合康变频在吉林木材加工除尘风机应用案例

对于离心式风机的变频调速改造有巨大的节能潜力。通过离心式风机应用变频调速的方法调节风量，证明其节能效果在30～50％，水泵的变频改造节能效果高达70％。

离心式风机设备的流量与转速成正比Q∝N，压力与转速平方成正比H∝N2，功率与转速的立方成正比P∝N3（Q：表示流量； N：表示转速 ；H：表示压力；　P：表示功率 ） 

　　 由上图（左）可知，改变转速其流量线性变化的功耗则是立方关系变化，因此在调节风量或流量时如降低20％的风量或流量，功耗则会下降50％。但是必须注意，转速与压力是平方关系，当转速下降20％压力则会下降64％，因此必须要注意工艺要求压力范围不能像罗茨风机那样，不用考虑转速与风压的关系。

　　 离心风机设备传统的风量控制的，大量的能源耗在风门的阻力上，风门控制风量的功耗与风量关系：P＝P0＋K?Q；　Q：表示流量； K：为系数； P：表示功耗；　P0：表示基本功率。

　　 由上图（右）比较风门控制与变频调速调节，可以看到在风量变化范围，采用变频调速的方法具有很大的节能潜力，因此在工厂的离心风机上进行变频改造同样会取得很大的节能效果。 

　　 变频节能技术在风机上应用后不但节省了电费支出（节电率可达30％-50％），提高了产品质量，也提高了使用上的灵活性，对不同工艺性要求适应性更强。

　　 避免电机启动时的大电流冲击和电网电压降低，可明显减少风机叶轮、机壳及轴承的磨损，延长检修换件周期和设备使用寿命，节约维修费。

二、改造方案
   针对该工厂实际现状，提出对风机进行节能改造方案如下：
1、设计原理
   整个系统控制方式采用闭环自动调节，用流量计检测进入系统的空气流量，输出0－10mA电流信号至PID控制器,与目标值进行比较，（目标值可由用户根据系统需要随意设定）进行PID运算，输出控制信号给变频器，当送风流量大于设定值时，变频器输出频率减小，当送风流量小于设定值时，变频器输出频率增加，最终控制风机转速恒定以调节送风量以达到系统要求。

2、改造方案

   通常在设计中，用户风机设计风压（扬程）和流量比实际需要的风压（扬程）和流量高出很多，这样造成“大马拉小车”现象，导致电能的严重浪费，而且用户也无计可施，但利用变频器可以适当降低风机运行频率从而降低转速，使送风流量恰到好处地与系统需要实时匹配，从而轻而易举地将部分电能节约下来，并且能够最大限度的满足生产线实际工艺需要。特别是对长年运行且负荷变化的系统，节能效果更为明显，节电率可达20%-40%。

   从系统方框图可看出，本系统主要以恒流量为目的，原有系统控制流量需调节蝶阀开度，在本系统中，可将蝶阀始终处于全开状态，利用流量计输出0－10V的模拟信号来控制PLC的动作及变频器的转速，来达到系统的恒流量（空气）需要，此种工作方式，可有效解决管路憋压现象，从而达到良好节能效果。压力变送器可检测系统的实时压力，输出4－20mA模拟信号给控制中心，在高出压力上限时，给出一路报警，以便提醒工作人员。在此工作原理下，旁路蝶阀基本处于常闭状态，只有在空气过滤器严重流通不畅情况下，造成管路压力上升到系统压力上限，蝶阀会自动调整，以恒定管路压力。

三、系统特点： 

1、采用闭环控制，稳定性好，精度高。

2、由于变频器的软启动，减少启动大电流对电机的冲击，相对延长了马达的使用寿命，减少维修量。

3、选用合康系列变频器,其具备以下优点：

（1）、反映迅速 可在3S内进行精确的滑差补偿。

（2）、减少生产停机时间 如果使用中出现故障会发出警告，但仍继续保持工作。在工厂中，设备工作的可靠性至关重要，选用变频器,您就可获得这种可靠性。

（3）、 不降低电机容量 180％启动转矩意味着您无需放大电机及变频器容量

（4）、 电压范围广可在320V～460V之间电压范围内正常工作，这意味着它可抵受高电压波动带来的影响。

3、提高了电机的功率因数，避免不必要的电能损耗。

4、自动化程度高，维护方便，操作简单。

5、因变频器是软启动方式，采用变频器控制电机后，电机在起动时及运转过程中均无冲击电流，而冲击电流是影响接触器、电机使用寿命最主要、最直接的因素，因此可大大延长电机、接触器及机械散件、轴承、阀门、管道的使用寿命。 

6、通过系统集成可对整个系统进行自动控制，主要实现功能：

·控制中心可控制、显示管道压力、流量。

·控制中心可实现两台风机之间逻辑互琐、自动切换以及系统的手动运行/自动运行切换。

·控制中心可随意设置系统空气流量。

其单台风机节能改造的主回路及其控制原理如图所示：

五、节能效果计算（按45KW风机为例）
　　风机配用45kw电机，实际工作为一台风机，如风门开启度为20%来计算，利用变频器可以使得风机的运行频率设置在35Hz，全天24小时工作, 设原来电机全速供风量为Qn空载损耗为0.1(Y0≈cosnt)。每天总供风量则全速Pp=(45－45×0.1)kw=40.5kw，现更改变频器后平均转速为30HZ左右，根据风压与转速n的平方成正比。
　　变频时只需功率： P/40.5=352/502 ；所以P=19.845KW
　　节约的功率：Pj=(40.5－19.845)kw*80%（实际效率）=20.655 kw *80%=16.524KW
　　如果电费按0.6元/kwh计算，每月节约的电费：
　　 16.524kw×24h×30×0.6元/kwh=7138.5元

该厂改造风机（一期）共6台风机，每月共节约直接电费：7138.5*6=42831元，每年可节约电费51万余元。在全面满足生产工艺需要的情况下，创造出很好的经济效益和社会效益。