变频技术在风机上的应用

【摘 要】介绍风机变频调速技术的基本原理和变频器在风机改造上的应用，分析比较了风机采用变频控制后的节能效果，事实证明了该变频技术在节能降耗、提高自动化控制水平方面具有很大的优点。

【关键词】变频技术；风机；调速；节能；经济效益

引言

变频调速技术以改变交流电动机的电源频率来改变电动机的速度，是一项较成熟的高科技成果。所采用的变频器是一种较为理想的高效调速装置，具有体积小、重量轻、安装操作简便、调整范围平滑、节电效果好等优点，正逐步取代原有的机械调速、串级调速、直流调速等装置，具有广阔的应用前景。

1.变频器简介

变频器：是把工频电源变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备。

我们在使用的变频器主要采用交-直-交方式，为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把交流电源通过整流器转换成直流电源，再把直流电源变换为频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。

变频器作用：节能和调速，实现自动控制程序高精度控制。

2.变频器节能技术原理分析及应用

2.1风机改造的必要性

在工业生产和产品加工制造业中，风机等设备应用范围广泛；其电能消耗和诸如阀门、挡板相关设备的节流损失以及维护、维修费用占到生产成本的7%-25%，是一笔不小的生产费用开支。随着经济改革的不断深入，市场竞争的不断加剧；节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品竞争力的重要手段之一。

变频调速技术，正是顺应了工业生产现展的要求，在我国多种行业的电机传动设备中得到实际应用。卓越的调速性能、显著的节电效果，提高设备利用率，从而降低电机功耗达到系统高效运行的节能降耗目的。

2.2风机改造节能原理

变频状态下，应用变频器改变风机电机输入电压频率，从而控制电机的转速。电机的转速可以用公式表示：n=60f（1-s）/p

n为转速、f为频率、p为电机级数、s电机转差率

风机的变速运动是利用改变风机转速来改变风机曲线这种变化关系可以用一组公式来表达：

Q1/Q2=n1/n2 H1/H2=（n1/n2）2 P1/P2=（n1/n2）3

式中：Q1、H1、P1―风机在n1转速时的风量、风压、功率；

Q2、H2、P2―风机在n2转速时相似工况下的风量、风压、功率。

由上面的公式可知，假如转速降低一半，即：n2/n1=1/2，则P2/P1=1/8，可见降低转速能大大降低轴功率达到节能的目的。当转速由n1降为n2时，风机的额定工作参数Q、H、P都降低了。也就是说当转速降低时，额定工作参数相应降低，但效率不会降低。因此在满足操作要求的前提下，风机仍能在同样甚至更高的效率下工作。降低了转速，风量就不再用关小风门来控制，风门始终处于全开状态，避免了由于关小风门引起的风力损失增加，也就避免了总效率的下降，确保了能源的充分利用。根据风机系统特性曲线如下图加以分析。

由图可以说明其节电原理：（H表示压力，Q表示流量）

上图中，曲线（1）为风机在恒定转速n1下的风压―风量（H-Q）特性，曲线（2）为管网风阻特性（风门全开）。

假设风机工作在A点效率最高，此时风压为H2，风量为Q1，轴功率N1与Q1、H2的乘积成正比，在图中可用面积AH2OQ1表示。如果生产工艺要求，风量需要从Q1减至Q2，这时用调节风门的方法相当于增加管网阻力，使管网阻力特性变到曲线（3），系统由原来的工况点A变到新的工况点B运行。从图中看出，风压反而增加，轴功率与面积BH10Q2成正比。显然，轴功率下降不大。如果采用变频器调速控制方式，风机转速由n1降到n2，根据风机参数的比例定律，画出在转速n2风压-风量（H-Q）特性，如曲线（4）所示。可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，功率N3随着显著减少，用面积CH30Q2表示。节省的功率N=（H1-H3）×Q2，用面积BH1H3C表示。显然，节能的经济效果是十分明显的。

3.节能实例分析

某大型煤矿对其引风机进行了改造试验。改造前经过多组测试，以进行比较。表1为75kW风机的具体参数：频率50HZ、电压380V、电流150A、功率75kW。该风机在频率为42HZ时就能满足井下抽风要求。

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结束语

风机采用变频器调速实现风量控制，稳定性和可靠性高，调节特性好；变频调速使电机运行明显改善，维护量明显减少，使系统更加方便操作，设备工作效率明显提高。更为重要是它的节能效果取得了可观的经济效益。变频调速技术作为高新技术、基础技术和节能技术，已经渗透到经济领域所有技术部门中。我国以后在变频调速技术方面应积极做的工作是：

（1）应用变频调速技术来改造传统的产业，节约能源及提高产品质量，获得较好的经济效益和社会效益；

（2）大力发展变频调速技术，必须把我国变频调速技术提高到一个新水平，缩小与世界先进水平的差距，提高自主开发能力，满足国民经济重点工程建设和市场的需求；

（3）规范我国变频调速技术方面的标准，提高产品可靠性工艺水平，实现规模化、标准化生产。