變頻技術(shù)在風(fēng)機(jī)行業(yè)的應(yīng)用及特點(diǎn)
變頻風(fēng)機(jī)是采用變頻控制技術(shù)來(lái)控制風(fēng)機(jī)根據(jù)條件變速運(yùn)行。
一、眾所周知，風(fēng)機(jī)是應(yīng)用量大、應(yīng)用面廣的通用性機(jī)械，與風(fēng)機(jī)配套用的電機(jī)耗用電量約占全國(guó)總發(fā)電量的20%。因此在鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)等風(fēng)機(jī)類(lèi)設(shè)備上，推廣節(jié)能技術(shù)，取代落后的檔風(fēng)板或閥門(mén)載流調(diào)節(jié)方式，使風(fēng)機(jī)始終處于科學(xué)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，提高企業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有十分重要的意義。
傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)流量的設(shè)計(jì)均以大風(fēng)量需求來(lái)設(shè)計(jì)，其調(diào)整方式采用檔板、風(fēng)門(mén)、回流、起停電機(jī)等方式控制，無(wú)法形成閉環(huán)回路控制，也較不考慮省電的觀念。電氣控制采用直接或Y-△起動(dòng)，無(wú)法具有軟起動(dòng)的功能，機(jī)械沖擊大，傳動(dòng)系統(tǒng)壽命短，震動(dòng)及噪音較大，需要的電源容量大，功率因數(shù)較低等是其主要的問(wèn)題點(diǎn)。從流體力學(xué)原理得知，風(fēng)機(jī)風(fēng)量與轉(zhuǎn)速及電機(jī)功率相關(guān)。當(dāng)風(fēng)量減少風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，其電動(dòng)機(jī)輸入功率迅速降低。例如風(fēng)量下降到80%時(shí)，轉(zhuǎn)速也下降到80%，其軸功率則下降到額定功率的51%；若風(fēng)量下降到50%時(shí)，軸功率將下降到額定功率20%。采用變頻調(diào)速，改變風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的輸入頻率從而改變電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)節(jié)空氣流量的目的，既滿足生產(chǎn)工藝變化的要求，又節(jié)省電能，是一舉多得的zui佳措施。
二、節(jié)電原理任何利用交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為電力傳動(dòng)方式的生產(chǎn)機(jī)械，電動(dòng)機(jī)的功率是按zui大負(fù)荷期額定負(fù)荷選擇的。而工作時(shí)絕大部分不能滿載運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)工作于滿電壓、滿速度而負(fù)載很小，也會(huì)有很多時(shí)間空載運(yùn)行，由電機(jī)設(shè)計(jì)和運(yùn)行特性可以知道，電動(dòng)機(jī)只有運(yùn)行在滿載時(shí)才是效率zui高、功率因數(shù)COS￠zui佳狀況,輕載時(shí)降低，空載時(shí)甚至降到0.3以下，造成許多不必要的電能損耗。
現(xiàn)在采用檢測(cè)負(fù)載大小的方法，根據(jù)負(fù)載的減少，適當(dāng)降低定子電壓可以提gao效率，這是因?yàn)楫?dāng)輕載、空載時(shí)定子電流有功分量很小，而主要是勵(lì)磁的無(wú)功電流，因此 COS￠很低，而空載損耗中占主要成份的是定子滿電壓的鐵損耗，一點(diǎn)沒(méi)有減少，所以效率很低。如果適當(dāng)降低定子電壓，見(jiàn)電機(jī)定子感應(yīng)電勢(shì)公式： U1≈E1=4.44F1N1KN1￠m其中: U1—定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)；KN1由于輕載、空載時(shí)定子電流很小，可以忽略定子繞組的漏阻抗壓降，所以U1≈E1，當(dāng)其他條件不變時(shí)，降低定子電壓U1，則￠m比例下降,也即勵(lì)磁無(wú)功電流IM也成比例下降，這樣定子電流中的無(wú)功分量減少了，COS￠就提高了，適當(dāng)控制可以接近zui佳值。另外，其他條件不變，定子鐵耗：PFel= pFeIN ×(U1/ UIN)2其中：PFel—定子鐵耗；pFeIN —定子額定鐵耗；UIN —定子額定端電壓�？梢钥闯�，隨著U1下降，PFel以平方比例迅速下降，這樣輕載、空載時(shí)占主要損耗的鐵耗大量減少，使電機(jī)的運(yùn)行效率大大提高，這就是輕載降壓節(jié)電的道理。調(diào)速節(jié)能根據(jù)可變速機(jī)械的相似定理： Q∝n；M∝n2；P∝n3；其中：Q—流體的流量；n— 風(fēng)機(jī)、泵的軸轉(zhuǎn)速；M—軸轉(zhuǎn)矩；P—軸功率。通常需要改變負(fù)載時(shí)，是用檔板或閥門(mén)調(diào)節(jié)，這時(shí)輸入功率變化不大，大量能量以壓差的形式損耗在檔板、閥門(mén)上了，不僅能耗大而且檔板、閥門(mén)磨損易壞，噪聲也大。