风机变频调速节能应用示例

高压变频器在循环风机的应用

一、前言

目前，随着企业竞争的日益加剧，生产成本的高低决定了企业在市场竞争的地位，特别是水泥生产企业，很大一部分花在能耗上，降低水泥生产过程中的电能消耗越来越引起了业界的重视.

在水泥生产过程中，风机被大量的采用于工艺流程上，而风机负载耗电量较大，起动电流较高，同时用电动阀门、挡风板等装置来调节风量，在风道系统设计时，为满足生产环境的最大要求，必须留有余量，因此风机的风量和压力往往偏大，功率的偏大设计必然造成能量的浪费。很多的风机有30~70%的能量是消耗在调节阀的压降上的，不仅造成电能的浪费，工作效率低，而且开动阀门时，还发出啸声和振动，经常发生事故。

变频调速技术作为一种先进的电机调速方式，其优异的性能以及带来可观的经济效益早已为人们所知。近几年来变频技术的出现，彻底改变了这一状况，实践证明在风机的系统中接入变频系统，利用变频技术改变电机转速来调节风量和压力的变化用来取代阀门控制风量，能取得明显的节能效果。本文就SH-HVF系列高压变频器在华新金猫水泥（苏州）有限公司中应用进行分析总结。

二、变频器节能原理

一般异步电动机的同步转速为：

n1＝60f/p

而异步电动机转速n与同步转速n1存在一个滑差关系：

n= n1（1—s）=60f/p（1—s）

由上式可以得到，改变异步电动机的转速可以通过改变f、p、s可以达到。针对某一电动机而言P是一定的，而通过改变S进行调速空间非常小，所以变频调速通过改变定子供电频率f来改变同步转速是异步电动机的最为合理的调速方法。若均匀地改变供电频率f，即可平滑地改变电动机的同步转速。异步电动机变频调速具有调速范围宽、平滑性较高、机械特性较硬的优点，目前变频调速已成为异步电动机最主要的调速方式，在很多领域都获得了广泛的应用。

根据流体力学相似定律：

Q1/Q2＝n1/n2 输出风量Q与转速n成正比；

H1/H2＝(n1/n2)2 输出压力H与转速n2正比；

PLC结合变频器在风机节能上的应用

【摘 要】风机是生产生活中随处可见的电气设备。大功率风机能耗巨大，加装基于plc的变频器可实现有效节能。本文主要探讨了plc结合变频器在风机节能上的应用。

【关键词】风机；plc；变频器

当前环境下，全球能源消耗日渐增大，各国能源出现日益紧张，因此都在提倡节能减排，倡导节能已经成为世界范围内的一个共同话题。我国的风机、水泵等大功率用电器一般都由高压大容量电机控制，耗电量占到了全国总耗电量的45%，提倡节能技术，降低国家电能的使用将特别有意义。但是针对这些设备的节能方式往往都比较落后，大多是起不到节能的目的，反而增加了无功功率的消耗，大大的耗费了国家的电能。长期使用这样的调速方式增加了电机的负荷与损耗，严重缩短了电机的使用寿命。对高压变频调速技术进行研究，并将它使用在电机调速控制领域，这样既可以满足工艺生产不同环节的需要，也可以大大的节约电能的消耗，优化工艺生产的流程，改善环境，减少生产维护。目前在我国使用的一些高压变频器，由于自身结构的特点，高压变频器中使用的功率器件的耐压等级受到了明显的限制，而且高压变频器调速系统的拓扑结构也是各式各样的，我国在采用不同的拓扑结构来解决高电压大电流带来的技术难题方面，取得了很大的成果。

