風(fēng)機(jī)\水泵變頻調(diào)速裝置技改方案研究

　　本文對風(fēng)機(jī)、水泵變頻調(diào)速裝置技改方案進(jìn)行研究。變頻調(diào)速具有效率高、容易實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)控制、耗能低等特點(diǎn)。

　　在制藥企業(yè)中，風(fēng)機(jī)、水泵類設(shè)備應(yīng)用范圍廣泛；其電能消耗及維護(hù)、維修費(fèi)用是不小的生產(chǎn)費(fèi)用開支。變頻調(diào)速是通過改變供給電動(dòng)機(jī)的供電頻率，來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變負(fù)載的轉(zhuǎn)速的。八十年代末，變頻調(diào)速技術(shù)引入我國并得到推廣,憑借其卓越的調(diào)速性能、顯著的節(jié)電效果等優(yōu)點(diǎn),不斷的擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域。本文對風(fēng)機(jī)、水泵變頻調(diào)速裝置技改方案進(jìn)行研究。

　　1、風(fēng)機(jī)，水泵用變頻器控制的可行性分析

　　1.1風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速節(jié)能分析

　　風(fēng)機(jī)和水泵的耗能在交流電動(dòng)機(jī)總耗能中占很大的比重。由于這些設(shè)備一般在實(shí)際運(yùn)行中的容量往往比設(shè)計(jì)的容量要小得多。如果電機(jī)不采用調(diào)速控制，則流量通常只能通過調(diào)節(jié)擋板或閥門來控制，其結(jié)果會造成很大的能量損耗在擋板和閥門上。采用變頻器將電動(dòng)機(jī)則耗能量將會顯著減少，從而會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。采用風(fēng)機(jī)、水泵變頻調(diào)速節(jié)能運(yùn)行，是企業(yè)節(jié)能降耗的重要手段。

　　1.2變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)

　　變頻調(diào)速具有啟動(dòng)又相當(dāng)于分級啟動(dòng)，所以啟、制動(dòng)能耗?。恍矢撸瑳]有因調(diào)速而帶來的附加轉(zhuǎn)差損耗；由于可以利用鼠籠電動(dòng)機(jī)，故對舊設(shè)備改造特別適；可以根據(jù)不同負(fù)載要求，配以不同的協(xié)調(diào)控制；容易實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)控制，是目前最理想的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法合等優(yōu)點(diǎn)。

　　1.3風(fēng)機(jī)、水泵變頻調(diào)速的節(jié)能運(yùn)行原理

　　風(fēng)機(jī)和水泵的電動(dòng)機(jī)的軸功率P與其流量 (風(fēng)量)Q,揚(yáng)程(壓力)H之間的關(guān)系式如下：P∝Q×H( 5 )當(dāng)流量由Q1變化到Q2時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為N1、N2、Q、H、P相對于轉(zhuǎn)速的關(guān)系如下：Q2÷Q1=N2÷N1 ;H2/H1=(N2/N1)2;P2/P1=(N2/N1)3（1）而電動(dòng)機(jī)的軸功率P和轉(zhuǎn)矩,的關(guān)系為：T2/T1=(N2/N1)2(2)。由式(1)和式(2)可以看出，風(fēng)機(jī)和水泵的電動(dòng)機(jī)的軸功率(功率輸出)與轉(zhuǎn)速的3次方成正比，而轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的2次方成正比。在低速時(shí)，功率會有很大的下降，由于功率的大幅度降低，可獲得顯著的節(jié)能效果。由于風(fēng)機(jī)或水泵運(yùn)行于額定轉(zhuǎn)速以上是恒功率調(diào)速，所以機(jī)械磨損大，容易損壞電機(jī)。

　　2、風(fēng)機(jī)、水泵變頻調(diào)速的節(jié)能估算

　　節(jié)能估算是關(guān)系到用戶是否體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的重要環(huán)節(jié)，在風(fēng)機(jī)水泵改用變頻調(diào)速前，要根據(jù)實(shí)際工況首先取得設(shè)備運(yùn)行的技術(shù)參數(shù)以及估計(jì)出改造后能達(dá)到的參數(shù)，進(jìn)行改造前技術(shù)論證。由于實(shí)際工況中有許多無法精確預(yù)算的影響因素存在，所以在節(jié)能方面的計(jì)算是無法非常精確的。節(jié)能包括能量轉(zhuǎn)換為功的過程中，努力減少多余的能量消耗。對節(jié)能效果的計(jì)算取決于：確定系統(tǒng)發(fā)行后不同轉(zhuǎn)速、不同工況下電動(dòng)機(jī)的功率；確定合理的基準(zhǔn)線電動(dòng)機(jī)功率；本地區(qū)動(dòng)力用電的價(jià)格；確定各種工況下每年的工作時(shí)間。

