變頻調(diào)速節(jié)能改造工程現(xiàn)場速算表(1)講解

1、變頻調(diào)速節(jié)能改造工程現(xiàn)場說 明：由于現(xiàn)場數(shù)據(jù)調(diào)查表中提供的風(fēng)機(jī)軸功率一般不是風(fēng)機(jī)的額定軸功率，而 是電動機(jī)的額定輸出功率；而用風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量、風(fēng)壓和效率來計算風(fēng)機(jī)的額 定軸功率，又因為沒有風(fēng)機(jī)效率數(shù)據(jù)以及給出的風(fēng)量和風(fēng)壓數(shù)據(jù)明顯有誤，所以也不是風(fēng)機(jī)真正的額定軸功率；即使有風(fēng)機(jī)的額定軸功率數(shù)據(jù)，由于鍋爐（窯 爐）的阻力曲線也不能精確計算，所以當(dāng)風(fēng)門全開時的風(fēng)機(jī)軸功率與其額定軸 功率也會有出入：如風(fēng)道的阻力過大，則因為風(fēng)壓增大，會使風(fēng)機(jī)的軸功率超 過其額定軸功率；反之如風(fēng)道的阻力過小，則因為風(fēng)壓減小，而會使風(fēng)機(jī)的軸 功率低于其額定軸功率。等等！那么到底應(yīng)當(dāng)如何計算當(dāng)風(fēng)門全開時的風(fēng)機(jī)軸功率呢？這個數(shù)

2、據(jù)對于節(jié)能 計算來說又是至關(guān)重要的！很多的節(jié)能計算出現(xiàn)較大誤差的原因主要就是不能 精確的計算出當(dāng)風(fēng)門全開時的風(fēng)機(jī)軸功率。工程上有一種計算方法算出的風(fēng)門 全開時的風(fēng)機(jī)軸功率較為準(zhǔn)確，即根據(jù)某一風(fēng)門開度時的電動機(jī)運行功率來反 推風(fēng)門全開時的風(fēng)機(jī)運行功率（包括電動機(jī)的損耗）。其根據(jù)見圖1,并有根據(jù)圖1 （左）上查出的表1:540rowA jay風(fēng)轉(zhuǎn)亠天-冒|蜃風(fēng)執(zhí)效率（%）婭訶節(jié)鳳機(jī)敦聿503708090 too !1剛幅（轉(zhuǎn)速%）圖1離心式風(fēng)機(jī)在不同調(diào)節(jié)方式下的能耗和效率曲線表1 .離心式風(fēng)機(jī)在不同風(fēng)門開度（風(fēng)量）和不同控制萬式時的風(fēng)機(jī)軸功率:風(fēng)門開度（）風(fēng)量（ Qe）入口門控制（ Pe）出口門控

3、制（ Pe）102052 %60 %153054 %67 %204056 %74 %255058 %81 %305860 %85 %356563 %89 %407165 %91 %457768 %93 %508171 %94 %558373 %95 %608575 %96 %658778 %97 %708980 %97.5%759183 %98 %809386 %98.5%859590 %99 %909795 %99.5%959998 %99.8%100100100 %100 %表2軸流式風(fēng)機(jī)在不同葉片角度（風(fēng)量）和不同調(diào)節(jié)方式時的風(fēng)機(jī)軸功率:葉片角度（）風(fēng)量（ Qe）動葉調(diào)節(jié)（ Pe）靜葉調(diào)

4、節(jié)（ Pe）101628 %44 %151929 %45 %202230 %46 %252731 %47 %303232 %48 %353734 %49 %404236 %50 %454738 %52 %505241 %54 %555745 %56 %606248 %58 %656753 %61 %707258 %64 %757763 %67 %808369 %70 %858978 %79 %909590 %90 %959998 %98 %100100100 %100 %離心式風(fēng)機(jī)風(fēng)門開度與風(fēng)量、風(fēng)壓和節(jié)電率的關(guān)系：（表3）圖2 典型的離心式風(fēng)機(jī)的特性曲線風(fēng)門開度（）風(fēng)門開度（）風(fēng)量（）風(fēng)壓（

5、）節(jié)電率（）10 11.1 %25.0 %10.0 %95 %15 16.7 %35.0 %15.0 %90 %20 22.2 %45.0 %22.0 %80 %25 27.7 %55.0 %32.0 %70 %30 33.3 %61.7 %42.0 %60 %35 38.9 %68.3 %50.0 %48 %40 44.4 %76.7 %60.0 %31 %45 50.0 %81.7 %68.0 %20 %50 55.6 %83.3 %75.0 %16 %55 61.1 %85.5 %80.0 %13 %60 66.7 %88.3 %84.0 %10 %65 72.2 %90.8 %87.3

