风机\水泵变频调速装置技改方案研究

　　本文对风机、水泵变频调速装置技改方案进行研究。变频调速具有效率高、容易实现闭环自动控制、耗能低等特点。

　　在制药企业中，风机、水泵类设备应用范围广泛；其电能消耗及维护、维修费用是不小的生产费用开支。变频调速是通过改变供给电动机的供电频率，来改变电机的转速，从而改变负载的转速的。八十年代末，变频调速技术引入我国并得到推广,凭借其卓越的调速性能、显着的节电效果等优点,不断的扩大应用领域。本文对风机、水泵变频调速装置技改方案进行研究。

　　1、风机，水泵用变频器控制的可行性分析

　　1.1风机的变频调速节能分析

　　风机和水泵的耗能在交流电动机总耗能中占很大的比重。由于这些设备一般在实际运行中的容量往往比设计的容量要小得多。如果电机不采用调速控制，则流量通常只能通过调节挡板或阀门来控制，其结果会造成很大的能量损耗在挡板和阀门上。采用变频器将电动机则耗能量将会显着减少，从而会产生巨大的经济效益。采用风机、水泵变频调速节能运行，是企业节能降耗的重要手段。

　　1.2变频调速的优点

　　变频调速具有启动又相当于分级启动，所以启、制动能耗小；效率高，没有因调速而带来的附加转差损耗；由于可以利用鼠笼电动机，故对旧设备改造特别适；可以根据不同负载要求，配以不同的协调控制；容易实现闭环自动控制，是目前最理想的交流电动机调速方法合等优点。

　　1.3风机、水泵变频调速的节能运行原理

　　风机和水泵的电动机的轴功率P与其流量 (风量)Q,扬程(压力)H之间的关系式如下：P∝Q×H( 5 )当流量由Q1变化到Q2时，电动机的转速为N1、N2、Q、H、P相对于转速的关系如下：Q2÷Q1=N2÷N1 ;H2/H1=(N2/N1)2;P2/P1=(N2/N1)3（1）而电动机的轴功率P和转矩,的关系为：T2/T1=(N2/N1)2(2)。由式(1)和式(2)可以看出，风机和水泵的电动机的轴功率(功率输出)与转速的3次方成正比，而转矩与转速的2次方成正比。在低速时，功率会有很大的下降，由于功率的大幅度降低，可获得显着的节能效果。由于风机或水泵运行于额定转速以上是恒功率调速，所以机械磨损大，容易损坏电机。

　　2、风机、水泵变频调速的节能估算

　　节能估算是关系到用户是否体现经济效益的重要环节，在风机水泵改用变频调速前，要根据实际工况首先取得设备运行的技术参数以及估计出改造后能达到的参数，进行改造前技术论证。由于实际工况中有许多无法精确预算的影响因素存在，所以在节能方面的计算是无法非常精确的。节能包括能量转换为功的过程中，努力减少多余的能量消耗。对节能效果的计算取决于：确定系统发行后不同转速、不同工况下电动机的功率；确定合理的基准线电动机功率；本地区动力用电的价格；确定各种工况下每年的工作时间。

　　3、该工况中的风机使用变频调速后的节能估算

　　风机、水泵已普遍采用了高效离心风机、水泵。由于风机、水泵的调速性能差以及运行点远离风机、水泵的最高效率点，导致高效离心风机、水泵实际运行效率并不高。我国现行的送、引风机和水泵的流量裕度分别在5％～10％，压力裕度分别在10％～15％。按照流体机械的相似定律，风机水泵的流量Q、压头H、轴功率P与转速 n之间有如上(2)关系。采用变频调速装置水泵的效率平均高出30％以上。因而，从节能的观点来看，变速调节方式为最佳调节方式。目前大部分的风机、水泵系统中，通过调节阀门的开度来进行粗略控制，实现管路恒压控制。这种控制方案存在造成管道压力增大，严重影响阀门及管道的性能安全；调整粗略，存在损失，造成巨大的电能浪费；难以实现精确的流量压力调节；不能实现软起动和软停止等缺点。

　　4、在制药企业的应用

　　风机、水泵变频调速装置对于制药企业不仅仅是节能还可以增加工艺的可控性。制药企业的空调系统在生产过程中所需要的风量是经常随洁净室内的压差不同程度调节的，而传统的调节方案是通过放风阀来调节的。传统的调节方法存在调解不及时、无法精确调解、耗能大等缺点。采用变频调速节能系统可由在线监控系统对洁净室内压差进行监控并将压差值转变成电信号，再将电信号远传给控制室，控制室收到电信号后再将其转化为压差值。控制室可对压差采取自动控制或手动调节风机。制药企业的空调系统采用变频调速节能系统具有控制精度高（变频器的数字设定分辨率为±0.001％）、动态特性好（变频器采用自关断器件IＧＢＴ速度快）、调节速度快、变频器町与上位计算机或者可编程控制器通信、实现远程设定或修改变频器、节能等特点。制药企业传统的水循环系统调节方案是通过水阀来调节的。

　　制药企业传统的水循环系统由于无法进行及时有效的调节，会产生严重的水锤、机械噪音增 加、震动加剧等现象，会引起管道破裂或瘪塌、损坏阀门和固定件。采用了变频调节后，降速时间来延长起动或停机的过程，也可以通过对工作频率点的选择，跳过容易引起设备共震的工作点，降低水泵叶片、单向阀、管路系统承受的应力。 总结在风机、水泵等应用领域，引入变频调速控制技术，能达到很好的节能效果，延长了机械系统的使用寿命，提升了系统的可靠性，增加了可控性，对设备起到了很好的保护作用，有效降低了设备的维护成本。