風(fēng)機(jī)節(jié)能概述
風(fēng)機(jī)是應(yīng)用量**大、應(yīng)用面**廣的通用性機(jī)械,對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造,對(duì)我國(guó)工礦企業(yè)的節(jié)能減排有著重大的意義。
目前在我國(guó)各行各業(yè)的各類(lèi)機(jī)械與電氣設(shè)備中與風(fēng)機(jī)配套的電機(jī)約占全國(guó)電機(jī)裝機(jī)量的60%,耗用電能約占全國(guó)發(fā)電總量的三分之一。特別值得一提的是,大多數(shù)風(fēng)機(jī)在使用過(guò)程中都存在大馬拉小車(chē)的現(xiàn)象,加之因生產(chǎn)、工藝等方面的變化,需要經(jīng)常調(diào)節(jié)氣體的流量、壓力、溫度等;目前,許多單位仍然采用落后的調(diào)節(jié)檔風(fēng)板或閥門(mén)開(kāi)啟度的方式來(lái)調(diào)節(jié)氣體的流量、壓力、溫度等。這實(shí)際上是通過(guò)人為增加阻力的方式,并以浪費(fèi)電能和金錢(qián)為代價(jià)來(lái)滿足工藝和工況對(duì)氣體流量調(diào)節(jié)的要求。這種落后的調(diào)節(jié)方式,不僅浪費(fèi)了寶貴的能源,而且調(diào)節(jié)精度差,很難滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)及服務(wù)等方面的要求,負(fù)面效應(yīng)十分嚴(yán)重。
風(fēng)機(jī)節(jié)能方式
變頻調(diào)速器的出現(xiàn)為交流調(diào)速方式帶來(lái)了一場(chǎng)革命。隨著近十幾年變頻技術(shù)的不斷完善、發(fā)展。變頻調(diào)速性能日趨**,已被廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域的交流調(diào)速。為企業(yè)帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益,推動(dòng)了工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化進(jìn)程。 變頻調(diào)速用于交流異步電機(jī)調(diào)速,其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)以往任何交、直流調(diào)速方式。而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、安裝調(diào)試使用方便、保護(hù)功能完善、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、節(jié)能效果顯著,已經(jīng)成為交流電機(jī)調(diào)速的**新潮流。
風(fēng)機(jī)節(jié)能原理
1. 風(fēng)機(jī)運(yùn)行曲線
采用變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制,屬于減少空氣動(dòng)力的節(jié)電方法,它和一般常用的調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)控制風(fēng)量的方法比較, 具有明顯的節(jié)電效果。
由圖可以說(shuō)明其節(jié)電原理:
圖中:
曲線(1)為風(fēng)機(jī)在恒定轉(zhuǎn)速n1下的風(fēng)壓一風(fēng)量(H-Q)特性,
曲線(2) 為管網(wǎng)風(fēng)阻特性(風(fēng)門(mén)全開(kāi))。
曲線(4) 為變頻運(yùn)行特性(風(fēng)門(mén)全開(kāi))
假設(shè)風(fēng)機(jī)工作在A點(diǎn)效率**高,此時(shí)風(fēng)壓為H2,風(fēng)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(chǎn)工藝要求,風(fēng)量需要從Q1減至Q2,這時(shí)用調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)的方法相當(dāng)于增加管網(wǎng)阻力,使管網(wǎng)阻力特性變到曲線(3),系統(tǒng)由原來(lái)的工況點(diǎn)A變到新的工況點(diǎn)B運(yùn)行。從圖中看出,風(fēng)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(diào)速控制方式,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由n1降到 n2,根據(jù)風(fēng)機(jī)參數(shù)的比例定律,畫(huà)出在轉(zhuǎn)速n2風(fēng)量(Q-H)特性,如曲線(4)所示?梢(jiàn)在滿足同樣風(fēng)量Q2的情況下,風(fēng)壓H3大幅度降低,功率N3隨著顯著減少,用面積CH3OQ2表示。節(jié)省的功率△N=(H1-H3)×Q2,用面積BH1H3C表示。顯然,節(jié)能的經(jīng)濟(jì)效果是十分明顯的。
2.風(fēng)機(jī)在不同頻率下的節(jié)能率
從流體力學(xué)原理得知,風(fēng)機(jī)風(fēng)量與電機(jī)轉(zhuǎn)速功率相關(guān):風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與風(fēng)機(jī)(電機(jī))的轉(zhuǎn)速成正比,風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓與風(fēng)機(jī)(電機(jī))的轉(zhuǎn)速的平方成正比,風(fēng)機(jī)的軸功率等于風(fēng)量與風(fēng)壓的乘積,故風(fēng)機(jī)的軸功率與風(fēng)機(jī)(電機(jī))的轉(zhuǎn)速的三次方成正比(即風(fēng)機(jī)的軸功率與供電頻率的三次方成正比):
頻率f(Hz) 轉(zhuǎn)速N% 流量O% 揚(yáng)程H% 軸功率P% 節(jié)電率
50 100% 100% 100% 100% 0.00%
45 90% 90% 81% 72.9% 27.10%
40 80% 80% 64% 51.2% 48.80%
35 70% 70% 49% 34.3% 65.70%
30 60% 60% 36% 21.6% 78.40%
25 50% 50% 25% 12.5% 87.5%
根據(jù)上述原理可知改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就可改變風(fēng)機(jī)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。
3.投資與節(jié)能
變頻節(jié)能系統(tǒng)(裝置)在各類(lèi)調(diào)速系統(tǒng)中使用時(shí)其節(jié)能效果對(duì)于單臺(tái)設(shè)備可做到20-55%,在風(fēng)機(jī)這類(lèi)設(shè)備的一般應(yīng)用的節(jié)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(jié)能效果平均值是由實(shí)際應(yīng)用中得到,權(quán)威性數(shù)據(jù)可由市場(chǎng)上公開(kāi)出售的資料(書(shū))查到;通過(guò)這些數(shù)據(jù)再進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的投資回收率的計(jì)算可知:變頻節(jié)能系統(tǒng)(裝置)的投資回收期一般為6-15個(gè)月(這是經(jīng)驗(yàn)值也是權(quán)威數(shù)據(jù))。