變頻調(diào)速節(jié)能量的計(jì)算

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1、變頻調(diào)速節(jié)能量的計(jì)算方法EnergySavingCalculationforVariableSpeedControl(希望森蘭變頻器制造公司，四川成都610225)彭海宇杜俊明摘　要：本文介紹了平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載﹑恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載﹑電磁調(diào)速器﹑液力耦合器和繞線(xiàn)式電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速改用變頻調(diào)速后的節(jié)能計(jì)算方法，系統(tǒng)功率因數(shù)和變頻調(diào)速節(jié)能的關(guān)系。Abstract:Thispaperintroducesthewaysofcalculationofenergysavingamountaftersquared-torqueloads,constant-torqueloadsa

2、ndotherthreespeedcontrolsystemsadoptthevariablespeedcontrolmethod.Andtheimpactofvariablespeedcontrolonthepowerfactorisalsoclarified.關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速,節(jié)能計(jì)算,功率因數(shù)Keywords:Variablespeedcontrol,Calculationofenergysaving,powerfactor一﹑概述據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界的用電量中約有60%是通過(guò)電動(dòng)機(jī)來(lái)消耗的。由于考慮起動(dòng)﹑過(guò)載﹑安全系統(tǒng)等原因，高效的電動(dòng)機(jī)經(jīng)常在低效狀態(tài)

3、下運(yùn)行，采用變頻器對(duì)交流異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，可使電動(dòng)機(jī)重新回到高效的運(yùn)行狀態(tài)，這樣可節(jié)省大量的電能。生產(chǎn)機(jī)械中電動(dòng)機(jī)的負(fù)載種類(lèi)千差萬(wàn)別，為便于分析研究，將負(fù)載分為平方轉(zhuǎn)矩﹑恒轉(zhuǎn)矩和恒功率等幾類(lèi)機(jī)械特性，本文僅對(duì)平方轉(zhuǎn)矩﹑恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的節(jié)能進(jìn)行估算。所謂估算，即在變頻器投運(yùn)前，對(duì)使用了變頻器后的節(jié)能效果進(jìn)行的計(jì)算預(yù)測(cè)。變頻器一旦投運(yùn)后，用電工儀表測(cè)量系統(tǒng)的節(jié)能量更為準(zhǔn)確?，F(xiàn)假定，電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)在使用變頻器調(diào)速前后的功率因數(shù)基本相同，且變頻器的效率為95%。在設(shè)計(jì)過(guò)程中過(guò)多考慮建設(shè)前，后長(zhǎng)期工藝要求的差異，使裕量過(guò)大。如火電設(shè)計(jì)規(guī)程SDJ-79規(guī)定，燃煤鍋爐的

4、鼓風(fēng)機(jī),引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量裕度分別為5%和5~10%，風(fēng)壓裕度為10%和10%~15%，設(shè)計(jì)過(guò)程中很難計(jì)算管網(wǎng)的阻力，并考慮長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中可能發(fā)生的各種問(wèn)題，通?？偘严到y(tǒng)的最大風(fēng)量和風(fēng)壓裕量作為選型的依據(jù)，但風(fēng)機(jī)的系列是有限的，往往選不到合適的風(fēng)機(jī)型號(hào)就往上靠，大20%~30%的比較常見(jiàn)。生產(chǎn)中實(shí)際操作時(shí)，對(duì)于離心風(fēng)機(jī)﹑泵類(lèi)負(fù)載常用閥門(mén)、擋板進(jìn)行節(jié)流調(diào)節(jié)，則增加了管路系統(tǒng)的阻尼，造成電能的浪費(fèi)；對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載常用電磁調(diào)速器﹑9液力耦合器進(jìn)行調(diào)節(jié)，這兩種調(diào)速方式效率較低，而且，轉(zhuǎn)速越低，效率也越低。由于電機(jī)的電流的大小隨負(fù)載的輕重而改變,也即電機(jī)消耗的功率也是隨

5、負(fù)載的大小而改變，因此要想精確地計(jì)算系統(tǒng)的節(jié)能是困難的，在一定程度上影響了變頻調(diào)速節(jié)能的實(shí)施。本文介紹用以下的公式來(lái)進(jìn)行節(jié)能的估算。二、節(jié)能的估算1﹑風(fēng)機(jī)﹑泵類(lèi)平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻調(diào)速節(jié)能風(fēng)機(jī)﹑泵類(lèi)通用設(shè)備的用電占電動(dòng)機(jī)用電的50%左右,那就意味著占全國(guó)用電量的30%。采用電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速來(lái)調(diào)節(jié)流量，比用擋板﹑閥門(mén)之類(lèi)來(lái)調(diào)節(jié)，可節(jié)電20%~50%，如果平均按30%計(jì)算，節(jié)省的電量為全國(guó)總用電量的9%，這將產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。生產(chǎn)中，對(duì)風(fēng)機(jī)﹑水泵常用閥門(mén)、擋板進(jìn)行節(jié)流調(diào)節(jié)，增加了管路的阻尼，電機(jī)仍舊以額定速度運(yùn)行，這時(shí)能量消耗較大。如果用變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)

6、﹑泵類(lèi)設(shè)備進(jìn)行調(diào)速控制，不需要再用閥門(mén)、擋板進(jìn)行節(jié)流調(diào)節(jié)，將閥門(mén)、擋板開(kāi)到最大，管路阻尼最小，能耗也大為減少。節(jié)能量可用GB12497《三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施監(jiān)督指南宣講教材中的計(jì)算公式，即：對(duì)風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)，采用擋板調(diào)節(jié)流量對(duì)應(yīng)電機(jī)輸入功率PL與流量Q的關(guān)系（1）式中：Pe－額定流量時(shí)電機(jī)輸入功率kWQN－額定流量（2）若流量的調(diào)節(jié)范圍（0.5~1）QN，則調(diào)節(jié)電率為：從（1）式可見(jiàn)，節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)，，則的比值一般是小于1的分?jǐn)?shù)，其的值比更小，與0.55的乘積仍小于0.55，即節(jié)流調(diào)節(jié)后，電機(jī)的負(fù)載變小了，消耗的功率也比額定功率小。當(dāng)擋板或

7、閥門(mén)全關(guān)時(shí)，風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)空載運(yùn)行，消耗的功率最少，最小等于0.45；（2）式則表明采用變頻調(diào)速后，電機(jī)消耗的功率與實(shí)際流量和額定流量比值的三次方成正比，即，再與采用擋板調(diào)節(jié)流量對(duì)應(yīng)電機(jī)輸入功率PL9相減后再除以PL，得電機(jī)在節(jié)流調(diào)節(jié)消耗的功率基礎(chǔ)上計(jì)算的節(jié)能率。用相似性原理P∝n3計(jì)算節(jié)能時(shí)，也應(yīng)先計(jì)算原系統(tǒng)節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)消耗的電能，再與系統(tǒng)變頻調(diào)速后消耗的電能相減，這不正好是（2）式分子的表示式。因此，要準(zhǔn)確地計(jì)算節(jié)能，還需使用（1）式計(jì)算系統(tǒng)節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)消耗的電能。2.﹑恒轉(zhuǎn)矩類(lèi)負(fù)載的調(diào)速節(jié)能（3）對(duì)恒轉(zhuǎn)矩類(lèi)負(fù)載，有（4）電機(jī)的輸入功率與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，

8、采用變頻調(diào)速后節(jié)省的功率可由下式計(jì)算：（5）節(jié)電率：節(jié)省的功率與系統(tǒng)調(diào)速前后的速