风机变频节能计算 PPT

节能原理及计算方法一、节能原理风机和水泵，前者工作介质为液体，均属于流体机械设备。

下面以风机为例说明它们的工作特性。

特别是离心式风机及水泵，工作特性基本相同。

以下就以风机为例说明他们的调速工作原理。

风机的工作特性图如下：风机的工作特性图由上图可以看出，风机工作的位置，即风机的风量是由风机特性曲线（风压特性）和管网特性曲线（风阻特性）决定的，无论是改变风机的特性曲线，或者是改变管网特性曲线，都可以达到改变风量的目的。

图中：风机特性曲线 HA =kQ12K——风机特性系数；管网特性曲线 HA =Hc-λQ12λ——管网特性系数。

（一）工频工作方式工频工作方式是指泵的特性曲线保持不变，而改变管网特性曲线。

通常采取的方式是保持风机的特性曲线不变，即不改变风机的转速，而用调节挡板改变出风口的大小，达到改变风量的目的。

如下图所示：工频工作方式时风机的工作特性图从图中可以看出，风机工作在A点时，风量为Q1，风压为H1。

保持风机的转速不变，用挡板将风量调节为Q2时，风压将上升到H2，风机工作点变为B点。

由于挡板的节流作用，风道的阻力曲线变为OB。

风机工作在A点时，其功率为PA ＝H1×Q1/102；风机工作在B点时，其功率为PB ＝H2×Q2/102。

虽然Q2<Q1，但H3>H1，所以PA与为PB的值变化不大，说明采用工频工作方式时，改变风机的风量，风机的轴功率减小有限。

（二）变频工作方式变频工作方式是指管网特性曲线保持不变，而改变风机的特性曲线。

通常采取的方式是保持管网特性曲线不变，即不改变风机出口的大小，而改变风机的特性曲线，即改变风机的转速，达到改变风量的目的。

如下图所示：风机工作在A点时，其功率为PA ＝H1×Q1/102；风机工作在B点时，其功率为PB ＝H2×Q2/102。

Q 2<Q1，而且 H2>H1，所以PA与为PB的值变化较大，说明采用变工频工作方式时，改变风机的风量，风机的轴功率减小很大，节能效果显著。

变频器节能效率计算标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]概述在许多情况下, 使用变频器的目的是调速, 尤其是对于在工业中大量使用的风扇、鼓风机和泵类负载来说, 设计选型往往以最大工况来选。

与实际的工况存在较大的可调整空间。

在运行中根据实际运行需要，按照流量、杨程等调节电动机的转速，从而改变电动机的输出转矩和输出功率，以代替传统上利用挡板和阀门进行的流量和扬程的控制, 节能效果非常明显。

同时分析变频器在选型、应用中的注意事项。

1变频调速原理三相异步电动机转速公式为:60fn=式中：n-电动机转速，r/min；f-电源频率，Hz；p-电动机对数s-转差率,从上式可见交流电动机的调速可以概括为改变极对数，控制电源频率以及通过改变参数如定子电压、转子电压等使电机转差率发生变化等几种方式。

变频器效率维持在94%~96%，变频调速是一种高效率、高效能的调速方式，使异步电动机在整个工作范围内保持正常的小转差率下运转，实现无极平滑调速。

变频工作原理异步电动机的额定频率称为基频，即电网的频率，在我国为50Hz 。

电机定子绕组内部感应电动势为U 1≈U 1=4.44U 1UU 11式中U 1-定子绕组感应电动势，V ；1-气隙磁通，Wb ； U -定子每相绕组匝数；U 1-基波绕组系数。

在变频调速时，如果只降低定子频率U 1，而定子每相电压保持不变，则必然会造成1增大。

由于电机制造时，为提高效率减少损耗，通常在U 1=U U ，U 1=U U 时，电动机主磁路接近饱和，增大1势必使主磁路过饱和，将导致励磁电流急剧增大，铁损增加，功率因素降低。

若在降低频率的同时降低电压使U 1U 1⁄保持不变则可保持1不变从而避免了主磁路过饱和现象的发生。

这种方式称为恒磁通控制方式。

此时电动机转矩为T =U 1UU 12π(U 2U +UU 22U 2)(U 1U 1)2式中T -电动机转矩，；U 1—电源极对数；U—磁极对数；U—转差率；U2—转子电阻；U2—转子电抗；由于转差率U较小，(U2U⁄)2U22则有T≈U1UU12πU2U(U11)2=UU1U其中U=U1U2πU2(U1 U1)2由此可知：若频率U1保持不变则T∝s；若转矩T不变则s∝1U1⁄；常数由此可知：保持U1U1=⁄常数，最大转矩和最大转矩处的转速降落均等于常数，与频率无关。

