風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能方法分析

1、2012.06117風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能方法分析劉小艷（中國(guó)水利水電第七工程局有限公司第五分公司，四川彭山620860）摘要：隨著風(fēng)機(jī)在現(xiàn)代社會(huì)中各行各業(yè)的應(yīng)用，節(jié)能問(wèn)題日益成為備受關(guān)注的重要問(wèn)題。風(fēng)機(jī)在運(yùn)作的過(guò)程中會(huì)耗費(fèi)大量的能量，從而產(chǎn)生較大的生產(chǎn)成本影響，文章就風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能的方法及相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析討論。關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī)；變頻；節(jié)能方法；風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速器中圖分類(lèi)號(hào)：TM921文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：10092374（2012）17011702風(fēng)機(jī)

2、是一種依靠輸入機(jī)械能來(lái)提高氣體壓力并排送氣體的從動(dòng)流體機(jī)械。氣體壓縮與氣體輸送機(jī)械是將旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為氣體壓力能及動(dòng)能，并將氣體輸送出去的機(jī)械。我國(guó)所述的風(fēng)機(jī)是對(duì)氣體壓縮與氣體輸送機(jī)械的簡(jiǎn)稱(chēng)，風(fēng)機(jī)可以按照多種分類(lèi)方式分為許多種不同的類(lèi)型，鼓風(fēng)機(jī)、通風(fēng)機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等都是常說(shuō)的風(fēng)機(jī)。由流體力學(xué)原理可知，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和電機(jī)的轉(zhuǎn)速功率有很大的關(guān)聯(lián)：風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比，風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速平方成正比，而風(fēng)機(jī)的軸功率等于風(fēng)量和風(fēng)壓之間

3、的乘積，所以風(fēng)機(jī)的軸功率與風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速三次方也成正比。隨著近些年來(lái)變頻技術(shù)不斷的完善、發(fā)展及進(jìn)步。風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速性能越來(lái)越發(fā)達(dá)，在很大程度上節(jié)約了能源，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于多種領(lǐng)域。風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能方法所獲得的節(jié)能效益為各行各業(yè)的企業(yè)帶來(lái)了不少的經(jīng)濟(jì)效益，極大的推動(dòng)了社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)程。1風(fēng)機(jī)的變頻節(jié)能原理目前情況下的風(fēng)機(jī)設(shè)備大多數(shù)是采用異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行直接驅(qū)動(dòng)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的節(jié)能的，此種方式存在著一定的缺陷和問(wèn)題，例如電氣保護(hù)的特性

4、較差、所啟動(dòng)的電流過(guò)大、產(chǎn)生機(jī)械沖擊等。在電機(jī)的負(fù)載過(guò)大的情況下，會(huì)在一定程度上影響、減少設(shè)備的使用壽命，還會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)一些機(jī)械故障，經(jīng)常發(fā)生出現(xiàn)電機(jī)發(fā)燙被燒毀等不良故障。風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速器是現(xiàn)代社會(huì)上的一種新型的節(jié)能產(chǎn)品，在管路性能的曲線(xiàn)不變的情況下，變速調(diào)節(jié)用變速來(lái)改變風(fēng)機(jī)的性能曲線(xiàn)，進(jìn)而改變其工作點(diǎn)。風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速器具有容易操作、控制精度較高、性能較高、不用進(jìn)行維護(hù)等等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。在其他條件沒(méi)有發(fā)生改變的情況下，對(duì)異步電動(dòng)機(jī)定進(jìn)行改變，子端

5、輸入電源頻率進(jìn)而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)基本的工作原理。電機(jī)轉(zhuǎn)速和工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系：n=60（fs）p，公式中，n用來(lái)表示轉(zhuǎn)速，f用來(lái)表示輸入頻率，s用來(lái)表示電機(jī)轉(zhuǎn)差率，p用來(lái)表示電機(jī)磁極對(duì)數(shù)。出口擋板的控制，在開(kāi)度減小的情況下，風(fēng)阻會(huì)有所增加，不適合對(duì)風(fēng)量進(jìn)行大范圍的調(diào)節(jié)。入口擋板的控制，相比出口擋板控制風(fēng)量的范圍相對(duì)較廣，減小開(kāi)度情況下的軸功率大體上與風(fēng)量成比例下降，但是還是比不上變頻調(diào)速的節(jié)能效果。通常情況下

