三、風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)能－－－－-變頻控制

　　機(jī)電設(shè)備配合設(shè)計(jì)原則：電機(jī)的最大功率必須滿足負(fù)載下的機(jī)械功率和轉(zhuǎn)矩，對于不同的負(fù)載，最大值并非時(shí)時(shí)刻刻都發(fā)生、負(fù)載的變化是非線性的，而電機(jī)的輸出功率卻是恒定的，這就意味著在非最大負(fù)載時(shí)電機(jī)輸出了相當(dāng)一部分多余功率，電能也就白白浪費(fèi)掉了。風(fēng)機(jī)、水泵類就是較典型例子。

　　風(fēng)機(jī)、水泵類風(fēng)量和流量的控制在過去很少采用轉(zhuǎn)速控制方式，基本上都是由鼠籠型異步電動機(jī)拖動，進(jìn)行恒速運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)需要改變風(fēng)量或流量時(shí)，事實(shí)上都采用調(diào)節(jié)擋風(fēng)板或節(jié)流閥。這種控制雖然簡單易行，能滿足流量要求，但對電機(jī)來講，從節(jié)省能源的角度來看是非常不經(jīng)濟(jì)的。生產(chǎn)中很容易檢測出來。

　　這類設(shè)備一般都是長時(shí)間運(yùn)行，甚至很久不停機(jī)。在實(shí)際檢測中發(fā)現(xiàn)，除在極短時(shí)間流量最大值外，近90％時(shí)間運(yùn)行在中等或較低負(fù)荷狀態(tài)，總用電量至少有40％以上被浪費(fèi)掉。采用變頻調(diào)速控制，對風(fēng)機(jī)、水泵類機(jī)械進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制來調(diào)節(jié)流量的方法，對節(jié)約能源，提高經(jīng)濟(jì)效益具有非常重要意義。

    四、風(fēng)機(jī)、水泵的節(jié)能方法

　　從流量控制原理上講，風(fēng)機(jī)、水泵的結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。

　　1、具體測試某工廠爐底風(fēng)機(jī)散熱控制系統(tǒng)，冶煉爐根據(jù)不同材料、需要不同的爐底冷卻溫度，設(shè)計(jì)滿足最大冷卻風(fēng)量設(shè)計(jì)為四臺18.5KW4極葉輪式風(fēng)機(jī)，全功率運(yùn)轉(zhuǎn)，但用最大冷卻風(fēng)量的概率極低。冶煉常用幾種材料，四臺風(fēng)機(jī)對開風(fēng)量過大；對開兩臺時(shí)，達(dá)不到冷卻要求；對開一對再側(cè)開一臺，冷卻不均、無法滿足工藝要求；原設(shè)計(jì)4臺對開風(fēng)機(jī)靠調(diào)節(jié)擋風(fēng)板可滿足冷卻要求，但對電機(jī)來講，浪費(fèi)電能。風(fēng)板全開時(shí)，運(yùn)行電流24A，全關(guān)閉時(shí)22A，輸入功率從17.0KW—18.5KW變化，節(jié)電率不足8％。

　　針對這一特殊要求制定方案，對其中兩臺對開電機(jī)進(jìn)行開環(huán)變頻調(diào)速控制，配合兩臺全速風(fēng)機(jī)，即滿足不同材料的溫控要求，又能節(jié)約電能。按照這一方案進(jìn)行改造后，節(jié)電效果非常明顯。針對其中一種材料需固定頻率控制進(jìn)行冷卻，幾個(gè)月才換一次，設(shè)定頻率在25—35之間，完全滿足冷卻要求。工頻下運(yùn)行時(shí)一臺18.5KW風(fēng)機(jī)（經(jīng)變頻器輸出），每小時(shí)耗電為11.9度/小時(shí)，日耗電量為：285.6度/24小時(shí)。在正常運(yùn)行時(shí)根據(jù)不同材料的溫度要求，設(shè)定頻率分別為：25Hz、30 Hz、35 Hz、40 Hz和45 Hz。運(yùn)行測定參數(shù)如下：

