三、風(fēng)機、水泵節(jié)能－－－－-變頻控制

　　機電設(shè)備配合設(shè)計原則：電機的最大功率必須滿足負載下的機械功率和轉(zhuǎn)矩，對于不同的負載，最大值并非時時刻刻都發(fā)生、負載的變化是非線性的，而電機的輸出功率卻是恒定的，這就意味著在非最大負載時電機輸出了相當(dāng)一部分多余功率，電能也就白白浪費掉了。風(fēng)機、水泵類就是較典型例子。

　　風(fēng)機、水泵類風(fēng)量和流量的控制在過去很少采用轉(zhuǎn)速控制方式，基本上都是由鼠籠型異步電動機拖動，進行恒速運轉(zhuǎn)，當(dāng)需要改變風(fēng)量或流量時，事實上都采用調(diào)節(jié)擋風(fēng)板或節(jié)流閥。這種控制雖然簡單易行，能滿足流量要求，但對電機來講，從節(jié)省能源的角度來看是非常不經(jīng)濟的。生產(chǎn)中很容易檢測出來。

　　這類設(shè)備一般都是長時間運行，甚至很久不停機。在實際檢測中發(fā)現(xiàn)，除在極短時間流量最大值外，近90％時間運行在中等或較低負荷狀態(tài)，總用電量至少有40％以上被浪費掉。采用變頻調(diào)速控制，對風(fēng)機、水泵類機械進行轉(zhuǎn)速控制來調(diào)節(jié)流量的方法，對節(jié)約能源，提高經(jīng)濟效益具有非常重要意義。

    四、風(fēng)機、水泵的節(jié)能方法

　　從流量控制原理上講，風(fēng)機、水泵的結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。

　　1、具體測試某工廠爐底風(fēng)機散熱控制系統(tǒng)，冶煉爐根據(jù)不同材料、需要不同的爐底冷卻溫度，設(shè)計滿足最大冷卻風(fēng)量設(shè)計為四臺18.5KW4極葉輪式風(fēng)機，全功率運轉(zhuǎn)，但用最大冷卻風(fēng)量的概率極低。冶煉常用幾種材料，四臺風(fēng)機對開風(fēng)量過大；對開兩臺時，達不到冷卻要求；對開一對再側(cè)開一臺，冷卻不均、無法滿足工藝要求；原設(shè)計4臺對開風(fēng)機靠調(diào)節(jié)擋風(fēng)板可滿足冷卻要求，但對電機來講，浪費電能。風(fēng)板全開時，運行電流24A，全關(guān)閉時22A，輸入功率從17.0KW—18.5KW變化，節(jié)電率不足8％。

　　針對這一特殊要求制定方案，對其中兩臺對開電機進行開環(huán)變頻調(diào)速控制，配合兩臺全速風(fēng)機，即滿足不同材料的溫控要求，又能節(jié)約電能。按照這一方案進行改造后，節(jié)電效果非常明顯。針對其中一種材料需固定頻率控制進行冷卻，幾個月才換一次，設(shè)定頻率在25—35之間，完全滿足冷卻要求。工頻下運行時一臺18.5KW風(fēng)機（經(jīng)變頻器輸出），每小時耗電為11.9度/小時，日耗電量為：285.6度/24小時。在正常運行時根據(jù)不同材料的溫度要求，設(shè)定頻率分別為：25Hz、30 Hz、35 Hz、40 Hz和45 Hz。運行測定參數(shù)如下：

　　需要指出的是：變頻器當(dāng)輸出頻率降低時，輸出電壓也相應(yīng)降低，輸入功率明顯減少，對應(yīng)頻率降低時電壓降低電機不會有溫升，若頻率不變時電壓降低至浮動電壓下限值時，電機就會有溫升。

　　2、水泵節(jié)電：同風(fēng)機原理很相近。以某酒店750TRT中央空調(diào)冷水機組水系統(tǒng)90KW冷凍泵和55KW冷卻泵為例：主機制冷是根據(jù)溫度的變化而工作，是非線性負荷，而水泵電機基本上是線性恒功率輸出。1臺55KW冷卻水泵靠調(diào)整閥門來改變流量，雖然能滿足主機運行要求，但對于電機來講節(jié)電意義不大，閥門的全開和全閉，電流從107A—97A之間變化，平均節(jié)電不足7％。通過改造采用溫度控制為主，壓力控制為鋪進行閉環(huán)變頻控制水泵電機，水泵電機平均節(jié)電率都在30％以上；90KW冷凍水泵電機靠調(diào)節(jié)閥門電流在163—148A之間變化，平均節(jié)電不足6％，經(jīng)閉環(huán)控制變頻調(diào)速改造后，節(jié)電率平均也在30％以上。為什么會有這么大節(jié)電空間呢，因為中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計時的最大容量是以人流、氣溫、空間散熱三項極限指標(biāo)為依據(jù)計算的（即人流最大、氣溫最高、空間散熱最差），平時出現(xiàn)這種情況的概率極低，從經(jīng)驗上講不到10%，空調(diào)系統(tǒng)大部分運行時間都在中、低負荷狀態(tài)，空調(diào)主機的負荷曲線是非線性的，而水系統(tǒng)的水泵負荷是線性恒功率的，以滿足主機的最大負荷為標(biāo)準(zhǔn)。這樣在主機非最大負荷時水泵就必然存在著電能浪費空間。通過變頻調(diào)速控制使水泵電機的負載曲線符合或接近空調(diào)主機的負載曲線。

