变频调速节能原理

2.1变频调速节能原理从流体力学的原理得知，使用感应电动机驱动的风机、水泵负载，轴功率P与流量Q，扬程H的关系为：HQP当电动机的转速由n1变化到n2时,Q、H、P与转速的关系如下:1212nnQQ(1)21212nnHH(2)2p=1p312nn(3)可见流量Q和电机的转速n是成正比关系的，而所需的轴功率P与转速的立方成正比关系。所以当需要80％的额定流量时，通过调节电机的转速至额定转速的80％，即调节频率到40Hz即可，这时所需功率将仅为原来的51.2％。如下图所示，从风机、水泵的运行曲线图来分析采用变频调速后的节能效果。调节前管网特性调节后管网特性扬程HH2H1BAQ2Q1n1n2流量QHBDelt(P)CO风机、水泵的运行曲线图当所需风量、流量从Q1减小到Q2时，如果采用调节阀门的办法，管网阻力将会增加，管网特性曲线上移，系统的运行工况点从A点变到新的运行工况点B点运行，所需轴功率P2与面积H2×Q2成正比；如果采用调速控制方式，风机、水泵转速由n1下降到n2，其管网特性并不发生改变，但风机、水泵的特性曲线将下移，因此其运行工况点由A点移至C点。此时所需轴功率P3与面积HB×Q2成正比。从理论上分析，所节约的轴功率Delt(P)与（H2-HB）×（C-B）的面积成正比。考虑减速后效率下降和调速装置的附加损耗，通过实践的统计，风机泵类通过调速控制可节能20％～50％，有些风机负载节能比例达60%以上。2.2变频改造节能分析2.2.1改造前工频运行功率计算公式cos732.11IUPU：电机电压，kV；I：电机电流，A；1P：单一负荷下工频运行功率，kW；cos：单一负荷下运行功率因数，小于额定功率因数。11PTCT：全年平均运行时间，h；1P：单一负荷下的运行功率，kW；：这种负荷下的全年运行时间比例；1C：改造前总耗电量，hkw。改造后变频运行预计功率计算公式：1）入口风门调节：利用公式：额额额额1111HPHPQQ计算出额QQ1的比。1P：工频运行功率，KW；额P：风机额定轴功率，KW；额额11HH：运行工况与额定工况下的效率、压力比，一般近似取1，根据改造风量不变的原则，有21QQ，其中2Q为改造后的风量。所以额额QQQQ21。再根据/322额额QQPP，即/322额额QQPP计算出2P。其中2P是变频改造后预计运行功率，η为变频装置的效率。22PTC，2C：改造后总耗电量，hkw。2.2.21#主扇节能分析改造前工频运行功率W200cos732.11IUPW170cos732.11.1IUP改造后变频运行预计功率适配风机的电机容量一般为风机的1.05-1.25倍。根据风机参数，以下计算取1.25倍，功率参数额额11HH取1.1。由节能原理风量与功率的关系abQQ=abababHPHP可知：额QQ1=额额额111HPHP=873.0＝25.13152001.1额QQ1=额额额111HPHP=7421.0＝25.13151701.1其中额Q为额定风量；额P为额定轴功率；1Q为工频运行下的风量。根据改造风量不变原则有1Q＝2Q，其中2Q为改造后的风量。所以变频改造后风机平均功率为kW7.174＝96.0/873.025.1315＝/）QQ（P＝P33额2额2kW3.107＝96.0/7421.025.1315＝/）QQ（P＝P33额2额1.2其中变频装置的效率取保守值0.96。节能比例1。111。21。121＋＋PPPPPP%7.23170＋2003.107-170＋74.71-200按当地0.50元/度电价和全年360天运行时间计算每年节约电费约（200-174.7+170-107.3）×24×360×0.50＝38万元2.2.22#主扇节能分析改造前工频运行功率W210cos732.11IUPW180cos732.11.1IUP改造后变频运行预计功率适配风机的电机容量一般为风机的1.05-1.25倍。根据风机参数，以下计算取1.25倍，功率参数额额11HH取1.1。由节能原理风量与功率的关系abQQ=abababHPHP可知：额QQ1=额额额111HPHP=91667.0＝25.13152101.1额QQ1=额额额111HPHP=7857.0＝25.13151801.1其中额Q为额定风量；额P为额定轴功率；1Q为工频运行下的风量。根据改造风量不变原则有1Q＝2Q，其中2Q为改造后的风量。所以变频改造后风机平均功率为kW2.202＝96.0/9167.025.1315＝/）QQ（P＝P33额2额2kW8.128＝96.0/7857.025.1315＝/）QQ（P＝P33额2额1.2其中变频装置的效率取保守值0.96。节能比例1。111。21。121＋＋PPPPPP%15180＋2108.128-180＋202-210按当地0.50元/度电价和全年360天运行时间计算每年节约电费约（210-202+180-128.8）×24×360×0.50＝25.6万元2.2.3节能分析小结按当地0.50元/度电价和全年360天运行时间计算负载名称原运行功率（kW）预计节能率预计单台年节电量（度）预计单台年节约电费（万元）对旋风机200/17023.7%76032038对旋风机210/18015%51148825.6总计63.6注：以上计算均属于理论计算值，存在一定的偏差。