風機節(jié)能概述
風機是應用量**大、應用面**廣的通用性機械,對風機進行改造,對我國工礦企業(yè)的節(jié)能減排有著重大的意義。
目前在我國各行各業(yè)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(fā)電總量的三分之一。特別值得一提的是,大多數(shù)風機在使用過程中都存在大馬拉小車的現(xiàn)象,加之因生產(chǎn)、工藝等方面的變化,需要經(jīng)常調節(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節(jié)檔風板或閥門開啟度的方式來調節(jié)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(jié)的要求。這種落后的調節(jié)方式,不僅浪費了寶貴的能源,而且調節(jié)精度差,很難滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)及服務等方面的要求,負面效應十分嚴重。
風機節(jié)能方式
變頻調速器的出現(xiàn)為交流調速方式帶來了一場革命。隨著近十幾年變頻技術的不斷完善、發(fā)展。變頻調速性能日趨**,已被廣泛應用于不同領域的交流調速。為企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟效益,推動了工業(yè)生產(chǎn)的自動化進程。 變頻調速用于交流異步電機調速,其性能遠遠超過以往任何交、直流調速方式。而且結構簡單,調速范圍寬、調速精度高、安裝調試使用方便、保護功能完善、運行穩(wěn)定可靠、節(jié)能效果顯著,已經(jīng)成為交流電機調速的**新潮流。
風機節(jié)能原理
1. 風機運行曲線
采用變頻器對風機進行控制,屬于減少空氣動力的節(jié)電方法,它和一般常用的調節(jié)風門控制風量的方法比較, 具有明顯的節(jié)電效果。
由圖可以說明其節(jié)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(wǎng)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**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(chǎn)工藝要求,風量需要從Q1減至Q2,這時用調節(jié)風門的方法相當于增加管網(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(jù)風機參數(shù)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(jié)省的功率△N=(H1-H3)×Q2,用面積BH1H3C表示。顯然,節(jié)能的經(jīng)濟效果是十分明顯的。
2.風機在不同頻率下的節(jié)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):
頻率f(Hz) 轉速N% 流量O% 揚程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。
3.投資與節(jié)能
變頻節(jié)能系統(tǒng)(裝置)在各類調速系統(tǒng)中使用時其節(jié)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(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際應用中得到,權威性數(shù)據(jù)可由市場上公開出售的資料(書)查到;通過這些數(shù)據(jù)再進行一些簡單的投資回收率的計算可知:變頻節(jié)能系統(tǒng)(裝置)的投資回收期一般為6-15個月(這是經(jīng)驗值也是權威數(shù)據(jù))。