6、認(rèn)為，運(yùn)行風(fēng)量不是風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)額定的風(fēng)量的時(shí)候，如果采用節(jié)流控制進(jìn)行調(diào)節(jié)是通過(guò)減小風(fēng)門(mén)開(kāi)度來(lái)改變管網(wǎng)阻力，使管網(wǎng)特性的曲線(xiàn)變陡，造成運(yùn)行點(diǎn)的流量下降而提高壓力；采用調(diào)速控制的方式，全開(kāi)擋板，其管網(wǎng)阻力是恒定的，如果要保證風(fēng)量是相同的就需要降低風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，降低其壓力。2風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能的問(wèn)題在各行各業(yè)的企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)的過(guò)程中，應(yīng)用風(fēng)機(jī)的情況較為普遍，傳統(tǒng)的節(jié)流方式主要是應(yīng)用導(dǎo)流器來(lái)進(jìn)行的，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)沒(méi)有較高的運(yùn)行效率，從而造成很大程度的能源浪費(fèi)情況，

7、而且風(fēng)機(jī)在不斷的進(jìn)行維護(hù)、維修方面所花費(fèi)的費(fèi)用也在一定程度上提高了企業(yè)的生產(chǎn)成本。企業(yè)通常使用的風(fēng)機(jī)、2012.06118鼓風(fēng)機(jī)大多是離心式風(fēng)機(jī)，離心式風(fēng)機(jī)對(duì)風(fēng)量的控制主要是依靠風(fēng)機(jī)入口的風(fēng)門(mén)擋板來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)的，不僅會(huì)浪費(fèi)掉大量的能源，還會(huì)出現(xiàn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)較大、噪音較高、設(shè)備爐膛內(nèi)的負(fù)壓不夠穩(wěn)定，容易出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象等多種不良狀況。在企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中所用的汽量較小，一般情況下是采用接觸器來(lái)進(jìn)行對(duì)鍋爐鼓風(fēng)、引風(fēng)的控制，頻繁的啟停造成浪費(fèi)

8、許多能源及運(yùn)行情況不穩(wěn)定等較為突出的問(wèn)題。3風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能3.1風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能系統(tǒng)風(fēng)機(jī)在進(jìn)行變頻調(diào)速的過(guò)程中，管網(wǎng)的阻力不發(fā)生改變，風(fēng)機(jī)在情況相似的條件下運(yùn)行，風(fēng)機(jī)的效率不會(huì)發(fā)生多少改變，甚至是保持不變。風(fēng)機(jī)在高效區(qū)保持運(yùn)行的情況下，而且流量在下降的同一時(shí)間，風(fēng)壓也在不斷的下降，在滿(mǎn)足工作運(yùn)行情況需求下，風(fēng)機(jī)的節(jié)能效果是最好的，因而人們認(rèn)為的最經(jīng)濟(jì)、最有效的節(jié)能方式是風(fēng)機(jī)變頻調(diào)節(jié)。風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載對(duì)過(guò)載能力方面的要求不高，且對(duì)轉(zhuǎn)速的要求也不是很高

9、，在選用時(shí)采用一般的普通功能型的常用變頻器就行。一般情況下的風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速最好不要低于額定轉(zhuǎn)速的50%，最好將其控制在70%～100%之間。風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速可以根據(jù)實(shí)際情況下的通風(fēng)管道的道路特性曲線(xiàn)對(duì)其最小轉(zhuǎn)速進(jìn)行確定。3.2風(fēng)機(jī)節(jié)能的方法風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能有減少運(yùn)行時(shí)間、采用高效率機(jī)器及設(shè)備、減少空氣動(dòng)力等等多種的節(jié)電方法。風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能有電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)調(diào)速、轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速、變極調(diào)速、液力耦合離合器調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速以及調(diào)壓變頻調(diào)速等等多種調(diào)速方

