奧卓變頻器在風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)能改造中的應(yīng)用

來源：奧卓科技發(fā)布日期：2022-10-26

一、概述：

目前，企業(yè)之間的競爭日益加劇，生產(chǎn)成本的高低決定了企業(yè)在市場競爭中的地位。而能耗占生產(chǎn)成本的很大一部分，因此，降低生產(chǎn)過程中電能的浪費(fèi)就可以有效的降低成本。

風(fēng)機(jī)、水泵在國民經(jīng)濟(jì)各個部門的用電設(shè)備中占有重要地位，生產(chǎn)過程中，風(fēng)機(jī)、水泵被大量的用于工藝流程上。風(fēng)機(jī)、水泵的耗電量非常大，年耗電量約占全國用電總量的1/3，占工業(yè)用電總量的45%左右。傳統(tǒng)啟動方式啟動電流高，電流沖擊大，維護(hù)成本高；同時，用閥門、擋風(fēng)板等裝置來調(diào)節(jié)壓力、流量，功率因數(shù)低，造成了電能的大量浪費(fèi)?？梢姡禾岣唢L(fēng)機(jī)、水泵系統(tǒng)的效率對我國經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展具有重要意義。

隨著電力、電子技術(shù)的發(fā)展，變頻技術(shù)日趨成熟，變頻器被越來越多的用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。尤其被廣泛用于調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)、水泵的壓力和流量，不僅能很好的滿足生產(chǎn)工藝要求，減少電流沖擊，提高功率因數(shù)；并且具有顯著的節(jié)能效果。因此：變頻器成為風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載節(jié)能降耗的最佳、首選的電氣傳動方案。

二、變頻節(jié)能原理

由流體力學(xué)知識我們知道：風(fēng)機(jī)、水泵類設(shè)備屬于平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其流量Q、揚(yáng)程H、功率P與轉(zhuǎn)速N之間存在如下關(guān)系：

即：流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。

因此，只要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，就可以實(shí)現(xiàn)控制流量和壓力的目的。由于功率和轉(zhuǎn)速是三次方關(guān)系，轉(zhuǎn)速的降低可以引起功率的減小，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。例如：當(dāng)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速的80％運(yùn)行時，理論上其消耗的功率為額定功率的51．2％，去除機(jī)械損耗、電機(jī)銅損、鐵損以及變頻器自身的損耗等影響，節(jié)電效率也接近40％。同時由于電機(jī)運(yùn)行速度降低，機(jī)械轉(zhuǎn)動噪音也因此變小。

變頻調(diào)速系統(tǒng)以輸出壓力/流量作為控制對象，由變頻器、壓力傳感器、電機(jī)構(gòu)成的閉環(huán)恒壓控制系統(tǒng)，工作壓力值可由操作面板直接設(shè)置，現(xiàn)場壓力由壓力傳感器檢測，轉(zhuǎn)換成電信號后反饋給變頻器。變頻器通過其內(nèi)置PID進(jìn)行比較計(jì)算，從而調(diào)節(jié)其輸出頻率，達(dá)到恒壓供水和節(jié)能的目的。

三、應(yīng)用案例

例一：某電廠一臺75kW風(fēng)機(jī)，原由風(fēng)門控制風(fēng)量。晝夜運(yùn)行，每年運(yùn)行時間約8000小時，其中4000小時需風(fēng)量85%，另4000小時需風(fēng)量60%?，F(xiàn)進(jìn)行節(jié)能改造，即將所有風(fēng)門全開，由變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)風(fēng)量。節(jié)能效果計(jì)算如下：

