随着电力电子技术,微电子技术及控制理论的发展,变频器已经广泛应用于交流电动机速度控制,"变频调速"几乎成了自动化的代名词。变频器的最主要特点是具有良好的控制性能和高效率的驱动性能。机械行业中应用变频器是改造传统产业,实现机电一体化的重要手段;在工矿企业自动化技术中,交流伺服系统正在取代直流伺服系统;应用变频器技术不但可以提高产品质量和数量,而且可以节约大量电能。
80%以上;在全年空调的现代化旅游饭店,高级宾馆以及办公大楼中,风机和水泵设备的用电量占整个建筑用电量的30%~40%,约占整个动力用电(即除照明以外的用电)的40%~55%.在这类系统中,应用变频调速进行设计或技术改造有非常重要的意义。
3.1变频调速节能原理
3.1.1风机,水泵的运行特性
由于风机和水泵的电力及运行特性极其类似,此处以水泵为例来讨论其特性。
水泵供水系统具有管网特性曲线,即通道管网的流量与所消耗的能量之间的关系曲线,可用阻力定律K=RQ2来确定。K―管网阻力(Pa);R―管阻(kg/m3);Q―流量(m3 / s)。K-Q曲线是一条抛物线,如图3示,通称管网特性曲线。R与阀门的开度有关,开度愈小,其值愈大,曲线愈陡。
水泵的H(扬程)―Q(流量)曲线与管网阻力曲线的相交点既是水泵的工作点。水泵运行工作点位置与水泵负载有关,在水泵负载经常变化的情况下,水泵不能总处在高效区域里工作。为使水泵适应外界负载变化的要求,我们可采用变速调节,即在管网特性曲线基本不变时,采用改变水泵转速来改变泵的Q―H特性曲线。从而改变它的工作点,达到既改变流量又能保证水泵恒定和输入功率减少的目的。
3.1.2变频调速节能原理采用变频技术改变电机的转速达到调节流量的方法。
对于某特定管路,当流量为Q1需要扬程为H1时,可在泵特性曲线图上求得工作点A1,泵的转速n=2950r/min可以满足要求,相应的功率为P1;当流量从Q1降到Q2时,从管路阻抗特性R1可知,管路要求物流的压头为H2.此时根据泵在不同转速下的特性曲线求得叶轮转速n=2475r/min,扬程为H2.所以出现了工作点A2,其相应功率为P2.很显然,此时的电耗大幅度下降,即在管路特性不变的情况下,依靠改变泵的转速达到调节的目的。
根据水泵的相似定律,变速前后流量,扬程,功率与转速之间关系为:Q2=Q1(n2/n1)H2=H1(n2/n1)2 P2=P1(n2/n1)3式中P1,H1,Q1为转速n1时的功率,扬程,流量;P2,H2,Q2为转速n2时的功率,扬程,流量。由此可见,当水泵在变负荷工作情况下,采用变频器调节水泵电机转速时,轴功率与转速比的三次方成正比进行变化,节电效果明显。
3.1.3实际应用节能效果
实例1:某宾馆水泵房现有供水水泵三台,型号为