10、式。對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制是屬于減少空氣動(dòng)力的節(jié)能方法，主要是利用軸功率和轉(zhuǎn)速的三次方成正比的原理，與常用的以調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)開(kāi)度來(lái)控制風(fēng)量的方法有著較為明顯的節(jié)電能效。3.3節(jié)能的計(jì)算以一臺(tái)30kW的鼓風(fēng)機(jī)為例：鼓風(fēng)機(jī)是二十四小時(shí)連續(xù)不斷地運(yùn)行，在運(yùn)行過(guò)程中，每天十小時(shí)的運(yùn)行是在90%負(fù)荷，其頻率按照46Hz來(lái)進(jìn)行計(jì)算，擋板調(diào)節(jié)時(shí)候的電動(dòng)機(jī)的功耗按照98%來(lái)進(jìn)行計(jì)算；鼓風(fēng)機(jī)十四小時(shí)的運(yùn)行是在50%的負(fù)荷，其頻率要按照20Hz來(lái)進(jìn)行計(jì)算，擋板調(diào)節(jié)時(shí)

11、候的電動(dòng)機(jī)功耗要按照70%來(lái)進(jìn)行計(jì)算。如果鼓風(fēng)機(jī)全年的運(yùn)行時(shí)間是三百天，那么一年所節(jié)約的電能總量是98254kWh，如果按照每度電0.6元來(lái)計(jì)算，采用變頻調(diào)速的節(jié)能方法每年能夠節(jié)約的總電費(fèi)為58952元。由此可見(jiàn)，風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能的方法可以在很大程度上節(jié)約能源，為企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)節(jié)約大量的生產(chǎn)成本。3.4風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能的效果采用風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能的方法可以達(dá)到很好的效果，例如：風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能的方法產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)得到很大程度的減?。伙L(fēng)機(jī)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性

12、得到提高；節(jié)約大量的能源，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本等。為了保證企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的安全、穩(wěn)定、可靠進(jìn)行，風(fēng)機(jī)、水泵等多種生產(chǎn)機(jī)械在進(jìn)行設(shè)計(jì)配用動(dòng)力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的情況下，都要保留一定的裕量，例如引風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、離心泵、排水泵等。風(fēng)機(jī)、水泵等多種負(fù)載大多數(shù)是根據(jù)滿(mǎn)負(fù)荷工作的需要用量來(lái)進(jìn)行選擇的，在實(shí)際工作情況的應(yīng)用中，大部分的時(shí)間并不都是工作于滿(mǎn)負(fù)荷的狀態(tài)情況下。4結(jié)語(yǔ)目前情況下，風(fēng)機(jī)在我國(guó)的各行各業(yè)中得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，風(fēng)機(jī)的變頻節(jié)能

13、是一種現(xiàn)代的較為成熟的可以在一定程度上提高能源利用率的節(jié)能技術(shù)。相信隨著經(jīng)濟(jì)及科技的快速發(fā)展進(jìn)步，風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能方法也會(huì)得到更大的進(jìn)步，不斷研究出更好、更有效的節(jié)能方式，以便更加有效地利用風(fēng)機(jī)為現(xiàn)代各行業(yè)工作。參考文獻(xiàn)[1]王衛(wèi)宏，閻春林，楊忠民，等風(fēng)機(jī)高壓變頻改造的節(jié)能預(yù)算方法與實(shí)踐[J]中國(guó)電力，2006，39（9）[2]杜欣慧，王孝風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能及節(jié)能預(yù)算方法的研究[J]山西焦煤科技，2008，（1）[3]汪書(shū)蘋(píng)，盛明珺，胡丹風(fēng)機(jī)泵類(lèi)