风机变频原理

1 引言

在中央空调水冷式机组中，使用循环冷却水是最常用的方法之一。为了使机组中加热了的水再降温冷却，重新循环使用，常使用冷却塔。风机为机械通风冷却塔的关键部件，通常都采用户外立式冷却塔专用电机，具有效率高，耗电省，防水性能好等特点。水在冷却塔滴下时，冷却风机使之与空气较充分的接触，将热量传递给周围空气，将水温降下来。

由于冷却塔的设备容量是根据在夏天最大热负载的条件下选定的，也就是考虑到最恶劣的条件，然而在实际设备运行中，由于季节、气候、工作负载的等效热负载等诸多因素都决定了机组设备经常是处于在较低热负载的情况下运行，所以机组的耗电常常是不必要的和浪费的。因此，使用变频调速控制冷却风机的转速，在夜间或在气温较低的季节气候条件下，通过调节冷却风机的转速和冷却风机的开启台数，节能效果就非常显著。

冷却水系统能耗是空调系统总能耗的重要组成部分之一。采用截止阀对冷却水流量进行调节将导致能量无谓的浪费，在部分负荷时固定冷却水流量以及不对冷却塔风机电机进行控制也将浪费大量电能。如采用微机控制技术和变频调速技术对冷却水系统进行控制节能效果约为30%，具有显著的节能效益。特别对于宾馆、饭店、商场等工作期较长的集中空调系统以及南方地区空调运行期长的其他建筑物空调系统，采用空调冷却水系统的节能运行系统的投资回收期一般在1～2年，具有非常显著的经济效益。

2 典型的冷却塔风机控制方式

在典型的冷却塔风机控制系统中，变频器可以利用内置PID功能，可以组成以温度为控制对象的闭环控制。图1所示为典型的冷却塔变频控制原理，冷却塔风机的作用是将出水温度降到一定的值，其降温的效果可以通过变频器的速度调整来进行。被控量(出水温度)与设定值的差值经过变频器内置的PID控制器后，送出速度命令并控制变频器频率的输出，最终调节冷却塔风机的转速。

图1 冷却塔风机变频控制原理图

在这里，温度信号给定量通过变频器操作面板的参数进行设定，温度反馈量通过出水管路中的温度检测以4－20mA的电流形式从R口输入(以安川变频器为例)，然后通过设置合理的PI参数(比例增益Kp=80%;积分时间Ki＝30S;采样周期T＝5s;偏差极限10%)就可以获得满意的闭环控制效果。冷却塔风机变频器的接线示意图如图2所示。

风机高压变频调速改造及节能原理

2007-01-27 来源：减速机信息网 浏览：611

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1 引言

工业生产和产品加工制造业中，风机设备应用范围广泛；其电能消耗和诸如阀门、挡板相关设备节流损失以及维护、维修费用占到生产成本7%~25%，是一笔不小生产费用开支。经济改革不断深入，市场竞争不断加剧；节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品质量重要手段之一。

目前，变频调速技术已经成为现代电力传动技术一个主要发展方向。它卓越调速性能、显著节电效果，改善现有设备运行工况，提高系统安全可靠性和设备利用率，延长设备使用寿命等优点应用领域不断扩大而到充分体现。

2 风机参数及特性

2.1 风机基本参数

(1) 风量Q—单位时间流过风机空气量(m3/s，m3/min，m3/h)；

(2) 风压H—当空气流过风机时，风机给予每立方米空气总能量(kg·m)称为风机全压Ht(kg·m/m3)，其由静压Hs和动压Hd组成。即Ht=Hs+Hd；

(3) 轴功率P—风机工作有效总功率，又称空气功率；

(4) 效率η—风机轴上功率P损失掉部分功率后剩下风机内功率与风机轴上功率P之比，称为风机效率。

2.2 风机相似理论

风机流量，运行压力，轴功率这三个基本参数与转速间运算公式极其复杂，同时风机类负荷随环境变化参数也随之变化，工程中一般风机运行曲线，进行大致参数运算，称之为风机相似理论：

Q/Qo=n/no

H/Ho=(n/n0o)2(ρ/ρo)

P/P0=(n/no)3(ρ/ρo)