　　3、高壓變頻控制傳動調(diào)速控制設(shè)備都是在3KV以上大容量電機，一般都在幾百KW到幾千KW，負載率大于0.5，節(jié)電效率較低壓變頻控制略低，在18—25%左右，電機容量大耗電也多，雖然節(jié)電率較低，但用電基數(shù)大，也是非?？捎^，高壓變頻設(shè)備技術(shù)復(fù)雜設(shè)備體積大，成本較高，操作必須專業(yè)技術(shù)人員，但整體效益還是很可觀的。

　　五、變頻控制技術(shù)的顯性和隱性效益及利弊分析

　　顯性效益就是指節(jié)電效益。變頻控制傳動調(diào)速對于負載性質(zhì)和負載率的不同，節(jié)電率也是不同，低壓變頻控制設(shè)備，一般負載率在0.5左右時，節(jié)電率在20—47％左右。比如定量泵注塑機、排污填水池電機、給氧風(fēng)機等等，空調(diào)水泵基本上平均節(jié)電率都在25—60％左右。低壓設(shè)備變頻調(diào)速改造投資少、見效快，投資回報期基本上在一年左右。

　　隱性效益主要體現(xiàn)：

　　1、實現(xiàn)了電機的軟啟軟停，消除電機啟動電流對電網(wǎng)的沖擊，減少了啟動電流的線路損耗；

　　2、消除了電機因啟停所產(chǎn)生的慣動量對設(shè)備的機械沖擊，大大降低了機械磨損，減少設(shè)備的維修，延長了設(shè)備的使用壽命；

　　3、空調(diào)水泵的軟啟、軟?？朔嗽瓉硗C時的水槌現(xiàn)象。

　　除上述的有利一面，同時也存在一些問題。任何事物都不是絕對的，都要辨證去看去分析，低壓變頻器輸出波型為脈沖形式，會產(chǎn)生一些干擾，實際運行中單臺干擾不嚴(yán)重，以30KW容量為例，干擾福射基本在10米之內(nèi)，在設(shè)計電路中加裝陷波電路或磁環(huán)或陷波線圈就可以將干擾減少到最少，一般使用時盡量遠離電腦等怕干擾設(shè)備，對于多臺集中安裝時安裝位置要盡量拉開距離，還需專門加裝陷波電路屏蔽接地，將干擾減少到最低。

　　高壓變頻設(shè)備干擾性很小，控制技術(shù)較高，輸出電壓波形近似正弦波形，但設(shè)備體積較大，安裝調(diào)試都比較復(fù)雜。

　　六、變頻技術(shù)目前市場應(yīng)用情況

　　經(jīng)市場調(diào)查，2000年前變頻器使用率不足10％，到二零零七年上半年增加超過35%，很多生產(chǎn)商生產(chǎn)的風(fēng)機、水泵類的電機控制系統(tǒng)都配裝了變頻啟動系統(tǒng)，說明這項節(jié)能技術(shù)越來越被人們所認識。隨著市場占有率的不斷提高，成本價格較前些年大幅下降。低壓變頻器分國產(chǎn)、合資、原裝三大種類，完全是一個通用的工控產(chǎn)品。合資產(chǎn)品相對價格低質(zhì)量好，性價比合理。從使用情況看，只要不超負荷運行，很少發(fā)生故障。從設(shè)計使用上看，節(jié)能改造設(shè)計水平參差不齊，要想將節(jié)能改造工程做好，需要專業(yè)技術(shù)人員把關(guān)。用電設(shè)備能否節(jié)電，不能不分情況一概而論，不是所有用電設(shè)備都有節(jié)電空間，具體情況必須具體分析，注意那些將某一特殊用電設(shè)備的節(jié)電率說成普遍的所有用電設(shè)備都能達到的情況出現(xiàn)。節(jié)電率在節(jié)電工程中是一項非常重要的指標(biāo)，但絕對不是唯一的指標(biāo)。工程改造前后電機的功率因數(shù)、溫升及效率等都是不可忽略的運行數(shù)據(jù)。不同的節(jié)電設(shè)備節(jié)電率、使用壽命、性能都有不同，要科學(xué)分析，科學(xué)運用。#p#分頁標(biāo)題#e#

　　我國工業(yè)技術(shù)雖然有了較大的發(fā)展，但目前仍是處于一個工業(yè)化中期社會，技術(shù)發(fā)展還不平衡，在很多企業(yè)生產(chǎn)中，表現(xiàn)出來最明顯的特征依舊是能源消耗多，生產(chǎn)效率較低，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊；能效比不高，陳、舊、老設(shè)備在國民生產(chǎn)中仍舊占較大的比重。變頻調(diào)速的應(yīng)用，就是要改造這些設(shè)備，以達到節(jié)約能源的目的。有國家、省、市政府的大力支持，有成熟的技術(shù)基礎(chǔ)理論，縱觀節(jié)能改造市場，潛力巨大。節(jié)約能源，保護環(huán)境，造福子孫，利國利民。