风机变频控制的应用

变频风机是采用变频控制技术来控制风机根据条件变速运行。
一、众所周知,风机是应用量大、应用面广的通用性机械,与风机配套用的电机耗用电量约占全国总发电量的20%。因此在鼓风机、引风机等风机类设备上,推广节能技术,取代落后的档风板或阀门载流调节方式,使风机始终处于科学、经济运行状态,提高企业综合经济效益和社会效益,具有十分重要的意义。
传统风机流量的设计均以最大风量需求来设计,其调整方式采用档板、风门、回流、起停电机等方式控制,无法形成闭环回路控制,也较不考虑省电的观念。电气控制采用直接或Y-△起动,无法具有软起动的功能,机械冲击大,传动系统寿命短,震动及噪音较大,需要的电源容量大,功率因数较低等是其主要的问题点。从流体力学原理得知,风机风量与转速及电机功率相关。当风量减少风机转速下降时,其电动机输入功率迅速降低。例如风量下降到80%时,转速也下降到80%,其轴功率则下降到额定功率的51%;若风量下降到50%时,轴功率将下降到额定功率20%。采用变频调速,改变风机电动机的输入频率从而改变电动机、风机转速,达到调节空气流量的目的,既满足生产工艺变化的要求,又节省电能,是一举多得的最佳措施。
二、节电原理任何利用交流感应电动机作为电力传动方式的生产机械,电动机的功率是按最大负荷期额定负荷选择的。而工作时绝大部分不能满载运行,电动机工作于满电压、满速度而负载很小,也会有很多时间空载运行,由电机设计和运行特性可以知道,电动机只有运行在满载时才是效率最高、功率因数COS¢最佳状况,轻载时降低,空载时甚至降到0.3以下,造成许多不必要的电能损耗。
现在采用检测负载大小的方法,根据负载的减少,适当降低定子电压可以提高效率,这是因为当轻载、空载时定子电流有功分量很小,而主要是励磁的无功电流,因此 COS¢很低,而空载损耗中占主要成份的是定子满电压的铁损耗,一点没有减少,所以效率很低。如果适当降低定子电压,见电机定子感应电势公式: U1≈E1=4.44F1N1KN1¢m其中: U1—定子每相绕组串联匝数;KN1由于轻载、空载时定子电流很小,可以忽略定子绕组的漏阻抗压降,所以U1≈E1,当其他条件不变时,降低定子电压U1,则¢m比例下降,也即励磁无功电流IM也成比例下降,这样定子电流中的无功分量减少了,COS¢就提高了,适当控制可以接近最佳值。另外,其他条件不变,定子铁耗:PFel= pFeIN ×(U1/ UIN)2其中:PFel—定子铁耗;pFeIN —定子额定铁耗;UIN —定子额定端电压。可以看出,随着U1下降,PFel以平方比例迅速下降,这样轻载、空载时占主要损耗的铁耗大量减少,使电机的运行效率大大提高,这就是轻载降压节电的道理。调速节能根据可变速机械的相似定理: Q∝n;M∝n2;P∝n3;其中:Q—流体的流量;n— 风机、泵的轴转速;M—轴转矩;P—轴功率。通常需要改变负载时,是用档板或阀门调节,这时输入功率变化不大,大量能量以压差的形式损耗在档板、阀门上了,不仅能耗大而且档板、阀门磨损易坏,噪声也大。由上面公式可见,只要改变n,测流量Q成比例变化,达到调节Q的目的,而轴功率可大大减少,如Q’=1/2,则P’=1/8×P,轴上功率仅为额定时的12.5%,还能节能(节电)80%以上,当然这是理想的,考其他因素,节能率要小些。另外,即使对于许多“恒转速”性质的机械,如活塞式空压机等,用调速改变负载,也有明显的节能效果,这是因为降速后(如用变频调速)电机和生产机械的多种损耗都随转速风速下降,效率都比机械方法有很大提高。软起动节能通常感应电动机采用直接接入电网起动的方法,电动机的起动电流为额定时的5~7倍不仅损耗大,
对电网冲击也大,机械磨损,振动都大,如果用变频调速起动,可以将起动电流限制到很小,如果满载起动,也只要比额定电流稍大就可以了,这样起动损耗大大降低,既不冲击电网,又不冲击机械。功率因数COS¢改善的好处采用变频调速,由于变频器中有直流电容器的隔离作用,使输入的功率因数接近于电动机的励磁无功电流由电容器提供,这样可以节省很大的一块电网容量,一般可节省30%左右,所以很多大型企业中大容量设备进行变频调速改造后,可以增加不少新设备而不需扩容。
三、产品特点
节省电能,降低能源消耗,节约生产成本,节电率达到20%以上。
提高电网功率因数,节省就地补偿装置,电网功率因数可较大幅度的提高。
平滑启动,消除启动时的大电流冲击,启动时电机电流可限制在其额定电流的120%以内。
减轻电机轴承等运动部件的磨损程度,延长其使用寿命。
具有完善的保护和自保护功能保证设备安全运行。
设备故障率下降,可靠性提高,减少备品备件消耗,降低维修成本
数码智能控制,具有强大的自变功能,适时动态调节,自动适应负载工况的变化,无需人工调整。
市电、节电切换,风机、空压机、水泵智能控制节电器具有完善的市电、节电转换功能,特殊情况下,节电调速器发生故障,可以切换到市电运行,不会影响设备的正常运行。
四、适用范围 该产品广泛用于工业、供暖锅炉、水泥厂炉窑、煤矿、冶金行业高炉、转炉、化肥厂、制药厂、污水处理厂、油田、石油化工厂、纺织机械、自来水供水公司及空压机和中央空调等行业、企业和场合的离心式风机、轴流风机、萝茨风机、空气压缩机、离心泵、潜水泵、循环泵、潜水泵、输油泵、高压注水泵等设备的变频调速及流量、流速和压力调节控制等。
用在燃气炉上的变频风机是采用变频控制技术来控制风机根据条件变速运行。比如通过在锅炉出口烟道上安装O2和CO传感器,将测试数据传输给控制器,经过与理论数据对比后控制送风量。由于风机是变频运行,因此耗电量降低,节能效果明显。更重要的是变频风机解决了天然气不完全燃烧问题,节约了天然气。
目前变频风机技术已经非常成熟并且在各个领域都有广泛的应用~!