　　需要指出的是：變頻器當(dāng)輸出頻率降低時(shí)，輸出電壓也相應(yīng)降低，輸入功率明顯減少，對應(yīng)頻率降低時(shí)電壓降低電機(jī)不會有溫升，若頻率不變時(shí)電壓降低至浮動電壓下限值時(shí)，電機(jī)就會有溫升。

　　2、水泵節(jié)電：同風(fēng)機(jī)原理很相近。以某酒店750TRT中央空調(diào)冷水機(jī)組水系統(tǒng)90KW冷凍泵和55KW冷卻泵為例：主機(jī)制冷是根據(jù)溫度的變化而工作，是非線性負(fù)荷，而水泵電機(jī)基本上是線性恒功率輸出。1臺55KW冷卻水泵靠調(diào)整閥門來改變流量，雖然能滿足主機(jī)運(yùn)行要求，但對于電機(jī)來講節(jié)電意義不大，閥門的全開和全閉，電流從107A—97A之間變化，平均節(jié)電不足7％。通過改造采用溫度控制為主，壓力控制為鋪進(jìn)行閉環(huán)變頻控制水泵電機(jī)，水泵電機(jī)平均節(jié)電率都在30％以上；90KW冷凍水泵電機(jī)靠調(diào)節(jié)閥門電流在163—148A之間變化，平均節(jié)電不足6％，經(jīng)閉環(huán)控制變頻調(diào)速改造后，節(jié)電率平均也在30％以上。為什么會有這么大節(jié)電空間呢，因?yàn)橹醒肟照{(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的最大容量是以人流、氣溫、空間散熱三項(xiàng)極限指標(biāo)為依據(jù)計(jì)算的（即人流最大、氣溫最高、空間散熱最差），平時(shí)出現(xiàn)這種情況的概率極低，從經(jīng)驗(yàn)上講不到10%，空調(diào)系統(tǒng)大部分運(yùn)行時(shí)間都在中、低負(fù)荷狀態(tài)，空調(diào)主機(jī)的負(fù)荷曲線是非線性的，而水系統(tǒng)的水泵負(fù)荷是線性恒功率的，以滿足主機(jī)的最大負(fù)荷為標(biāo)準(zhǔn)。這樣在主機(jī)非最大負(fù)荷時(shí)水泵就必然存在著電能浪費(fèi)空間。通過變頻調(diào)速控制使水泵電機(jī)的負(fù)載曲線符合或接近空調(diào)主機(jī)的負(fù)載曲線。

　　3、高壓變頻控制傳動調(diào)速控制設(shè)備都是在3KV以上大容量電機(jī)，一般都在幾百KW到幾千KW，負(fù)載率大于0.5，節(jié)電效率較低壓變頻控制略低，在18—25%左右，電機(jī)容量大耗電也多，雖然節(jié)電率較低，但用電基數(shù)大，也是非?？捎^，高壓變頻設(shè)備技術(shù)復(fù)雜設(shè)備體積大，成本較高，操作必須專業(yè)技術(shù)人員，但整體效益還是很可觀的。

　　五、變頻控制技術(shù)的顯性和隱性效益及利弊分析

　　顯性效益就是指節(jié)電效益。變頻控制傳動調(diào)速對于負(fù)載性質(zhì)和負(fù)載率的不同，節(jié)電率也是不同，低壓變頻控制設(shè)備，一般負(fù)載率在0.5左右時(shí)，節(jié)電率在20—47％左右。比如定量泵注塑機(jī)、排污填水池電機(jī)、給氧風(fēng)機(jī)等等，空調(diào)水泵基本上平均節(jié)電率都在25—60％左右。低壓設(shè)備變頻調(diào)速改造投資少、見效快，投資回報(bào)期基本上在一年左右。

　　隱性效益主要體現(xiàn)：

　　1、實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟軟停，消除電機(jī)啟動電流對電網(wǎng)的沖擊，減少了啟動電流的線路損耗；

