风机泵类负载节能分析

　　电气节能文/辽宁工程技术大学职业技术学院芦新茹风机泵类负载节能分析风机泵类负载采用传统的调节流量的方法，能量损失较大，设备维修费用高，使用寿命缩短。采用变频技术对异步电动机进行转速调节的方法来调节流量，具有显著的节能效果。

　　报道，在我国各行各业中，现有的风机和泵约5台，用电量占工业用电的60以上。由于在设计时通常留有一定的裕量，使风机和泵经常在5070，甚至更低的流量下运行。根据生产需要，需对流量进行控制和调节，以适应工艺要求和工况的变化。采用传统的固定截流的方法调节流量，不仅维护费用增加，设备使用寿命缩短，而且由于挡板、阀门等设备的截流损失造成能源的浪费，致使能源的利用率较低。所以降低风机和泵运行中的能量损耗成为非常重要的问题。

　　节能分析工业中大量使用的离心式风机和泵具有相似的负载特性，都属于二次方转矩负载，在相似的工况下，风机和泵的流量与转速成正比，压力与转速的二次方成正比，轴功率与转速的三次方成正比。

　　以风机为例分析，为离心式风机的压力一风量曲线亦即工作特性，曲线1、为不同转速下的工作特性，其中1是额定转速下的自然工作特性；曲线3、4为不同风道阻力下的阻力曲线，其中3是自然风道阻力曲线，4是利用挡板改变阻力时的阻力曲线。自然工作特性曲线1与自然阻力曲线3的交点A就是风机的工作点，即不采取任何调节措施时的标准工作点，设标准工作点的风量为100.由于轴功率正比于压力、风量的乘积，此时轴功率与面积41001成正比。

　　当风量需求从q减小到02时，传统的调节方法是调节挡板改变风道阻力，随着风道阻力的增加，风道阻力曲线从曲线3过渡到曲线4，系统由原来的标准工作点4变到新的工作点S运行。工作点的变化使风量降低，但却使风压提高，因而轴功率虽然有变化，却远不如风量的变化明显。此时轴功率尸2与面积化成正比。

　　调节风量的另一个方法是风道阻力不变，通过改变风机的工作特性来调节风量。对于一台特定的风机，工作特性随转速的改变而改变。这时对拖动风机的异步电动机进行变频调速，使风机转速发生变化，则工作特性从曲线1过渡到曲线2，系统由原来的标准工作点4变到新的工作点C.工作点的变化使风量降低，同时也使压力降低，因而轴功率降低较明显。此时轴功率P3与面积（》3003成正比。显然尸3比、尸2要小得多。由图可知，当流量需求降低时，采用转速调节比挡板调节节省的功率与面积BH2H；C成正比，因此节能效果十分明显。

　　考虑机械损耗和电损耗后的输入功率随风量变化的曲线如，其中PD、PZ分别为挡板调节和转速调节的输入功率曲线。由图可看出在所需风量相同的情况下，转速调节比挡板调节消耗的功率要小得多，其差值△P为节约的电功率在一定范围内，风量越小时，AP越大。

　　对泵类负载进行分析，可得出同样的结论。因此，风机泵类负载采用变频调风机的工作特性输入功率一风量曲线速的方法来调节流量时，比采用挡板、阀门调节可以大大节约电能，当流量裕量越大时，节能效果就越明显。

　　节能估算风机和泵采用变频调速进行流量调节时，可对节能效果预先做大致的估算。附表列出了风机和泵的流量、压力和功附表风机和泵的流量、压力和功率之间的理论关系流量（％）转速（％）压力（扬程）（）功率（％）由附表可见，当流量需求减少1/2时，如通过变频调速将转速下降50，则理论上的功率消耗仅需额定功率的12.5，即可节约87.5的电能。当然实际上由于各种因素的影响，节电率比表中所列值稍低些。

　　估算节能效果，需要了解风量的富裕量。对于改造工程，可根据挡板的开度一风量特性来估算风量的富裕量对于新工程，按设计规范一般富裕量不低于20，可以按照实需风量为标称风量的80估算。

　　例如，一台锅炉引风机，电动机功率为110kW，挡板平均开度为60，实际消耗功率为92kW，查挡板的开度一风量特性曲线，得此时风量约为挡板全开时的70.风机24h运行，年运行约280天。欲对设备进行改造，改造成本为19万兀。

　　采用转速调节，由附表查得流量为70时，节电率为34.3.则全年节约电能为转速调节与挡板调节相比节约的电能若每1kW*h按0.5元计算，则每年可节约电费18.2万元。

　　投资19万元，则资金回报周期为即13个月就可回收投资。EA（上接第76页）提升机工作时序图第1阶段0t：车厢在井底工作面装满煤后，发一个联络信号给井口提升机操作工人，操作工人再回复一个信号到井底，然后开机提升。重车从井底开始上行，空车同时在井口车场位置开始下行。

　　第2阶段t：重车起动后，加速到变频器的频率为/2速度运行，中速运行的时间较短，只是一过渡段，加速时间内设备如果没有问题，立即再加速到正常运行速度。

　　第4阶段t3t：重车以变频器频率为f3的大速度稳定运行，这段过程一般长。

　　第5阶段操作工人看到重车快到井口时立即减速，如减速时间设置较短时，变频器制动单元和制动电阻起作用，不致因减速过快跳闸。

　　第6阶段t5t：重车减速到低速以变频器频率为速度低速爬行，便于在规定的位置停车。

　　第7阶段t6tf快到停车位置时，变频器立即停车，重车减速到零，操作工人发一个联络信号到井下，整个提升过程结束。

　　以上为人工操作程序，也可按PLC自动操作程序工作。

　　中加速和减速段的时间均在变频器上设置。

　　绕线转子异步电动机转子串电阻调速，电阻上消耗大量的转差功率，速度越低，消耗的转差功率越大。使用变频调速，是一种不耗能的高效调速方式。提升机绝大部分时间都处在电动状态，节能十分显著，经测算节能30以上，取得了很好的经济效益。另外，提升机变频调速后，系统运行的稳定性和安全性得到大大的提高，减少了运行故障和停工工时，节省了人力和物力，提高了运煤能力，间接的经济效益也很可观。EA