风机和泵的最佳节能方法

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3山西省分析测试中心,030006太原收稿日期:2003-04-23风机和泵的最佳节能方法何凯3摘要文章介绍了风机和泵的最佳节能方法———变频调速。关键词风机泵节能变频调速串级调速中图分类号TK05;TH311文献标识码A文章编号1004—6429(2003)04—58—02风机和泵是一种把机械能转化为流体(液体、气体)的势能和动能的动力设备,广泛用于国民经济的各个方面,例如农业灌溉和排涝,城市供水,采矿工业中坑道的通风及排水,冶金工业中冶炼炉的鼓风,气体和液化的传送,石油工业中的输油和注水以及各化工、造纸等企业的供水。据资料记载,全国风机和泵类配套电动机约占全国电动机生产总功率的一半左右,全国风机和泵的耗电量约占全国发电量的30%以上。可见,如何正确选择风机和泵的调速节能方法对于我国现行的节能方针政策的实施具有重要意义。一、调速节能的判断标准为了便于分析比较、选择调速方法,图示如图1,图1图中:Punc通过阀门,挡板调节流量时势电动机从电网输入的有功功率P采用调速调节流量时电动机从电网输入的有功功率PQ采用调速调节流量时所节约的有功功率PQ=Punc—P1设:P2为电动机轴上的输出功率;△PJD为异步电动机的损耗;△PC为调速装置的损耗,则调速时节约的有功功率为PQ=Punc-P2-△PJD-△PC所以能否节能的标准为是否PQ>0。至于节能效果的好坏,可用节能率λ=PQ/PN来表示。二、几种常用的调速节能方法相同的风机,相同的转速时,电动机输出功率P2也相同,故各种不同的调速方法的节能效果的差别则取决于电动机损耗△PJD和调速装置的损耗△PC。所以,要对各种调速方法的节能效果进行比较就应该从分析△PJD和△PC入手。1、变频调速是通过改变旋转磁场速度进行调速的,运行时转差率很小,所以转子电流不大,铜耗PCu2不大,在按U/f为常数控制原则下运行时,气隙磁通不变,励磁电流不变,所以定子电流不大,定子铜耗PCul也不大,铁耗PFe=B2f1.3是随频率降低而降低的。另外变频器的本身损耗△PC是不大的,所以变频调速的节能率最高。2、恒功率电机型串级调速机械串级调速是把大部分的转差功率通过直流电动机转化为机械功率直接传到负载上的,所以效率也比较高,在相同的负载条件下,机械串级的转子电流12比变频调速时的转子电流要小,所以定子电流也比变频调速时要小,这样,定子铜耗PCul,转子铜耗PCu2也比变频调速时小,但铁耗PFe比变频调速时要大,(因为它的电源频率f1不变)。△PC是通过直流电动机传递部分转差功率而产生的损耗,这对机械串级调速是有利的,因此机械串级调速的节能率也是很高的。3、晶闸管串级调速和恒转矩电机型串级调速这两种恒转矩型的串级调速方式都是把大部分的转差功率吸收并转化为电功率反馈至电网。同理,在相同负载时,电动机输入功率将比前两种调速方式要大,即I1.I2大。因此,PCul和PCu2也相应增大。另外,△PC中前者为机械损耗,后者为逆变变压器的损耗,因而随负载减少节能率有所提高。但与变频调速和恒功率电机型串级调速相比,节能率要低些。4、转子串电阻调速转子串电阻调速时,转差率全部消耗在转子回路中,这时的△PC就是转子外串电阻上的损耗,所以△PC=Ps-PCu2,由上式可知,对风机和泵类负载,转差功率按Ps=s(1-s)2Pem规律变化,所以在额定转速附近时,转差率s很小,即也可节能,尤其是,如果在额定转速附近调节流量,此时它的节能率比其它任何调速方法都高,只是随着转速的降低,△PC增大,节能率越来越低,从而比高效调速方法差了。三、风机和泵类调速节能方法的选择依据凡需要变流量运行的风机、水泵,用调速方式代替节流方85

□百业科技BYKJ山西科技2003年第4期

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