　　2、消除了電機(jī)因啟停所產(chǎn)生的慣動量對設(shè)備的機(jī)械沖擊，大大降低了機(jī)械磨損，減少設(shè)備的維修，延長了設(shè)備的使用壽命；

　　3、空調(diào)水泵的軟啟、軟停克服了原來停機(jī)時(shí)的水槌現(xiàn)象。

　　除上述的有利一面，同時(shí)也存在一些問題。任何事物都不是絕對的，都要辨證去看去分析，低壓變頻器輸出波型為脈沖形式，會產(chǎn)生一些干擾，實(shí)際運(yùn)行中單臺干擾不嚴(yán)重，以30KW容量為例，干擾福射基本在10米之內(nèi)，在設(shè)計(jì)電路中加裝陷波電路或磁環(huán)或陷波線圈就可以將干擾減少到最少，一般使用時(shí)盡量遠(yuǎn)離電腦等怕干擾設(shè)備，對于多臺集中安裝時(shí)安裝位置要盡量拉開距離，還需專門加裝陷波電路屏蔽接地，將干擾減少到最低。

　　高壓變頻設(shè)備干擾性很小，控制技術(shù)較高，輸出電壓波形近似正弦波形，但設(shè)備體積較大，安裝調(diào)試都比較復(fù)雜。

　　六、變頻技術(shù)目前市場應(yīng)用情況

　　經(jīng)市場調(diào)查，2000年前變頻器使用率不足10％，到二零零七年上半年增加超過35%，很多生產(chǎn)商生產(chǎn)的風(fēng)機(jī)、水泵類的電機(jī)控制系統(tǒng)都配裝了變頻啟動系統(tǒng)，說明這項(xiàng)節(jié)能技術(shù)越來越被人們所認(rèn)識。隨著市場占有率的不斷提高，成本價(jià)格較前些年大幅下降。低壓變頻器分國產(chǎn)、合資、原裝三大種類，完全是一個(gè)通用的工控產(chǎn)品。合資產(chǎn)品相對價(jià)格低質(zhì)量好，性價(jià)比合理。從使用情況看，只要不超負(fù)荷運(yùn)行，很少發(fā)生故障。從設(shè)計(jì)使用上看，節(jié)能改造設(shè)計(jì)水平參差不齊，要想將節(jié)能改造工程做好，需要專業(yè)技術(shù)人員把關(guān)。用電設(shè)備能否節(jié)電，不能不分情況一概而論，不是所有用電設(shè)備都有節(jié)電空間，具體情況必須具體分析，注意那些將某一特殊用電設(shè)備的節(jié)電率說成普遍的所有用電設(shè)備都能達(dá)到的情況出現(xiàn)。節(jié)電率在節(jié)電工程中是一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)，但絕對不是唯一的指標(biāo)。工程改造前后電機(jī)的功率因數(shù)、溫升及效率等都是不可忽略的運(yùn)行數(shù)據(jù)。不同的節(jié)電設(shè)備節(jié)電率、使用壽命、性能都有不同，要科學(xué)分析，科學(xué)運(yùn)用。#p#分頁標(biāo)題#e#

　　我國工業(yè)技術(shù)雖然有了較大的發(fā)展，但目前仍是處于一個(gè)工業(yè)化中期社會，技術(shù)發(fā)展還不平衡，在很多企業(yè)生產(chǎn)中，表現(xiàn)出來最明顯的特征依舊是能源消耗多，生產(chǎn)效率較低，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊；能效比不高，陳、舊、老設(shè)備在國民生產(chǎn)中仍舊占較大的比重。變頻調(diào)速的應(yīng)用，就是要改造這些設(shè)備，以達(dá)到節(jié)約能源的目的。有國家、省、市政府的大力支持，有成熟的技術(shù)基礎(chǔ)理論，縱觀節(jié)能改造市場，潛力巨大。節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境，造福子孫，利國利民。