变频器节能方案咱来说说变频器节能这事儿。

一、了解现状。

首先呢，咱得瞅瞅现在用电设备的情况。

就像你得先知道自己兜里有多少钱，才能计划咋省钱一样。

看看哪些设备是用电大户，特别是那些电机驱动的设备，像工厂里的大风机、水泵啥的。

这些设备要是一直满负荷傻跑，那电就跟流水似的哗哗没了。

二、变频器的魔法。

1. 原理简单说。

变频器就像是个智能管家。

它能改变电机的供电频率，就好比你开车的时候，根据路况和需求来控制车速。

电机不需要全速运转的时候，变频器就把频率降下来，电机就慢点儿转，这样就省了不少电。

打个比方，你跑步的时候，要是一直冲刺跑，肯定累得要死还消耗超多能量，但要是可以根据距离和身体状态调整速度，那就能轻松不少，还能少消耗体力，变频器对电机就是这么个道理。

2. 适配不同设备。

对于风机来说，很多时候不需要一直最大风量吹。

变频器可以根据实际需求调整风机的转速，让风量刚刚好。

就像你在屋里觉得有点热，不需要把风扇开到最大档，合适的风速就能让你凉快，还不浪费电。

水泵也是一样，不是一直都要最大流量抽水，变频器能让水泵按需抽水，节能效果杠杠的。

三、节能效益计算。

这就好比算账。

咱们先看看设备原来的耗电量。

比如说一台大风机，以前一天用电100度。

装上变频器之后，经过一段时间的监测，发现一天只用了70度电。

那这一天就省了30度电啊。

一个月按30天算，那就是省了900度电。

按照每度电多少钱一算，嚯，这省下来的钱可不少呢。

四、实施步骤。

1. 设备选型。

要选个合适的变频器，就像选鞋子得合脚一样。

得根据电机的功率、类型，还有设备的工作环境来选。

要是选错了，就像穿小鞋走路，走不稳还容易出问题。

2. 安装调试。

这得找专业的电工师傅或者技术人员来做。

就像做手术得找专业医生一样。

安装的时候得注意线路连接正确，调试的时候要根据设备的实际运行情况调整变频器的参数，让它和设备完美配合。

3. 员工培训。

得让操作设备的员工知道变频器是咋回事儿。

不能人家都不知道这东西咋用，还怎么节能呢？简单培训一下，让员工明白这个新玩意儿就像一个节能小助手，不要乱操作，按照规定来使用设备就好。

概述在许多情况下, 使用变频器的目的是调速, 尤其是对于在工业中大量使用的风扇、鼓风机和泵类负载来说, 设计选型往往以最大工况来选。

与实际的工况存在较大的可调整空间。

在运行中根据实际运行需要，按照流量、杨程等调节电动机的转速，从而改变电动机的输出转矩和输出功率，以代替传统上利用挡板和阀门进行的流量和扬程的控制, 节能效果非常明显。

同时分析变频器在选型、应用中的注意事项。

1变频调速原理三相异步电动机转速公式为:n=60f p(1−s)式中：n-电动机转速，r/min；f-电源频率，Hz；p-电动机对数s-转差率,从上式可见交流电动机的调速可以概括为改变极对数，控制电源频率以及通过改变参数如定子电压、转子电压等使电机转差率发生变化等几种方式。

变频器效率维持在94%~96%，变频调速是一种高效率、高效能的调速方式，使异步电动机在整个工作范围内保持正常的小转差率下运转，实现无极平滑调速。

1.1变频工作原理异步电动机的额定频率称为基频，即电网的频率，在我国为50Hz。

电机定子绕组内部感应电动势为U1≈E1=4.44f1Nk1?1式中E1-定子绕组感应电动势，V；?1-气隙磁通，Wb；N-定子每相绕组匝数；f1-基波绕组系数。

在变频调速时，如果只降低定子频率f1，而定子每相电压保持不变，则必然会造成?1增大。

由于电机制造时，为提高效率减少损耗，通常在U1=U n，f1=f n时，电动机主磁路接近饱和，增大?1势必使主磁路过饱和，将导致励磁电流急剧增大，铁损增加，功率因素降低。

若在降低频率的同时降低电压使E 1f 1⁄保持不变则可保持?1不变从而避免了主磁路过饱和现象的发生。

这种方式称为恒磁通控制方式。

此时电动机转矩为 T =m 1pf 12π(r 2s +sx 22r 2)(E 1f 1)2式中T -电动机转矩，N.m ；m 1—电源极对数；p —磁极对数； s —转差率；r 2—转子电阻；x 2—转子电抗；由于转差率s 较小，(r 2s ⁄)2?x 22则有 T ≈m 1pf 12πr 2s(E 1f 1)2=kf 1s 其中k =m 1p 2πr 2(E 1f 1)2由此可知：若频率f 1保持不变则T ∝s ；若转矩T 不变则s ∝1f 1⁄； 电动机临界转差率s m ≈r 2x 2=r 22πf 1L 2=C f 1 其中C =r22πL 2 电动机最大转矩T m =m 1pf 14π12πf 1L 2(E 1f 1)2=常数 最大转速降?n m =s m n 1=C f 160f 1p =60p =常数由此可知：保持E 1f 1=⁄常数，最大转矩和最大转矩处的转速降落均等于常数，与频率无关。

