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淺析風機變頻節(jié)能改造的相關(guān)計算公式

近幾年來，隨著電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，電氣傳動技術(shù)面臨著一場歷史革命，即交流調(diào)速取代直流調(diào)速和計算機數(shù)字控制技術(shù)取代模擬控制技術(shù)已成為發(fā)展趨勢。電機交流變頻調(diào)速技術(shù)是當今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術(shù)進步的一種主要手段。以上海正藝科技對上海嘉定區(qū)某風機進行變頻節(jié)能改造的工程案例為例，計算變頻節(jié)能的效果。上海正藝科技的變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和起動、制動性能，率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，其廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點而被國內(nèi)外*為zui有發(fā)展前途的調(diào)速方式。 
 
對于風機變轉(zhuǎn)矩負載特性實施變頻調(diào)速控制在原理上屬于減少流體（空氣、液體等）動力節(jié)電方法，是一種較好的、被廣泛采用的節(jié)電方法。無數(shù)實例業(yè)已證明，它比通常所采用的風門或擋板調(diào)節(jié)方式有著顯著的節(jié)電效果。下面通過圖1（流量Q與揚程H及軸功率P的關(guān)系曲線圖）來說明風機、水泵變頻調(diào)速節(jié)電原理。 對于風機、泵類負載，流量與轉(zhuǎn)速成正比：Q 1/Q2→η1/η2 , 揚程與轉(zhuǎn)速的平方成正比：H 1/H2→（η1/η2）2 ，而電機的軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比：H 1/H2→（η1/η2）3 。因此，采用變頻技術(shù)調(diào)節(jié)不同流量時消耗的功率為：P變=n3Ped= Q3Ped(公式1) 
 
在采用閥門或擋板控制流量時，電機在額定轉(zhuǎn)速下定速運轉(zhuǎn)，在不同流量時電機消耗的功率為： 
 
P閥=（0.4+0.6Q）Ped(公式2) 
 
其中，Ped為閥門或擋板全開狀態(tài)下，電機以額定轉(zhuǎn)速運行時消耗的功率，Q為流量的相對值。從（1）式和（2）式可以看出，當流量Q變?yōu)轭~定流量的50%時，采用變頻調(diào)速時消耗的功率為： 
 
P變=n3Ped= Q3Ped=0.53 Ped =0.125 Ped(結(jié)論1) 
 
采用閥門或擋板控制流量時，消耗的功率為： 
 
P閥=（0.4+0.6Q）Ped=（0.4+0.6×0.5）Ped =0.7 Ped(結(jié)論2) 
 
所以，兩種方式的節(jié)電率為：（0.7-0.125）/0.7≈82%(結(jié)論3) 
 
在實際情況下，使用變頻調(diào)速技術(shù)后節(jié)約能耗多少的、性的前期計算具有一定的難度，它不僅與負荷的變化波動分布規(guī)律等密切相關(guān)（與時間相關(guān)的函數(shù)），而且，還與電機、水泵等在不同工作點的效率特性、管網(wǎng)特性等相關(guān)。然而，我們可以通過以上方式對改造項目進行能耗節(jié)約估算，以獲取投資收益前期估算。