一、变频调速的节能意义

　　风机水泵类负载多是根据满负荷工作需用量来选型，实际应用中大部分时间并非工作于满负荷状态，由于交流电机调速很困难。常用挡风板、回流阀或开/停机时间，来调节风量或流量，同时大电机在工频状态下频繁开/停比较困难，电力冲击较大，势必造成电能损耗和开/停机时的电流冲击。采用变频器直接控制风机、泵类负载是一种最科学的控制方法，当电机在额定转速的80%运行时，理论上其消耗的功率为额定功率的（80%）3，即51.2%，去除机械损耗电机铜、铁损等影响。节能效率也接近40%，同时也可以实现闭环恒压控制，节能效率将进一步提高。由于变频器可实现大的电动机的软停、软起，避免了启动时的电压冲击，减少电动机故障率，延长使用寿命，同时也降低了对电网的容量要求和无功损耗。为达到节能目的推广使用变频器已成为各地节能工作部门以及各单位节能工作的重点。

　　一、风机的节能
　　风扇、鼓风机典型的风量-压力特性如图一所示。通常调节风量和压力的方法有两种：

　　（1） 控制输出或输入端的风门。

　　（2） 控制旋转速度。

　　为采用第一种方法时的特性。管道的节流阻力改变时，可以得到所需的送风特性。采用这种方式的优点是，初投资少、控制简单。

所示为采用不同的调节方法时电机的输入功率、轴输出η功率（即风机轴功率）与风量的关系曲线。采用不同的调节方法，电机的输入功率（即电源应提供的功率）也不同。图中比较了输出端风门控制、输入端风门控制、电磁转差调速电动机调速控制和采用变频调速控制的电动机的输入功率（即电源提供的功率）与风量之间的互相关系。最下面的一条曲线为调速控制时风机所需的轴输入功率，即电机的轴输出功率 。其中输出 端风门控制因其耗能大，通常很少采用，风门控制一般均在输入端进行。图5表示输入端风门控制、电磁转差调速电机调速控制以及变频调速控制方式下将风量调至0.5时的节电情况。图中画斜线部分的面积表示风量调节到些0.5（pu）时节电量。变频调速的情况，所需电源功率仅为全风量的12.5%。当然这是理想情况下得到的结果。

近年来，出于节能的迫切需要，加之采用变频装置容易操作，并可以实现高功能化，因而采用变频器驱动的方案开始逐步取代风门控制的方案。图三示出了高速情况下风机的运行特性。各图中（pu）均表示标么值。

 

采用调速方法节能的原理是基于风量、压力、转速、转矩之间的关系，这些关系是 Q∝n p∝T∝n² P∝Tn∝n³ （Q—风量 p—风压n—转速 T—转矩 P—轴功率 ）
风机的风量与转速的1次方成正比，压力与转速的2次方成正比，而轴功率与转速的3次方成正比。

　　轴功率的实际值（kW）由下式给出：P=Qp/ηcηb×10ˉ³
(Q--风量 p--风量 ηc—风扇鼓风机的效率 ηb—传动装置效率,直接传动为一)

 

所示为采用不同的调节方法时电机的输入功率、轴输出η功率（即风机轴功率）与风量的关系曲线。采用不同的调节方法，电机的输入功率（即电源应提供的功率）也不同。图中比较了输出端风门控制、输入端风门控制、电磁转差调速电动机调速控制和采用变频调速控制的电动机的输入功率（即电源提供的功率）与风量之间的互相关系。最下面的一条曲线为调速控制时风机所需的轴输入功率，即电机的轴输出功率 。其中输出 端风门控制因其耗能大，通常很少采用，风门控制一般均在输入端进行。图5表示输入端风门控制、电磁转差调速电机调速控制以及变频调速控制方式下将风量调至0.5时的节电情况。图中画斜线部分的面积表示风量调节到些0.5（pu）时节电量。变频调速的情况，所需电源功率仅为全风量的12.5%。当然这是理想情况下得到的结果。

 

二、工业引风机改造项目

　　引风机机一台，功率30KW。

　　改造要求：变频器后可实现电动机的软停、软起，电动机转速连续可调。

　　三、改造方案

　　根据技术要求，本方案采用变频调速技术，可根据生产需要人工可随时在现场、也可在电气控制室控制，只需点动升降速按钮或调节电位器即可调节风机转速。系统可随时随意改变引风量，以适应的变化，保持风机的正常经济运 
行，达到稳定控制、方便操作、节约能源的目的。

　　四、节能效果计算

　　一、设风机一台，配用30kw电机，实际工作中风量12小时是全速另外12小时是只需30%。假设风量在100%—30%之间变化，设电机全速供风量为Qn空载损耗为0.1(Y0≈cosnt)。每天总供风量为65%Qn则全速Pp=(30－30×0.1)kw=27kw。

　　1、变频时只需功率
P m 2=(30×0.1+(65%)³×27)kw=10.4kw
节约的功率：Pj=(27－10.4)kw=16.6kw

　　2、如果电费按0.6元/kw小时计算，每年节约的电费：
16.6kw×24h×365×0.6元/kwh=139968元=8.7万元
由以上估算情况可知，半年内轻易可收回投资。

　　四、该方案优点：

1．采用变频器控制电机的转速，实现了电机的软启动，避免了对电网的冲击，降低了设备的故障率，延长了设备的使用寿命，节电效果显著。
2．电机将在低于额定转速的状态下运行，减少了噪声对环境的影响。
3．具有过载、过压、过流、欠压、电源缺相等自动保护功能及声光报警功能。
4．本方案运转状态灵活多样，可完全实现自动控制，且可与其它自控装置进行电气联锁，实现的自动保护及计算机控制。