风机水泵负载变频调速节能原理相似定律：两台风机或水泵流动相似，在任一对应点上的统计和尺寸成比例，比值成相等，各对应角、叶片数相等，排挤系数、各种效率相等。

流量按照相似定律，由连续运动方程流量公式：φπηη⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=d D A vm vm vv v q流速公式： 60π⨯⨯=n D v m 式中：q v——体积流量，s m3；ηv——容积效率，实际容积效率约为0.95；A ——有效断面积（与轴面速度vm垂直的断面积），m²；D ——叶轮直径，m ； n ——叶片转速，r/mi n ； b ——叶片宽度，m ；vm——圆周速度，m/s ；φ——排挤系数，表示叶片厚度使有效面积减少的程度，约为0.75～0.95；按照电机学的基本原理，交流异步电动机转速公式： p f s n ⨯⨯-=60)1( 式中： s ——滑差； P ——电机极对数； f ——电机运行频率。

流量、转速和频率关系式：f n q v∞∞⇒ 可见流量和转速的一次方成正比，和频率的一次方成正比。

扬程按照流体力学定律，扬程公式：²21v m H ⨯⨯=ρ 扬程、转速和频率关系式：可见扬程和转速的二次方成正比，和频率的二次方成正比。

式中：H ——水泵或风机的扬程，m ；功率风机水泵的有效功率：每秒钟流体经风机水泵获得的能量。

水泵：H g q Pve⨯⨯⨯=ρ或 风机：P q P ve⨯=可见有效功率和转速的三次方成正比，和频率的三次方成正比。

式中：Pe——有功功率，w ；ρ——流体质量密度，m Kg3；P ——压力，Pa ；电量风机水泵效率：有效功率和轴功率之比。

ηp轴功率：电动机输出给风机水泵的功率。

轴功率（电动机的输出功率）公式： ηρpvshHg q P⨯⨯⨯=⇒水泵ηpvshPq P⨯=⇒风机电动机和风机水泵的传动效率： ηc电动机效率：ηm电量（电动机的输入功率）公式：ηηmcshgP P ⨯=ηηηρpmcvgHg q P⨯⨯⨯⨯⨯=⇒水泵ηηηρpm c gPP⨯⨯⨯=⇒风机节能工频状态下的耗电量计算Pd ：电动机功率 ； ηd ：电动机效率 ； U ：电动机输入电压 ； I ：电动机实际运行电流 ；cos φ：功率因子。

一、变频调速与节流调节的计算流量q v 与转速成正比，即q v2/q v1=n 2/n 1；扬程H 与转速的平方成正比，即H 1/H 2=（n 2/n 1）2；功率与转速的立方成正比功率。

如（1）式所述。

31231212)()(v v v q q n n p p q P ===存在的关系与流量泵与风机的功率 （1）根据v q 、H 值可以计算泵与风机的功率，即：ηρ102H q P V =（2）式中P ─功率，kW ；v q ─流量，m 3/s ；H ─扬程，m ；ρ─密度，kg/m 3；η─使用工况效率%； 泵与风机的变频节能计算(1) 变频调速调节与节流调节对风机、水泵常用阀门、挡板进行节流调节，增加了管路的阻尼，电机仍旧以额定速度运行，这时能量消耗较大，如果对风机、泵类设备进行调速控制，不需要再用阀门、挡板进行节流调节，将阀门、挡板开到最大，管路阻尼最小，能耗也大为减少。

节能量可用GB12497《三相异步电动机经济运行》强制性国家标准实施监督指南中的计算公式，即对风机、泵类、采用挡板调节流量对应电机输入功率P L 与流量q v 的关系：)(])(55.045.0[2kW p q q P e veV L += （3） 式中 P L ─额定流量时电机输入功率，kW ；q ve ─额定流量，m 3/s ；若流量的调节范围（0.5～1）q ve ,由上面的公式及下面的公式可得电机调速调节流量相比节流调节流量所要节约的节电率（Ki ）为：])(55.045.0[)(1/)(233vev b vev Lb vev e L Lq q q q P q q P P p p Ki +-=-=∆=ηη （4）式中Ki ─节电率；ηb ─调速机构效率。

从上式分析，节流调速时由于q v /q ve <1，平方后更小于1，乘以0.55再加上0.45仍小于1，却节流后电机的负载变小了，消耗的功率也比额定功率小。

当挡板或阀门全关时，泵与风景空载运行，消耗的功率最少，等于0.45Pc 。