发表于:2005-03-16 18:17:00
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节能效果估算方法概述
1、速节能分析
在实际生产中,许多设备的能耗都与机组的转速有关,其中以风机、水泵最为突出,这些设备一般都是根据生产中可能出现的最大负荷条件,如最大流量和压力或扬程进行选择的。但实际生产所需的流量(压力)往往比设计的最大流量(压力)小的多,如果所用的电动机是不能调速的,通常只能通过调节阀门的开度来控制流量,其结果在阀门上会造成很大的能量损耗;如果不用阀门调节,而是让电动机调速运行,那么,当需要的流量减少时,电动机的转数降低,消耗的能量将会明显减少。
图1为典型的风机、泵类机械在不同转速时的输出特性曲线。图中H(n1), H(n2)表示调速时的Q=f(H)曲线,R1,R2表示阀门调节时的管路阻力曲线。阀门控制时Q2→Q1,A→B,HA→HB,阀门控制时功率消耗P1由0HBBCQ1表示,调速时功率消耗P2由0HCCQ1表示,若P1〉P2则可以表明,调速时功率消耗远小于阀门节流时的功率消耗,风机属于平方转矩负载,其轴功率转速、流量存在以下的关系公式:
Q1/Q2=n1/n2,H1/H2=(n1/n2)2,P1/P2=(n1/n2)3
其中,Q—流量;H—压力;P—电机轴输出功率,下标1表示降速前,下标2表示降速后。
由上式可知,当转速下降1/2时,流量下降1/2,压力下降1/4,功率下降1/8。即功率与转速成3次方的关系下降,如果不是用关小阀门的方法,而是把电动机转速降下来,那么,随着泵的输出压力的降低,在输送同样流量的情况下,原来消耗阀门的功率就可以避免,这就是变频调速节能原理所在。简单地说,也就是在不装变频调速装置时,泵的出口排量靠出口阀控制调节,电动机易过负荷。流量小时,靠关小阀门调节,增加了泵管压差,使部分能量白白消耗在出口阀门上。安装变频调速器后,可以降低泵的转速,泵的扬程也相应降低,电动机内的电耗也降低,使原来消耗在泵出口阀上的泵管压差用无级调速方法得到了解决。由于采用恒转矩特性,变频调速后的电动机转矩不变,拖动力矩恒定,可以保证排液量,从而实现了节约电能的作用。
2、 计算举例
例如:假定风机的转速下降20%,则其轴功率消耗为:
P2=(n2/n1)3×P1=0.512P1
即可降低能耗近50%。
在实际运用中,如按比较保守的数字测算,以年平均节电40%,一台22kw的风机应用应用变频调速设备后可节电:
22×40%×24×365=77088KWh
按电费电解0.60元/KWh计算,年可节约电费:77088×0.60=46252.8元
另外,采用变频调速可以减少启动时的冲击电流对电机的损害,转速降低后,设备的平均寿命也将大大延长,而以上计算并不包含此间效益在内。
从计算可知,采用变频调速时,风机类负载的节能潜力是巨大的。