式中：Q—风机流量；

H—风机全压；

n—转速；

ρ—介质密度；

P— 轴功率。

风量Q与电机转速n成正比，Q∝n；风压H与电机转速n平方成正比，H∝n2；轴功率P与电机转速n立方成正比，P∝n3。

2.3 电动机容量计算

式中：P—风机电动机所需输出轴功率(kW)；

中国科技信息２０Ｄ７年第２４期　蠢ｃ　ｌＩＪ帆ｓｃＪＥＮＣ￣　２ｏＤ７　

风机变频节能原理及在制盐工艺上的应用　

刘光徽　南京财经大学信息工程学院２１　００４　

本文介绍了变频嚣的一些基本原理以及在风　

机上节能应用，以在制盐最统采用变频嚣的　

应用情况　从一个工频控制改遣为变频控制　

的实际应用阚述其电气控制原理及故障处理　

亩　一｜　

制盐；变频器；节能　

前言　

目前，我国大力提倡建设节约型社　

会，实现可持续发展。作为竞争Ｅｌ益激烈　

的制盐行业，降低成本大势所趋，电力作　

为制盐的三大消耗之一，降低消耗应考虑　

从节电着手。某盐厂真空制盐系统是９Ｏ年　

代初期设计安装的，年产９．５万吨精制　

盐，经过２００４、２００５年两次技术改造后，　

产能增加至２３万吨。但整个系统的电耗在　

制盐行业中是较高的，节电措施仅有靠提高　

班产量，而在一定生产能力下，吨盐耗电　

降幅不明显。为此寻求新的节电措施，考　

虑到盐厂制盐系统泵类及风机电机采用交　

流异步电动机，恒速运转，流速、流量　

是通过阀门或风门调节，存在效率低、启　

动电流大、设备易损、维修费用高等问　

题。经过精心研究和探讨，对制盐系统泵　

类及风机尝试使用变频调速技术进行改　

造，经过半年来的运行，证明是一种行之　有效的节能措施。　

１，变频器原理　

我们知道，交流电动机的同步转速表　

达式位：　

ｎ＝６０　ｆ（１——ｓ）／ｐ　

式中１＂１一一异步电动机的转速；　

ｆ一～异步电动机的频率；　

Ｓ一～电动机转差率；　

Ｐ一～电动机极对数。　

由上式可知，转速ｎ与频率ｆ成正比，　

只要改变频率ｆ即可改变电动机的转速，　

当频率ｆ在０～５０Ｈｚ的范围内变化时，电　

动机转速调节范围非常宽。变频器就是通　

过改变电动机电源频率实现速度调节的，　

是一种理想的高效率、高性能的调速手　

段。　

变频器是利用电力半导体器件的通断　

作用将工频电源变换为另一频率的电能控　

制装置。我们现在使用的变频器主要采用　交一直一交方式（ＶＶＶＦ变频或矢量控制　

风机型变频调速器选型

产品特点：

■针对风机节能控制设计

■内置PID和先进的节能软件

■高效节能，节电效果20%～60%(根据实际工况而定)

■简便管理、安全保护、实现自动化控制

■延长风机设备寿命、保护电网稳定、保减磨损，降低故障率

■实现软起，制动功能

更多描述: 应用行业:

□罗茨风机 □矿山风机 □离心风机 □工业风机 □环境工程

阿启蒙GP400系列高性能矢量变频器采用先进的DSP控制系统，通过高精度的控制算法完成优化的无速度传感器矢量控制，有效抑制低频震荡；丰富的端子使应用更加灵活，内置输入电抗器性能更稳定，完备的电磁兼容设计适用于对使用环境要求更加苛刻的场合。此系列产品广泛应用纺织化纤、塑胶、建材、有色金属等对速度控制精度、转矩响应速度、低频输出有很高要求的场合。在风机领域已经大面积使用。

产品主要特点：

 高性能的电流矢量控制、V/f控制、转矩控制

 丰富的外围接口

 可扩展控制键盘

 G/P合一

 内置输入直流电抗器（18.5kW及以上机型）

 16段多段速控制、PID控制、摆频控制

 提供RS485串行通讯接口，采用标准Modbus协议

 产品符合EMC（EN61000-6-4、EN61800-3）标准规范

阿启蒙在变频领域在国内处于领导地位。

二、变频节能原理：

1. 风机运行曲线

采用变频器对风机进行控制，属于减少空气动力的节电方法，它和一般常用的调节风门控制风量的方法比较， 具有明显的节电效果。

由图可以说明其节电原理：

图中，曲线（1）为风机在恒定转速n1下的风压一风量（H-Q）特性，曲线（2） 为管网风阻特性（风门全开）。曲线（4） 为变频运行特性（风门全开）

假设风机工作在A点效率最高，此时风压为H2，风量为Q1，轴功率N1与Q1、H2的乘积成正比，在图中可用面积AH2OQ1表示。如果生产工艺要求，风量需要从Q1减至Q2，这时用调节风门的方法相当于增加管网阻力，使管网阻力特性变到曲线（3），系统由原来的工况点A变到新的工况点B运行。从图中看出，风压反而增加，轴功率与面积BH1OQ2成正比。显然，轴功率下降不大。如果采用变频器调速控制方式，风机转速由n1降到 n2，根据风机参数的比例定律，画出在转速n2风量（Q-H）特性，如曲线（4）所示。可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，功率N3随着显著减少，用面积CH3OQ2表示。节省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面积BH1H3C表示。显然，节能的经济效果是十分明显的。