1.風(fēng)門控制總能耗

= 75kW(85%流量) ×91%×4000小時+75kW(60%流量) ×76%×4000小時

= 273,000+228,000 kWh

= 501,000 kWh

2.使用變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速時電動機(jī)的耗電量

= 75kW×(85%流量）×61%×4000小時+75kW×(60%流量）×22%×4000小時

= 183,000+66,000

= 249,000 kWh

1年節(jié)能千瓦時= 501,000-249,000= 252,000 kWh

直接經(jīng)濟(jì)效益= 252,000×0.65=163,800元（電費(fèi)按0.65元/小時計(jì)算）

例二：某鋼廠一臺水泵，其額定功率是30kW，額定輸出流量為300GPM，額定轉(zhuǎn)速是2950轉(zhuǎn)，求出在輸出250GPM時，使用變頻調(diào)節(jié)比使用閥門調(diào)節(jié)，每年節(jié)省的電費(fèi)。（假如按這個流量每年運(yùn)行2000小時，泵的效率為0.75，每度電價(jià)格為0.8元。）

1.閥門控制：

軸功率：30 ×0.75=22.5kW

每年消耗軸功率為：22.5 ×2000=45，000kWh

每年投入電費(fèi)：45，000 ×0.8=36，000元

2.變頻控制：

軸功率：30 ×（250/300）3× 0.75=10.85kW

每年消耗軸功率為：10.85 ×2000=21,700kWh

投入電費(fèi)：21,700 ×0.8=17,360元

直接經(jīng)濟(jì)效益：36，000-17，360=18，640元

間接經(jīng)濟(jì)效益：

（1）啟動電流小，對電網(wǎng)無沖擊；

（2）變頻器可以使電機(jī)軟啟動，加載時電流平緩上升，沖擊很小，且可使電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟停機(jī)，避免反生電勢造成的危害，有利于延長設(shè)備的使用壽命。

（3）輸出壓力穩(wěn)定

變頻調(diào)速系統(tǒng)將管網(wǎng)壓力作為控制對象，裝在管網(wǎng)中的壓力傳感器將管網(wǎng)的壓力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘査徒o變頻器進(jìn)行PID運(yùn)算，與壓力給定值進(jìn)行比較，并根據(jù)差值的大小，產(chǎn)生控制信號去調(diào)節(jié)變頻器的輸出電壓和逆變頻率，調(diào)整電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而使實(shí)際壓力始終維持在給定壓力。

（4）設(shè)備維護(hù)量小

變頻啟動電流小，小于2倍額定電流，流量閥無需反復(fù)動作。變頻器根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)壓力/流量自動調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，提高了設(shè)備的自動化程度，運(yùn)行頻率低，轉(zhuǎn)速慢，軸承磨損小，延長了設(shè)備的使用壽命，維護(hù)工作量變小。

四、變頻器特點(diǎn)

1.全新的空間矢量技術(shù)

優(yōu)秀的矢量算法保證在最低開關(guān)損耗前提下實(shí)現(xiàn)低頻大轉(zhuǎn)矩，高效率電網(wǎng)電壓利用率及優(yōu)化的正弦波輸出，使電機(jī)工作噪音降低、發(fā)熱減少。

2.特有的軟件死區(qū)補(bǔ)償

死區(qū)時間是變頻器低頻脈動轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的罪魁禍?zhǔn)祝甊NB1000獨(dú)特的軟件死區(qū)補(bǔ)償最大限度地保證低頻極速條件下的平穩(wěn)轉(zhuǎn)矩特性。

3.優(yōu)秀的無速度傳感器轉(zhuǎn)速跟蹤自啟動

能夠啟動正在運(yùn)轉(zhuǎn)中的電機(jī)，保證用戶設(shè)備平穩(wěn)繼續(xù)運(yùn)行， RNB1000能夠自動識別轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)轉(zhuǎn)速跟蹤。

4.自動節(jié)能運(yùn)行

獨(dú)特的軟件功率因數(shù)調(diào)節(jié)，根據(jù)負(fù)載的變化，動態(tài)調(diào)節(jié)功率因數(shù)．節(jié)省更多的能源。

5.電壓波動抑制

動態(tài)自動電壓控制(AVC)功能，確保輸入電壓波動±20％時．輸出電壓波動小于±5％。

6.完善的保護(hù)功能