6、 %7 %70 77.8 %93.1 %90.4 %5 %75 83.3 %95.1 %93.3 %3 %80 88.9 %96.7 %95.8 %2 %85 94.4 %98.8 %98.0 %0 %90 100.0 %100.0 %100.0 %-4 %I L U1I5000*3DOO:15圖3離心式風(fēng)機(jī)風(fēng)門開度與風(fēng)量、風(fēng)壓、工頻運行點功率和節(jié)電率的關(guān)系.動靜葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)葉片角度與風(fēng)量風(fēng)壓和節(jié)電率的關(guān)系:圖4 某動葉可調(diào)的軸流式風(fēng)機(jī)的特性曲線表4動葉可調(diào)的軸流式風(fēng)機(jī)葉片角度與風(fēng)量、風(fēng)壓和節(jié)電率的關(guān)系葉片角度（）葉片角度（）風(fēng)量（）風(fēng)壓（）節(jié)電率（）+ 20 100 %100.0 %10

7、0.0 %-4 %+ 15 90 %95 %89.03 %3 %+ 10 80 %83 %80.65 %8 %+ 5 70 %72 %65.8 %22 %0 60 %62 %54.8 %38 %-5 50 %52 %41.9 %54 %-10 40 %42 %29.0 %68 %-15 30 %32 %仃.9 %79 %-20 20 %22 %10.8 %86 %-25 10 %16 %5.35 %88 %-300 %5.0 %1.0 %90 %注：導(dǎo)葉調(diào)節(jié)范圍 一30 + 20 。表5靜葉可調(diào)的軸流式風(fēng)機(jī)葉片角度與風(fēng)量、風(fēng)壓和節(jié)電率的關(guān)系葉片角度（）葉片角度（）風(fēng)量（）風(fēng)壓（）節(jié)電率（）+

8、30 100 %100.0 %100.0 %-4 %+ 20 90 %95 %89.03 %4 %+ 10 80 %83 %80.65 %10 %0 70 %72 %65.8 %30 %-10 60 %62 %54.8 %47 %-20 50 %52 %41.9 %62 %-3040 %42 %29.0 %74 %“ 4030 %32 %仃.9 %82 % A -5020 %22 %10.8 %87 %-60 10 %16 %5.35 %89 %-700 %5.0 %1.0 %90 %注：導(dǎo)葉調(diào)節(jié)范圍 一70 + 30 。三.水泵系統(tǒng)在不同靜揚程和不同流量時轉(zhuǎn)速、軸功率和節(jié)電率:、.、流量靜揚

9、程零流量10%20%30%40%50%60%70%80%90%10 %轉(zhuǎn)速%31.637.142.848.554.861.368.475.883.391.2軸功率%3.164.277.8411.416.523.132.043.657.875.9節(jié)電率%90.586.782.275.570.462.551.238.320.920 %轉(zhuǎn)速%44.749.554.459.464.569.674.880.185.892.1軸功率%8.9312.116.121.026.833.741.951.463.278.1節(jié)電率%79.475.270.865.359.251.542.431.217.030 %轉(zhuǎn)速%

10、54.858.662.566.570.674.778.983.488.193.0軸功率%16.520.124.429.435.241,749.158.068.480.4節(jié)電率%65.662.259.153.449.542.635.025.814.540 %轉(zhuǎn)速%63.266.269.372.575.879.282.786.390.093.9軸功率%25.229.033.338.143.649.756.664.372.982.8節(jié)電率%55.853.549.946.040.534.528.020.912.050 %轉(zhuǎn)速%70.773.175.678.180.783.486.288.991.894

11、.8軸功率%35.539.143.247.656.758.064.170.377.485.2節(jié)電率%43.641.536.032.729.525.821.316.19.460 %轉(zhuǎn)速%77.579.280.982.684.586.688.891.093.395.7軸功率%46.649.752.956.460.365.070.175.481.287.7節(jié)電率%30.128.426.624.522.218.915.511.96.870 %轉(zhuǎn)速%83.785.086.387.688.990.391.893.394.896.6軸功率%58.661.464.367.270.373.677.481.285

