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风机变频节能方法分析
时间:2018-09-14 09:44:20 来源:互联网
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  风机是一种依靠输入机械能来提高气体压力并排送气体的从动流体机械。气体压缩与气体输送机械是将旋转的机械能转换为气体压力能及动能,并将气体输送出去的机械。我国所述的风机是对气体压缩与气体输送机械的简称,风机可以按照多种分类方式分为许多种不同的类型,鼓风机、通风机、风力发电机等都是常说的风机。

  由流体力学原理可知,风机的风量和电机的转速功率有很大的关联:风机的风量和风机的转速成正比,风机的风压和风机的转速平方成正比,而风机的轴功率等于风量和风压之间的乘积,所以风机的轴功率与风机的转速三次方也成正比。随着近些年来变频技术不断的完善、发展及进步。风机的变频调速性能越来越发达,在很大程度上节约了能源,已经被广泛的应用于多种领域。风机变频节能方法所获得的节能效益为各行各业的企业带来了不少的经济效益,极大的推动了社会工业生产的自动化发展进程。

  一、风机的变频节能原理

  目前情况下的风机设备大多数是采用异步电动机进行直接驱动的方式来实现风机的节能的,此种方式存在着一定的缺陷和问题,例如电气保护的特性较差、所启动的电流过大、产生机械冲击等。在电机的负载过大的情况下,会在一定程度上影响、减少设备的使用寿命,还会导致出现一些机械故障,经常发生出现电机发烫被烧毁等不良故障。

  风机变频调速器是现代社会上的一种新型的节能产品,在管路性能的曲线不变的情况下,变速调节用变速来改变风机的性能曲线,进而改变其工作点。风机变频调速器具有容易操作、控制精度较高、性能较高、不用进行维护等等多个优点。在其他条件没有发生改变的情况下,对异步电动机定子端输入电源频率进而改变电动机的转速是风机变频调速技术基本的工作原理。电机转速和工作电源输入频率成正比的关系:n=60(f-s)/p,公式中,n用来表示转速,f用来表示输入频率,s用来表示电机转差率,p用来表示电机磁极对数。出口挡板的控制,在开度减小的情况下,风阻会有所增加,不适合对风量进行大范围的调节。入口挡板的控制,相比出口挡板控制风量的范围相对较广,减小开度情况下的轴功率大体上与风量成比例下降,但是还是比不上变频调速的节能效果。

  通常情况下认为,运行风量不是风机设计的额定风量的时候,如果采用节流控制进行调节是通过减小风门开度来改变管网阻力,使管网特性的曲线变陡,造成运行点的流量下降而提高压力;采用调速控制的方式,全开挡板,其管网阻力是恒定的,如果要保证风量是相同的就需要降低风机的转速,降低其压力。

  二、风机变频节能的问题

  在各行各业的企业进行生产的过程中,应用风机的情况较为普遍,传统的节流方式主要是应用导流器来进行的,导致风机没有较高的运行效率,从而造成很大程度的能源浪费情况,而且风机在不断的进行维护、维修方面所花费的费用也在一定程度上提高了企业的生产成本。企业通常使用的风机、鼓风机大多是离心式风机,离心式风机对风量的控制主要是依靠风机入口的风门挡板来进行调节的,不仅会浪费掉大量的能源,还会出现风机运行时的振动较大、噪音较高、设备炉膛内的负压不够稳定,容易出现发热现象等多种不良状况。在企业的实际生产过程中所用的汽量较小,一般情况下是采用接触器来进行对锅炉鼓风、引风的控制,频繁的启停造成许多浪费能源及运行情况不稳定等较为突出的问题。

  三、风机变频节能

  3.1 风机变频节能系统

  风机在进行变频调速的过程中,管网的阻力不发生改变,风机在情况相似的条件下运行,风机的效率不会发生多少改变,甚至是保持不变。风机在高效区保持运行的情况下,而且流量在下降的同一时间,风压也在不断的下降,在满足工作运行情况需求下,风机的节能效果是最好的,因而人们认为的最经济、最有效的节能方式是风机变频调节。风机类负载对过载能力方面的要求不高,且对转速的要求也不是很高,在选用时采用一般的普通功能型的常用变频器就行。一般情况下的风机变频调速最好不要低于额定转速的50%,最好将其控制在70%~100%之间。风机的变频调速可以根据实际情况下的通风管道的道路特性曲线对其最小转速进行确定。

  3.2 风机节能的方法

  风机变频节能有减少运行时间、采用高效率机器及设备、减少空气动力等等多种的节电方法。风机变频节能有电磁调速电动机调速、转子回路串电阻调速、变极调速、液力耦合离合器调速、调压调速以及调压变频调速等等多种调速方式。对风机进行调速控制是属于减少空气动力的节能方法,主要是利用轴功率和转速的三次方成正比的原理,与常用的以调节风门开度来控制风量的方法有着较为明显的节电能效。

  3.3 节能的计算

  以一台30kW的鼓风机为例:鼓风机是二十四小时连续不断地运行,在运行过程中,每天十小时的运行是在90%负荷,其频率按照46Hz来进行计算,挡板调节时候的电动机的功耗按照98%来进行计算;鼓风机十四小时的运行是在50%的负荷,其频率要按照20Hz来进行计算,挡板调节时候的电动机功耗要按照70%来进行计算。如果鼓风机全年的运行时间是三百天,那么一年所节约的电能总量是98254kW·h,如果按照每度电0.6元来计算,采用变频调速的节能方法每年能够节约的总电费为58952元。由此可见,风机变频节能的方法可以在很大程度上节约能源,为企业的生产活动节约大量的生产成本。

  3.4 风机变频节能的效果

  采用风机变频节能的方法可以达到很好的效果,例如:风机变频节能的方法产生的噪音和振动得到很大程度的减小;风机运行的安全稳定性得到提高;节约大量的能源,降低企业的生产成本等。    为了保证企业生产活动的安全、稳定、可靠进行,风机、水泵等多种生产机械在进行设计配用动力进行驱动的情况下,都要保留一定的裕量,例如引风机、轴流风机、排风机、鼓风机、离心泵、排水泵等。风机、水泵等多种负载大多数是根据满负荷工作的需要用量来进行选择的,在实际工作情况的应用中,大部分的时间并不都是工作于满负荷的状态情况下。

  四、结语

  目前情况下,风机在我国的各行各业中得到了相当广泛的应用,风机的变频节能是一种现代的较为成熟的可以在一定程度上提高能源利用率的节能技术。相信随着经济及科技的快速发展进步,风机变频节能方法也会得到更大的进步,不断研究出更好、更有效的节能方式,以便更加有效地利用风机为现代各行业服务。

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