变频器在风机及泵类负载节能降耗中作用

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1、.现代工业自动化专题题目名称变频器在风机及泵类负载节能降耗中的作用学院自动化学院专业年级学　　号学生姓名授课教师2013年6月25日.页脚....变频器在风机及泵类负载节能降耗中的作用前提：节能减排作为扩大内需、稳定增长的重要结合点，政府已经采取措施支持扩大节能环保产品消费、加大节能环保领域投资力度。首先在节能家电方面，政府出台的财政补贴政策预计拉动4500亿元的节能家电消费需求，形成1170万吨标准煤的年节能能力；其次，在新能源和可再生能源方面，财政部将加大支持力度，显著提高新能源与可再生能源在中国能源消费中的比重，并且重点支持煤层气、页岩气等

2、非常规油气资源发展，争取尽早实现产业化；第三，新能源汽车也是今年财政政策关注的重点领域。当然，工业领域作为能耗的大户无疑是节能减排的重点，在供配电系统、变电设备、照明系统及电气设备中采取节能措施都是常见的做法，其中电气设备，尤以提高功率因数，减少无功损耗等方面为重。”摘　要:从理论上分析了风机、泵类负载的流量、转速、扬程与功率之间的关系,举例证明了应用变频调速器来改变风机流量比调节风门开度改变流量的方法节能降耗效果更显著。关键词:风机;水泵;变频调速;节能降耗;效果风机、水泵是工矿企业用量大、耗电多的通用机械,其用电量约占企业用电总量的40%以上

3、。风机、泵类负载多是根据满负荷工作量来选型,实际应用中大部分时间并非工作于满负荷状态。据统计,.页脚....风机、泵类负载运行效率经常在50%～70%。当生产工艺要求流量变化时,常用调节风门、闸门开度的方式来调节流量大小,以适应生产工矿要。大量电能消耗在挡板上,运行效率低,能源浪费严重。在工矿企业新建和改扩建项目中,如何应用新技术降低风机、泵类负载运行中的能量损耗,做好节能、节电工作,是科技人员的重要责任。理论1　节能分析风机、泵类具有相似的负载特性,均属于二次方转矩负载,从理论上讲具有以下特点:Q2/Q1=N2/N1H2/H1=(N2/N1)2

4、P2/P1=(N2/N1)3式中:Q1、Q2———流量,m3/s;　N1、N2———转速,r/min;　P1、P2———功率,kW;　H1、H2———扬程,m。从这三个公式中可以看出,风机、泵类负载的流量与转速成正比,扬程与转速的二次方成正比,功率与转速的三次方成正比。当流量需要改变时,只改变风门或闸门的开度,而电机保持恒速运转,所需功率降幅很小,工作效率低。如通过调节转速来控制,则所需功率以近似流量的三次方大幅度下降。下面以风机为例进行分析,图1所示为风机压力—风量特性曲线,其中曲线1为风机在额定转速(N1)下的自然工作特性,曲线2为风机在转速

5、(N2)下的工作特性;曲线3为自然压力—风量特性曲线,曲线4为改变风门开度来调节流量时的压力—风量特性曲线。曲线1与曲线3的交点A为自然工作点,.页脚....设A点的风量QA为100%,此时所需功率PA=HAQA。图1　风机压力—风量特性曲线当生产工艺要求风量减小时,调节风门开45　　　　　　　　　　　　煤炭加工与综合利用COALPROCESSING&COMPREHENSIVEUTILIZATION　　　　　　　　　　　　　No13,2007度,电机转速保持不变,风道压力增加,当流量减小到Q2(80%QA)时,风道压力增大到112HA,风机工作特

6、性由曲线3过渡到曲线4,系统由自然工作点A变到工作点B,此时所需功率PB=HBQ2=112HA×018QA=0196PA。可见风机输出轴功率随风量的减少仅降低了4%,大量能量损失在风门挡板上,风门也极易损坏,同时由于风道承受的压力加大,使机械设备容易损坏,产生跑漏风现象。如果采用变频调速,当风量减小时,调节电机转速到N2,风机工作特性由曲线1过渡到曲线2,系统由自然工作点A变到工作点C,此时所需功率PC=HCQ2=017HA×018QA=0156PA,降低了44%。可见当风量下降20%时,风机输出轴功率下降了44%,同时,随着转速的降低,风道压力

7、降低到017HA,系统运行性能稳定,安全高效,节能效果显著。图2所示为功率随风量变化的曲线,其中PD为调节风门开度控制流量的功率曲线,PZ为变频调速控制流量的功率曲线,.页脚....由图2可以看出,在所需风量相同的情况下,转速控制比风门控制消耗功率低,节电率高,以风量降低到80%QA为例,转速控制比风门控制增大的节电率为:(PB-PC)/PB×100%=(0196PA-0156PAPC)/0196PA×100%=41%由此可见,变频调速是风机、泵类负载节能降耗的最佳选择。图2　功率随风量变化曲线2　经济效益分析变频调速装置在国内各行业广泛应用,如

8、城市给排水、冶金、石化、煤炭等,节约了大量资源,降低了生产成本。例如,某煤矿主扇风机采用GAF3515-2111-1FB型轴流式通风机,