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風機的節能改造
更新時間:2013-09-11   瀏覽次數:4506 【加入收藏】 【字體:
    在我國各行各業的各類機械與電氣設備中與風機配套的電機約占全國電機裝機量的60%,耗用電能約占全國發電總量的三分之一。特別值得一提的是,大多數風機在使用過程中都存在大馬拉小車的現象,加之因生產、工藝等方面的變化,需要經常調節氣體的流量、壓力、溫度等;許多單位仍然采用落后的調節擋風板或閥門開啟度的方式來調節氣體的流量、壓力、溫度等。這實際上是通過人為增加阻力的方式,并以浪費電能和金錢為代價來滿足工藝和工況對氣體流量調節的要求。這種落后的調節方式,不僅浪費了寶貴的能源,而且調節精度差,很難滿足現代化工業生產及服務等方面的要求,負面效應十分嚴重。
    隨著近十幾年變頻技術的不斷完善、發展。變頻調速性能日趨完美,已被廣泛應用于不同領域的交流調速。為企業帶來了可觀的經濟效益,推動了工業生產的自動化進程。
    1. 變頻節能原理:
    2. 1. 風機運行曲線
     
     
    風機運行曲線
    由圖可以說明其節電原理:
    圖中,曲線(1)為風機在恒定轉速n1下的風壓一風量(H-Q)特性,曲線(2)為管網風阻特性(風門全開)。曲線(4) 為變頻運行特性(風門全開)
    假設風機工作在A點效率最高,此時風壓為H2,風量為Q1,軸功率N1與Q1、H2的乘積成正比,在圖中可用面積AH2OQ1表示。如果生產工藝要求,風量需要從Q1減至Q2,這時用調節風門的方法相當于增加管網阻力,使管網阻力特性變到曲線(3),系統由原來的工況點A變到新的工況點B運行。從圖中看出,風壓反而增加,軸功率與面積BH1OQ2成正比。顯然,軸功率下降不大。如果采用變頻器調速控制方式,風機轉速由n1降到 n2,根據風機參數的比例定律,畫出在轉速n2風量(Q-H)特性,如曲線(4)所示。可見在滿足同樣風量Q2的情況下,風壓H3大幅度降低,功率N3隨著顯著減少,用面積CH3OQ2表示。節省的功率△N=(H1-H3)×Q2,用面積BH1H3C表示。顯然,節能的經濟效果是十分明顯的。
    1. 風機在不同頻率下的節能率
    從流體力學原理得知,風機風量與電機轉速功率相關:風機的風量與風機(電機)的轉速成正比,風機的風壓與風機(電機)的轉速的平方成正比,風機的軸功率等于風量與風壓的乘積,故風機的軸功率與風機(電機)的轉速的三次方成正比(即風機的軸功率與供電頻率的三次方成正比):請看風機定律

    頻率f(Hz)
    轉速N%
    流量O%
    揚程H%
    軸功率P%
    節電率
    50
    100%
    100%
    100%
    100%
    1. 00%
    45
    90%
    90%
    81%
    1. 9%
    1. 10%
    40
    80%
    80%
    64%
    1. 2%
    1. 80%
    35
    70%
    70%
    49%
    1. 3%
    1. 70%
    30
    60%
    60%
    36%
    1. 6%
    1. 40%
    25
    50%
    50%
    25%
    1. 5%
    1. 5%

    根據上述原理可知改變風機的轉速就可改變風機的功率。
    例如:將供電頻率由50Hz降為45Hz,
    則P45/P50=453/503=0.729,
    即P45=0.729P50將供電頻率由50 Hz降為40Hz,
    則P40/P50=403/503=0.512,即P40=0.512P50
    1. 鍋爐風機的變頻節能改造:
    鍋爐的變頻節能改造通常是指對鍋爐風機的變頻節能改造。
    鍋爐風機在設計時是按最大工況來考慮的,在實際使用中有很多時間風機都需要根據實際工況進行調節,傳統的做法是用開關風門、閥門的方式進行調節,這種調節方式增大了供風系統的節流損失,在啟動時還會有啟動沖擊電流,且對系統本身的調節也是階段性的,調節速度緩慢,減少損失的能力很有限,也使整個系統工作在波動狀態;而通過在鍋爐風機上加裝變頻調速器(裝置)則可一勞永逸的解決好這些問題,可使系統工作狀態平緩穩定,并可通過變頻節能收回投資。鍋爐的變頻改造方案一例如下:
    鍋爐風機的裝機概況:2×75KW,1×55KW。
    所有風機均采用一對一(即 一臺變頻器配一臺電機)的配置 方式,保留原工頻系統且與變頻系統互為備用,一般情況下的調節方式均為開環調節。
    二、投資與節能:

    變頻節能系統(裝置)在各類調速系統中使用時其節能效果對于單臺設備可做到20-55%,在風機這類設備的一般應用的節能效果平均也可做到20-50%,在未受到其它因素的影響的情況下一般可取平均值,這些節能效果平均值是由實際應用中得到,權威性數據可由市場上公開出售的資料(書)查到;通過這些數據再進行一些簡單的投資回收率的計算可知:變頻節能系統(裝置)的投資回收期一般為6-15個月(這是經驗值也是權威數據)。

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