風機\水泵變頻調速裝置技改方案研究

　　本文對風機、水泵變頻調速裝置技改方案進行研究。變頻調速具有效率高、容易實現閉環自動控制、耗能低等特點。

　　在制藥企業中，風機、水泵類設備應用范圍廣泛；其電能消耗及維護、維修費用是不小的生產費用開支。變頻調速是通過改變供給電動機的供電頻率，來改變電機的轉速，從而改變負載的轉速的。八十年代末，變頻調速技術引入我國并得到推廣,憑借其卓越的調速性能、顯著的節電效果等優點,不斷的擴大應用領域。本文對風機、水泵變頻調速裝置技改方案進行研究。

　　1、風機，水泵用變頻器控制的可行性分析

　　1.1風機的變頻調速節能分析

　　風機和水泵的耗能在交流電動機總耗能中占很大的比重。由于這些設備一般在實際運行中的容量往往比設計的容量要小得多。如果電機不采用調速控制，則流量通常只能通過調節擋板或閥門來控制，其結果會造成很大的能量損耗在擋板和閥門上。采用變頻器將電動機則耗能量將會顯著減少，從而會產生巨大的經濟效益。采用風機、水泵變頻調速節能運行，是企業節能降耗的重要手段。

　　1.2變頻調速的優點

　　變頻調速具有啟動又相當于分級啟動，所以啟、制動能耗小；效率高，沒有因調速而帶來的附加轉差損耗；由于可以利用鼠籠電動機，故對舊設備改造特別適；可以根據不同負載要求，配以不同的協調控制；容易實現閉環自動控制，是目前最理想的交流電動機調速方法合等優點。

　　1.3風機、水泵變頻調速的節能運行原理

　　風機和水泵的電動機的軸功率P與其流量 (風量)Q,揚程(壓力)H之間的關系式如下：P∝Q×H( 5 )當流量由Q1變化到Q2時，電動機的轉速為N1、N2、Q、H、P相對于轉速的關系如下：Q2÷Q1=N2÷N1 ;H2/H1=(N2/N1)2;P2/P1=(N2/N1)3（1）而電動機的軸功率P和轉矩,的關系為：T2/T1=(N2/N1)2(2)。由式(1)和式(2)可以看出，風機和水泵的電動機的軸功率(功率輸出)與轉速的3次方成正比，而轉矩與轉速的2次方成正比。在低速時，功率會有很大的下降，由于功率的大幅度降低，可獲得顯著的節能效果。由于風機或水泵運行于額定轉速以上是恒功率調速，所以機械磨損大，容易損壞電機。

　　2、風機、水泵變頻調速的節能估算

　　節能估算是關系到用戶是否體現經濟效益的重要環節，在風機水泵改用變頻調速前，要根據實際工況首先取得設備運行的技術參數以及估計出改造后能達到的參數，進行改造前技術論證。由于實際工況中有許多無法精確預算的影響因素存在，所以在節能方面的計算是無法非常精確的。節能包括能量轉換為功的過程中，努力減少多余的能量消耗。對節能效果的計算取決于：確定系統發行后不同轉速、不同工況下電動機的功率；確定合理的基準線電動機功率；本地區動力用電的價格；確定各種工況下每年的工作時間。

　　3、該工況中的風機使用變頻調速后的節能估算

　　風機、水泵已普遍采用了高效離心風機、水泵。由于風機、水泵的調速性能差以及運行點遠離風機、水泵的最高效率點，導致高效離心風機、水泵實際運行效率并不高。我國現行的送、引風機和水泵的流量裕度分別在5％～10％，壓力裕度分別在10％～15％。按照流體機械的相似定律，風機水泵的流量Q、壓頭H、軸功率P與轉速 n之間有如上(2)關系。采用變頻調速裝置水泵的效率平均高出30％以上。因而，從節能的觀點來看，變速調節方式為最佳調節方式。目前大部分的風機、水泵系統中，通過調節閥門的開度來進行粗略控制，實現管路恒壓控制。這種控制方案存在造成管道壓力增大，嚴重影響閥門及管道的性能安全；調整粗略，存在損失，造成巨大的電能浪費；難以實現精確的流量壓力調節；不能實現軟起動和軟停止等缺點。

　　4、在制藥企業的應用

　　風機、水泵變頻調速裝置對于制藥企業不僅僅是節能還可以增加工藝的可控性。制藥企業的空調系統在生產過程中所需要的風量是經常隨潔凈室內的壓差不同程度調節的，而傳統的調節方案是通過放風閥來調節的。傳統的調節方法存在調解不及時、無法精確調解、耗能大等缺點。采用變頻調速節能系統可由在線監控系統對潔凈室內壓差進行監控并將壓差值轉變成電信號，再將電信號遠傳給控制室，控制室收到電信號后再將其轉化為壓差值。控制室可對壓差采取自動控制或手動調節風機。制藥企業的空調系統采用變頻調速節能系統具有控制精度高（變頻器的數字設定分辨率為±0.001％）、動態特性好（變頻器采用自關斷器件IＧＢＴ速度快）、調節速度快、變頻器町與上位計算機或者可編程控制器通信、實現遠程設定或修改變頻器、節能等特點。制藥企業傳統的水循環系統調節方案是通過水閥來調節的。

　　制藥企業傳統的水循環系統由于無法進行及時有效的調節，會產生嚴重的水錘、機械噪音增 加、震動加劇等現象，會引起管道破裂或癟塌、損壞閥門和固定件。采用了變頻調節后，降速時間來延長起動或停機的過程，也可以通過對工作頻率點的選擇，跳過容易引起設備共震的工作點，降低水泵葉片、單向閥、管路系統承受的應力。 總結在風機、水泵等應用領域，引入變頻調速控制技術，能達到很好的節能效果，延長了機械系統的使用壽命，提升了系統的可靠性，增加了可控性，對設備起到了很好的保護作用，有效降低了設備的維護成本。