12、.290.2節(jié)電率%12.411.410.39.38.37.26.25.14.280 %轉(zhuǎn)速%89.590.391.191.992.793.694.595.496.497.5軸功率%71.773.675.677.679.782.084.486.889.692.7節(jié)電率%5.95.14.33.63.12.62.21.81.5閥門調(diào)節(jié)功耗%7377808487909396981.2qv/q vn圖4 泵系統(tǒng)在不同靜揚程下的軸功率流量特性轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)； -出口閥門調(diào)節(jié)四.幾點說明：1. 由圖1 （補(bǔ)充）可以看出不同的風(fēng)機(jī)在采用不同的控制方式時， 其能耗曲線 是不一樣的，從高到低依次為：離心式風(fēng)機(jī)出口門控

13、制，離心式風(fēng)機(jī)入口門控制， 靜葉可調(diào)的軸流式風(fēng)機(jī)，動葉可調(diào)的軸流式風(fēng)機(jī)。由圖2和圖4可以看出：離心 式風(fēng)機(jī)的風(fēng)門開度與風(fēng)量之間不存在線性關(guān)系，在風(fēng)門開度較小時，隨著風(fēng)門開大風(fēng)量增加很快，當(dāng)風(fēng)門開度達(dá)到 50%時，風(fēng)量已經(jīng)超過80%，以后則隨著風(fēng) 門開大風(fēng)量增加很少了；而軸流式風(fēng)機(jī)的葉片角度與風(fēng)量之間的線性關(guān)系較好， 葉片百分比角度基本代表了百分比風(fēng)量。因此，由表3、表4、表5可以看出：在相同的百分比風(fēng)量時，軸流式風(fēng)機(jī)的節(jié)電率不如離心式風(fēng)機(jī)；而在相同的風(fēng) 門（葉片）百分比開度時，軸流式風(fēng)機(jī)的節(jié)電率又要高于離心式風(fēng)機(jī)！可見在比較這兩鐘風(fēng)機(jī)的節(jié)電效果時，要搞清楚是在相同的風(fēng)門開度還是相同的風(fēng)量 下？

14、一般來講是在相同的風(fēng)量時來比較其節(jié)能效果的， 離心式風(fēng)機(jī)的節(jié)電效果要 大于軸流式風(fēng)機(jī)；而靜葉可調(diào)的軸流式風(fēng)機(jī)的節(jié)電效果又要大于動葉可調(diào)的軸 流式風(fēng)機(jī)。2. 在風(fēng)機(jī)水泵系統(tǒng)中對于電動機(jī)大馬拉小車的情況， 通過采用變頻調(diào)速 （AVR 運行方式） 并不能節(jié)約多少電能， 這與電動機(jī)輕載降壓節(jié)電的道理是一樣的： 節(jié) 省的只是電動機(jī)鐵耗的一部分，充其量也只有 12個百分點，因為不能減少輸 出軸功率（有功功率） ，節(jié)省的主要是無功功率，對提高功率因數(shù)有利，節(jié)省的 有功功率主要是提高提高電動機(jī)的效率來體現(xiàn)。 反映到工況調(diào)查時， 僅僅根據(jù)電 動機(jī)的運行電流小于其額定電流的多少來估算節(jié)能效果是不對的， 而要看設(shè)備

15、能 不能降速和降速的范圍大小來計算。3. 對于風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，其消耗的電功率（電流的大小）與需要的風(fēng)量及系統(tǒng)的阻 力有關(guān)， 在實際中完全存在風(fēng)門開度很大而電流很小 （系統(tǒng)阻力?。?或風(fēng)門開度 很小就會使電動機(jī)因過載而跳閘的情況（系統(tǒng)阻力大） 。所以在進(jìn)行風(fēng)門全開 （100開度）時的功率折算時完全可能出現(xiàn)算出的功率遠(yuǎn)小于電動機(jī)的額定功 率或大于電動機(jī)的額定功率的情況， 這屬于正常情況， 它是由電動機(jī)的運行電流 的大小客觀地反映出來的，不需要也不應(yīng)當(dāng)加以修正。4. 對于風(fēng)機(jī)來說，節(jié)電率只決定于風(fēng)門開度；而節(jié)電量則決定于工頻實際運 行電流（工頻功率）、風(fēng)門開度（節(jié)電率）和年運行時間；節(jié)約的電費多少則還 與

