应用变频技术改造商场通风系统

[摘要] 传统的鼓风系统效率低，能耗大。本文介绍了变频调速改造商场鼓风系统。

[关键词] 鼓风机 节能 变频器

一、引言：

目前，大中型商场及低下停车场均安装有鼓风、送风系统，在给人们带来舒适购物环境的同时，也消耗掉了大量的电力和能源。鼓风机在大多数时间内处于轻载运行，通常采用传统的节流控制方式―采用调节挡板或阀门来改变鼓风量。即在供风管路上设置一排风口，用挡板或阀门调整排风口开度，使之改变排向空中的风量Q1，从而影响实际供风量Q0。用公式表示为：

Q0=Q-Q1

Q――风机供风量

Q0――实际供风量

Q1――排向空中风量

这种方法必须以风机提供过剩的风量为前提。虽然实际供风量改变了，但电动机的额定电压和额定转速不变，使电动机消耗的功率变化不大，电动机长期处于高功耗、低效率、低功率因数下运行，因而造成电能的极大浪费。通过采用变频调速技术，改造传统商场的供风系统，能够显著地降低电能消耗。

二、风机流量与功耗的关系

通过调节电动机转速来改变供风流量。在不同转速下，风机的流量与功耗关系计算如下：

流量与转速成正比：Q1/Q2=n1/n2

风压与转速的平方成正比：P1/P2= (n1/n2)2

而所耗功率：W=PQ/10×n

故W1/W2=(n1/n2)3

电动机消耗的功率与流量或电机转速的3次方成正比。

上式中：Q――风机风量

P――风机风压

n――风机转速

W1――风机转速为n1时的电动机的功率消耗

W2――风机转速为n2时电动机的功率消耗

风机转速（风量）与电力消耗的关系如图1所示：

可见用变频器调节风机转速可以节约大量电能。例如：当风量为额定的60%，变频调速可节能57%

详见表1：

表1

由表1可知，当风机大部分时间运行在轻载时，即在50%～80%额定流量时，变频调速可平均节能50%左右。

三、设备选型及系统原理图

系统采用东芝VFA5P-4110KP变频器。该变频器性能良好、适应性强，保护齐全、监控方便。能实现全程智能控制，使用计算机接口功能可进行参数调整、运转控制和数据的存储，使用RS485（任选件）可以用主计算机进行多台（最多32台）的变频调速器的集中管理和控制。同时具有限流、软失速等功能。极不容易跳闸，能运行于任何场合，即使在1HZ的低速下也可获得120%以上的转矩，节能显著。

该系列变频器属于交-直-交电压型变频器。其工作原理是：先将供给电机定子的共频交流电源经桥式整流器转换成直流电，滤波后，通过微处理器控制逆变器的工作状态，由IGBT（绝缘栅双极性晶体管）等将直流电逆变为频率可调的三相交流电源，输出电流波形接近于正弦波，提供给调速的电机定子，驱动电机和负载。从而达到控制目的。

变频器工作基本连接图见图2

变频器主要参数选择：

（1） 基准频率：53HZ

（2） 加速时间：1S

（3） 减速时间：1S

（4） V/f特性：直线型

（5） 转矩限制：150%

（6） 输出电压调整：100%

（7） 启动频率：0 HZ

（8） 低速信号输出频率：6 HZ

四、经济效益分析

1.节能分析

对单台鼓风机采用东芝变频调速器运行试验和工频运行试验各7天，其试验数据见表2：

表2

节电率:(55.9-28.2)/55.9×100%=49.6%

以110KW风机，按50%节能计：

年节能为110KW×50%×24小时×300天=396000KWh

以0.5元/KWh计：

年节电效益为396000×0.5=198000元

一年左右时间，即可用节电效益收回变频调速器改造成本。

2.其他

* 延长了设备使用寿命。变频调速使长期轻载运行的风机工作在低转速、低电压状态下。这样就使电机发热少、温升低、延长使用寿命。

* 提高了功率因数使电网损耗减少，效率提高。

* 降低了风机噪音，改善了生产环境，风机噪声由95dB降至84dB。

* 变频器自我检测、故障诊断、保护功能齐全，有效地防止事故扩大化。缩小了故障程度和事故影响面。

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