很好的节能效果,同时也为企业节省能源从而提高利润,很多变频器的使用商想了解使用变频器后能减少多少成本。以下是海南正光自动化科技有限公司为您提供风机、水泵变频调速的节能分析。

据不完全统计,全国风机、水泵、压缩机就有1500万台电动机,用电量占全国总发电量的4050%,这些电动机大多在低的电能利用率下运行,只要将这些电动机电能利用率提高1015%,全年可节电300亿kW以上。

根据火电设计规程SDJ-79规定,燃煤锅炉的送、引风机的风量裕度分别为5%5%10%,风压裕度分别为10%10%15%。设计过程中很难计算管网的阻力、并考虑到长期运行过程中发生的各种问题,通常总是把系统的最大风量和风压裕度作为选型的依据,但风机的型号和系列是有限的,往往选取不到合适的风机型号时就往上靠,裕度大于2030%比较常见。因此这些风机运行时,只有靠调节风门或风道挡板的开度来满足生产工艺对风量的要求。风机和水泵的机械特性均为平方转矩特性,水泵运行时,靠阀门的开度调节流量来满足供水要求,工况与风机相似,靠调节风门、风道档板或阀门的开度来调节风机风量,水泵流量的方法、称为节流调节,在节流调节过程中,风机或水泵固有特性不变、仅仅靠关小风门、挡板或阀门的开度,人为地增加管路的阻力,由此增大管路系统的损失,不利于风机,水泵的节能运行。

采用调速控制装置,通过改变风机水泵转速,从而改变风机风量,水泵流量以适应生产工艺的需要,这种调节方式称为风机水泵的调速控制。风机、水泵以调速控制方式运行能耗最省,综合效益最高。交流电机的调速方式有多种、变频调速是高效的最佳调速方案,它可以实现,风机水泵的无级调速,并可方便地组成闭环控制系统、实现恒压或恒流量控制。

一、风机水泵变频调速的节电原理:

如图示为离心风机水泵的风压、(水压)H-风量(流量)Q曲线特性图

 

n1-代表风机水泵 在额定转速运行时的特性;

n2-代表风机水泵降速运行在n2转速时的特性;

R1-代表风机水泵管路阻力最小时的阻力特性;

R2-代表风机水泵管路阻力增大到某一数组时的阻力特性。

风机水泵在管路特性曲R1工作时,工况点为A,其流量压力分别为Q1、H1,此时风机水泵所需的功率正比于H1Q1的乘积,即正比于AH1OQ1的面积。由于工艺要求需减小风量(流量)到Q2,实际上通过增加管网管阻,使风机水泵的工作点移到R2上的B点,风压(水压)增大到H2,这时风机水泵所需的功率正比H2Q2的面积,即近比广BH2OQ2的面积。显然风机水泵所需的功率增大了。这种调节方式控制虽然简单、但功率消耗大,不利于节能,是以高运行成本换取简单控制方式。

若采用变频调速,风机水泵转速由n1下降到n2,这时工作点由A点移到C点,流量仍是Q2,压力由H1降到H3,这时变频调速后风机(水泵)所需的功率正比于H3Q2的乘积,即正比于CH3OQ2的面积,由图可见功率的减少是明显的。

二、风机水泵节能的计算:

风机水泵流量变化量,如前所述,采用变频调速是节电之有效的措施。根据GB12497对电机经济济运行管理的规定有如下的计算公式。

采用档板调节流量对应电动机输入功率P1V与流量Q的关系为:

P1V≈[0.45+0.55(Q/QN)2]P1e                         1

式中:P1e——额定流量时电动机输入功率(kW)。

QN——额定流量

三、应用实例:

某水泥厂机立窑离心风机245KW,电机4极、实际用风量为0.60.7,准备改造为变频器驱动,估算节电率和投资回收期。

Q/QN=0.65,由(2)式

由(1)式P1V=0.45+0.55(0.65)2245

=0.6428×245=157(KW)

采取风门调节风量时风机所需的轴功率为157kW,变频器调速器调风量时相对调节风门调风量的节电率为0.6。

年节电量,每年按300天计算。

24×306×157×60%=678240KWh≈67.8(万kWh

年节电费(电价0.40/kWh

0.4×678240=27万元

投资回收期:

投资回收期=设备投资总额(年节电费()

          =18÷27=0.67(年)=8(个月)

由此可判定,该水泥厂机立窑离心风机采用变频器驱动后,年节电量67.8kWh,年节电费27万元,投资回收期8个月,技术经济效益可观。

该水泥厂订购了一台变频调速柜、内装森兰BT40S250kW变频器一台,另有空开、熔断器、电表、指示灯等,价值18万元。投入运行后,变频器频率调到35Hz左右满足机窑立风量要求,这时电动机电流210A左右,变频器输电压、298V,实际输出功率为

P=√3 IVCOφ4=3×210×298×0.9≈97.5kW

与理论计算值157×0.6=94.2kW基本吻合。

通过以上分析可以看出,风机水泵采用变频器调速后,节电效果是明显的,此外,机械的转速降低后,机械的磨损减少,使用寿命延长了,间接经济效益也很可观。

如果您想改造为用变频器控制,海南正光自动化将为您提供最优质的服务,为您节省更多的成本,让您的企业腾飞发展,望前来洽谈。

 

 

mily: 宋体; mso-font-kerning: 0pt">35Hz左右满足机窑立风量要求,这时电动机电流210A左右,变频器输电压、298V,实际输出功率为

P=√3 IVCOφ4=3×210×298×0.9≈97.5kW

与理论计算值157×0.6=94.2kW基本吻合。

通过以上分析可以看出,风机水泵采用变频器调速后,节电效果是明显的,此外,机械的转速降低后,机械的磨损减少,使用寿命延长了,间接经济效益也很可观。

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