由上面公式可見(jiàn)，只要改變n，測(cè)流量Q成比例變化，達(dá)到調(diào)節(jié)Q的目的，而軸功率可大大減少，如Q’=1/2，則P’=1/8×P，軸上功率僅為額定時(shí)的12.5%，還能節(jié)能（節(jié)電）80%以上，當(dāng)然這是理想的，考慮其他因素，節(jié)能率要小些。另外，即使對(duì)于許多“恒轉(zhuǎn)速”性質(zhì)的機(jī)械，如活塞式空壓機(jī)等，用調(diào)速改變負(fù)載，也有明顯的節(jié)能效果，這是因?yàn)榻邓俸螅ㄈ缬米冾l調(diào)速）電機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械的多種損耗都隨轉(zhuǎn)速風(fēng)速下降，效率都比機(jī)械方法有很大提高。軟起動(dòng)節(jié)能通常感應(yīng)電動(dòng)機(jī)采用直接接入電網(wǎng)起動(dòng)的方法，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流為額定時(shí)的5~7倍不僅損耗大，
對(duì)電網(wǎng)沖擊也大，機(jī)械磨損，振動(dòng)都大，如果用變頻調(diào)速起動(dòng)，可以將起動(dòng)電流限制到很小，如果滿載起動(dòng)，也只要比額定電流稍大就可以了，這樣起動(dòng)損耗大大降低，既不沖擊電網(wǎng)，又不沖擊機(jī)械。功率因數(shù)COS￠改善的好處采用變頻調(diào)速，由于變頻器中有直流電容器的隔離作用，使輸入的功率因數(shù)接近于電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁無(wú)功電流由電容器提供，這樣可以節(jié)省很大的一塊電網(wǎng)容量，一般可節(jié)省30%左右，所以很多大型企業(yè)中大容量設(shè)備進(jìn)行變頻調(diào)速改造后，可以增加不少新設(shè)備而不需擴(kuò)容。
三、產(chǎn)品特點(diǎn)
節(jié)省電能，降低能源消耗，節(jié)約生產(chǎn)成本，節(jié)電率達(dá)到20%以上。
提高電網(wǎng)功率因數(shù)，節(jié)省就地補(bǔ)償裝置，電網(wǎng)功率因數(shù)可較大幅度的提高。
平滑啟動(dòng)，消除啟動(dòng)時(shí)的大電流沖擊，啟動(dòng)時(shí)電機(jī)電流可限制在其額定電流的120%以內(nèi)。
減輕電機(jī)軸承等運(yùn)動(dòng)部件的磨損程度，延長(zhǎng)其使用壽命。
具有完善的保護(hù)和自保護(hù)功能保證設(shè)備安全運(yùn)行。
設(shè)備故障率下降，可靠性提高，減少備品備件消耗，降低維修成本
數(shù)碼智能控制，具有強(qiáng)大的自變功能，適時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，自動(dòng)適應(yīng)負(fù)載工況的變化，無(wú)需人工調(diào)整。
市電、節(jié)電切換，風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)、水泵智能控制節(jié)電器具有完善的市電、節(jié)電轉(zhuǎn)換功能，特殊情況下，節(jié)電調(diào)速器發(fā)生故障，可以切換到市電運(yùn)行，不會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行。
四、適用范圍 該產(chǎn)品廣泛用于工業(yè)、供暖鍋爐、水泥廠爐窯、煤礦、冶金行業(yè)高爐、轉(zhuǎn)爐、化肥廠、制藥廠、污水處理廠、油田、石油化工廠、紡織機(jī)械、自來(lái)水供水公司及空壓機(jī)和中央空調(diào)等行業(yè)、企業(yè)和場(chǎng)合的離心式風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)、蘿茨風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、離心泵、潛水泵、循環(huán)泵、潛水泵、輸油泵、高壓注水泵等設(shè)備的變頻調(diào)速及流量、流速和壓力調(diào)節(jié)控制等。
用在燃?xì)鉅t上的變頻風(fēng)機(jī)是采用變頻控制技術(shù)來(lái)控制風(fēng)機(jī)根據(jù)條件變速運(yùn)行。比如通過(guò)在鍋爐出口煙道上安裝O₂和CO傳感器，將測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸給控制器，經(jīng)過(guò)與理論數(shù)據(jù)對(duì)比后控制送風(fēng)量。由于風(fēng)機(jī)是變頻運(yùn)行，因此耗電量降低，節(jié)能效果明顯。更重要的是變頻風(fēng)機(jī)解決了天然氣不完全燃燒問(wèn)題，節(jié)約了天然氣。
目前變頻風(fēng)機(jī)技術(shù)已經(jīng)非常成熟并且在各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用！
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