1、风机变频调整原理

由于风机大多为平方转矩负载，轴功率与转速成立方关系，所

以当风机转速下降时，消耗的功率也大大下降，因此节能潜力非常大，最有效的节能措施就是采用调速器来调节流量、风量，应用变频器节电率为20%-50%。而且通常在设计中，用户电机设计的容量比实际需要高出很多，存在“大马拉小车”的现象，效率底下，造成电能的大浪费。根据流体力学知识和风机水泵的相似定律，变速前后流量、扬程、功率与转速之间的关系为：q1/q2=n1/n2；h1/h2=（n1/n2）2；p1/p2=（n1/n2）。3式中q1、h1、p1为转速n1的流量、扬程、功率；q2、h2、p2为转速n2的流量、扬程、功率。由此可见，当风机在变负荷工作情况下，采用变频器调节电机转速时，轴功率随转速比的三次方关系进行变化，节电效果明显。

节能技术　江西能源２００６（３）　・４３・　变频技术在锅炉送风机上的应用　程艳霞，李建军　（新余钢铁有限责任公司　江西新余３３８００１）　摘要：介绍了风机变频调节的原理，变频调整的特点及拓展，实际节能应用　关键词：风机；变频技术；节能应用　中图分类号：ＴＭ９２１．５１　文献标识码：　Ｂ　文章编号：　ｌ０ｏ５－７６７６（２００６）ｏ３—００４３—０２　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｖａｒｉａｂｌｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｓｗｅａ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ印　ｅｄ　ｔｏ　Ａｉｒ　Ｂｏｌｗｅｒ，Ｓａｖｉｎｇ　ｅｖｅｒｇｙ　ｉｎ　ｐｒａｃｔｉｃｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　Ｂｌｏｗｅｒ，Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｅｎｅｒｇｙ～ｓａｖｉｎｇ，Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　０前言　新钢公司第二炼铁厂三座１　０５０　ｍ３生铁高炉的　供风是由～动力热电车间担负，该车间目前共有５座　３５　ｔ／ｈ和１座１３０　ｔ／ｈ煤气锅炉，其中４座３５ｔ／ｈ锅炉　的送风机配套电机为７５　ｋＷ，实际运行电流在锅炉满　负荷时仅为８Ｏ　Ａ，进风量调节档板开度为２５％一　７０％，以满足高炉煤气、焦炉煤气供给量波动，锅炉供　气在２０～３７　ｔ／ｈ之间变动，以满足生产运行需要，尤　其是２号３５　ｔ／ｈ锅炉，由原煤粉炉经改造而成，送风　机电机为１１５　ｋＷ，改为煤气锅炉后运行时电流为１２０　Ａ，存在着大马拉小车的现状。　１风机风量调节的原理　风机属于平方转矩负载，即转矩Ｔ与转速ｎ的平　方成正比，Ｔ　ｎ２，而电机的输出功率Ｔ　Ｔｎｏｃｎ３，也就　是说电机的输出功率（轴功率）与转速的立方成正比，　故当电机的转速稍微下降时，电机输出功率就会大幅　度下降，耗电量大大减少。　风机风量的调节方法一般有两种：一种是节流调　节，即调节风门档板的开度来改变风道中风量的大　小，另一种是改变电机的运行频率（变频调节），即改　变电动机的转速，使风机运行于不同的特性曲线，达．　到风量的调节（见图１，图２）。　图中曲线Ｉ为风机恒定转速ｎ１时风压Ｈ与风量　Ｑ的关系曲线，曲线ｈ　为风门开度最大时风阻力与　风量Ｑ关系曲线，工作中二曲线交于Ａ点，对应风量　Ｑ１，风机的输入功率与矩形Ｑ１ＡＨ１Ｏ面积成正比。当　锅炉因外界煤气不足或负荷波动，风量由Ｑ。减少到　Ｑ２（０．５Ｑ１），则风门开度将变小，风阻曲线为ｈ２，与曲　线Ｉ交于Ｂ点，此时进风机输入功率正比于矩形　Ｑ２ＢＨ２Ｏ的面积，由图可知，轴功率变化不大，仅仅改　变了风压，即风量减少，风压提高。　因ｎ＝６０　ｆ／ｐ（１一ｓ）风机轴功率Ｎ＝ｋｎ３，变频后　Ｎ　＝（ｎ／ｎ，）３Ｎ，故电动机输入功率Ｐ　＝（ｆ＇／ｆ）　Ｐ。若　利用变频调节，改变风机转速，使之下降到ｎ２（即满　足风量Ｑ２．７－Ｏ．５　Ｑ　时的转速），对应的风压曲线ＩＩＨ　＝ｆ（Ｑ）交于ｃ点，此时风机轴功率正比于Ｑ２ＣＨ３的面　积，可见，轴功率下降很多，风量下降，电机功率大大　减少。　由图１、图２可知，变频调速更节能，更有利于风　机及锅炉的运行。　２变频调整的特点（ＡＣＳ６００系列）　（Ｉ）可实现软起动，起动电流平稳上升，停车降速　均匀。（２）可实现无级调速，按工况需要开环或闭环　运行，减小实地操作的劳动强度。（３）降低噪声，减少　对电网的冲击，延长轴承开关的使用寿命。（４）可实　行远程和就地操作，操作简便。（５）电机具有多道保　护，并能储存和显示故障原因。（６）运行参数可按用　收稿日期：２ｃ０６—０５　２５　作者简介：程艳霞（１９６５　）女，２００４年毕业于南昌航空工业学院电机一体化专业。