　　3、該工況中的風(fēng)機(jī)使用變頻調(diào)速后的節(jié)能估算

　　風(fēng)機(jī)、水泵已普遍采用了高效離心風(fēng)機(jī)、水泵。由于風(fēng)機(jī)、水泵的調(diào)速性能差以及運(yùn)行點(diǎn)遠(yuǎn)離風(fēng)機(jī)、水泵的最高效率點(diǎn)，導(dǎo)致高效離心風(fēng)機(jī)、水泵實(shí)際運(yùn)行效率并不高。我國現(xiàn)行的送、引風(fēng)機(jī)和水泵的流量裕度分別在5％～10％，壓力裕度分別在10％～15％。按照流體機(jī)械的相似定律，風(fēng)機(jī)水泵的流量Q、壓頭H、軸功率P與轉(zhuǎn)速 n之間有如上(2)關(guān)系。采用變頻調(diào)速裝置水泵的效率平均高出30％以上。因而，從節(jié)能的觀點(diǎn)來看，變速調(diào)節(jié)方式為最佳調(diào)節(jié)方式。目前大部分的風(fēng)機(jī)、水泵系統(tǒng)中，通過調(diào)節(jié)閥門的開度來進(jìn)行粗略控制，實(shí)現(xiàn)管路恒壓控制。這種控制方案存在造成管道壓力增大，嚴(yán)重影響閥門及管道的性能安全；調(diào)整粗略，存在損失，造成巨大的電能浪費(fèi)；難以實(shí)現(xiàn)精確的流量壓力調(diào)節(jié)；不能實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)和軟停止等缺點(diǎn)。

　　4、在制藥企業(yè)的應(yīng)用

　　風(fēng)機(jī)、水泵變頻調(diào)速裝置對于制藥企業(yè)不僅僅是節(jié)能還可以增加工藝的可控性。制藥企業(yè)的空調(diào)系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中所需要的風(fēng)量是經(jīng)常隨潔凈室內(nèi)的壓差不同程度調(diào)節(jié)的，而傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方案是通過放風(fēng)閥來調(diào)節(jié)的。傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法存在調(diào)解不及時(shí)、無法精確調(diào)解、耗能大等缺點(diǎn)。采用變頻調(diào)速節(jié)能系統(tǒng)可由在線監(jiān)控系統(tǒng)對潔凈室內(nèi)壓差進(jìn)行監(jiān)控并將壓差值轉(zhuǎn)變成電信號，再將電信號遠(yuǎn)傳給控制室，控制室收到電信號后再將其轉(zhuǎn)化為壓差值?？刂剖铱蓪翰畈扇∽詣?dòng)控制或手動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)。制藥企業(yè)的空調(diào)系統(tǒng)采用變頻調(diào)速節(jié)能系統(tǒng)具有控制精度高（變頻器的數(shù)字設(shè)定分辨率為±0.001％）、動(dòng)態(tài)特性好（變頻器采用自關(guān)斷器件IＧＢＴ速度快）、調(diào)節(jié)速度快、變頻器町與上位計(jì)算機(jī)或者可編程控制器通信、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)定或修改變頻器、節(jié)能等特點(diǎn)。制藥企業(yè)傳統(tǒng)的水循環(huán)系統(tǒng)調(diào)節(jié)方案是通過水閥來調(diào)節(jié)的。

　　制藥企業(yè)傳統(tǒng)的水循環(huán)系統(tǒng)由于無法進(jìn)行及時(shí)有效的調(diào)節(jié)，會產(chǎn)生嚴(yán)重的水錘、機(jī)械噪音增 加、震動(dòng)加劇等現(xiàn)象，會引起管道破裂或癟塌、損壞閥門和固定件。采用了變頻調(diào)節(jié)后，降速時(shí)間來延長起動(dòng)或停機(jī)的過程，也可以通過對工作頻率點(diǎn)的選擇，跳過容易引起設(shè)備共震的工作點(diǎn)，降低水泵葉片、單向閥、管路系統(tǒng)承受的應(yīng)力。 總結(jié)在風(fēng)機(jī)、水泵等應(yīng)用領(lǐng)域，引入變頻調(diào)速控制技術(shù)，能達(dá)到很好的節(jié)能效果，延長了機(jī)械系統(tǒng)的使用壽命，提升了系統(tǒng)的可靠性，增加了可控性，對設(shè)備起到了很好的保護(hù)作用，有效降低了設(shè)備的維護(hù)成本。