２００６年第ｌ２期　《贵州电力技术》　（总第９０期）　

引风机变频调速控制技术的应用　

六盘水供电局吴超［５５３００１］　

摘要本文介绍了引风机采用变频调速技术的节能原理、控制炉膛压力的可行性以及调速控制方式。目前该技　术广泛应用于锅炉的引风机系统，具有良好的经济实用价值。　关键词引风机变频调速应用　

在以焦炉煤气为燃料的发电厂中，工业锅炉燃　烧的稳定性和可靠性是实现锅炉安全经济运行的关　

键，而保证锅炉燃烧稳定性和可靠性的前提是控制　

锅炉炉膛的微负压。传统的炉膛负压控制方式是改　变风阻调节引风量达到调整燃烧的效果。而引风机　

采用变频调速技术后，可直接实现锅炉微负压自动　

调节控制，达到节电和节省燃料的目的。在六盘水　拓源集团有限公司二塘６０００ｋＷ焦炉煤气电站中，　我们运用了此方案，通过２Ｏ个月的实践检验，效益　

显著。　

１　引风机变频调速的节能原理　

我国现行的电力设计规程ＳＤＪ一７９规定，锅炉　

的送、引风机的风量裕度分别为５％和５％一１０％，　

风压裕度分别为１０％和１０％一１５％。这是因为在　设计过程中，很难准确地计算出管网的阻力，并考虑　

到长期运行过程中可能发生的各种问题，通常总是　把系统的最大风量和风压富裕量作为选择风机型号　

的设计值。但风机的型号和系列是有限的，往往在　

选用不到合适的风机型号时，只好往大型号上靠。　这样，电站锅炉送、引风机的风量和风压富裕度达　

２０％一３０％是比较常见的。因此风机运行时，只有　

靠调节风门或风道挡板的开度来满足生产工艺对风　量的要求。风机的机械特性均为平方转矩特性，靠　

调节风门、风道档板或阀门的开度来调节风机风量　

的方法、称为节流调节，在节流调节过程中，风机固　

有特性不变、仅仅靠关小风门、挡板或阀门的开度，　

人为地增加管路的阻力，由此增大管路系统的损失，　

不利于风机的节能运行。　锅炉送、引风机的用电量中，很大一部分是因风　

机的型号与管网系统的参数不匹配及调节方式不当　

而被调节门消耗掉。同时，发电机的负荷变动要求　锅炉跟随变动，相应的送、引风机等也必须进行调