16、電價有關(guān)。5. 關(guān)于閥門（風(fēng)門）調(diào)節(jié)：a）入口門調(diào)節(jié) 當(dāng)閥門關(guān)小時，流量和壓力同時減小，電功率的減小比較明顯；b）出口門調(diào)節(jié) 當(dāng)閥門關(guān)小時流量減小，而壓力卻增大，電功率減小不明顯，因而當(dāng)水泵（或風(fēng)機(jī)）的流量過載時，其電功率增加 得并不多（因為壓力減小了） 。6. 風(fēng)機(jī)水泵系統(tǒng)閥門調(diào)節(jié)工況現(xiàn)象分析：a）風(fēng)機(jī)水泵的入口門以后，出口門以前稱為風(fēng)機(jī)（水泵）系統(tǒng)，出口門以 后則稱為管道系統(tǒng)；水泵系統(tǒng)的特性曲線為典型的入口門全開，用出口 門調(diào)節(jié)流量時的特性曲線；水泵系統(tǒng)采用出口門調(diào)節(jié)流量是為了防止水泵氣蝕。b）風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的特性曲線則為出口門全開， 用入口門調(diào)節(jié)流量時的特性曲線， 成一組梳狀曲線，與出口門調(diào)節(jié)

17、特性的差別較大；相對于出口門調(diào)節(jié)來 說比較節(jié)省電功率。c）當(dāng)捏住一部分橡皮水管的出口，則流量變小，而壓力增大（射得遠(yuǎn)） ，尚 屬于出口閥前特性；而關(guān)小水龍頭，則流量、壓力都變小得情況則屬于 閥后特性，即屬于管道系統(tǒng)的入口門調(diào)節(jié)特性了，因為水流經(jīng)過閥門后 已經(jīng)過管道的擴(kuò)容了。7. 閥門（風(fēng)門）開度與流量的關(guān)系：a） 風(fēng)機(jī)的風(fēng)門（入口）開度與其風(fēng)量及風(fēng)壓有一一對應(yīng)的關(guān)系；b） 水泵的閥門（出口）開度與其流量及壓頭則沒有固定的對應(yīng)關(guān)系，而因 為泵徑與管徑的關(guān)系而千差萬別，千萬不能簡單地用閥門開度來估計其 節(jié)電率；因為常常存在閥門開度才 30而水泵已經(jīng)過載的情況，如湄洲 灣發(fā)電廠的給水泵，當(dāng)機(jī)組滿負(fù)荷

18、運行時（給水泵為75額定流量），其閥門開度僅為 26！c）水泵（包括風(fēng)機(jī)）系統(tǒng)的節(jié)電率的計算應(yīng)以其實際流量為依據(jù)，當(dāng)然對 于水泵系統(tǒng)來說還應(yīng)考慮其靜揚程的影響。五工程實例：例 1. 某鋼廠離心式高爐鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)型號：C700- 2.33，額定流量：700mVmin，額定風(fēng)壓：11500X 9.8Pa,額定軸功率：1650kW風(fēng)門開度：50%。電動機(jī)型號：Y5601-2，額定功率：1800 kW,額定電壓：6 kV,額定電流：205.2A，額定轉(zhuǎn)速：2985 rpm，功率因數(shù)：0.88, 運行電流：120142A年運行 300天，電價 0.5 元/度，試計算其節(jié)電率和每年能節(jié)約的電費。解：由離心風(fēng)

19、機(jī)數(shù)據(jù)表可以查得，當(dāng)風(fēng)門開度為50%時，風(fēng)量為 81.7%，節(jié)電率為 20%；工頻運行時的電動機(jī)功率為：Pd= 1.732 X 6X 142X 0.88 = 1298.6 kW1298.6kWX 20%X 24X 300X 0.5 = 93.5 萬元。驗算：根據(jù)風(fēng)門開度為 50時，風(fēng)量為 8 1 . 7 ，以及額定軸功率為 1650kW， 可以計算出變頻運行功率為：Pz= 1650kWX 0.8173/0.9/0.96= 1041.4 kW,節(jié)約的電功率為：1298.6kW 1041.4kW = 257.2 kW,節(jié)電率為：257.2 - 1298.6 = 19.8 %。例 2：某電廠動葉可調(diào)

20、的軸流式送風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)參數(shù)： 額定流量： 400000m3/h ，額定風(fēng)壓： 8.42kPa， 額定軸功率：1168kW風(fēng)門開度：60%。電機(jī)參數(shù)：Ykk500-4，額定功率：1250 kW 額定電壓：10 kV,額定電流：89.3 A，額定轉(zhuǎn)速：1485 rpm，額定效率：94%, 功率因數(shù)： 0.86，運行電流： 58A。年運行 300 天，電價 0.4 元/度，試計算其節(jié)電率和每年能節(jié)約的電費。 解：由軸流式風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)表可以查得，當(dāng)風(fēng)門開度為60%時，風(fēng)量為 73.6%,節(jié)電率為 36%；工頻運行時的電動機(jī)功率為：Pd= 1.732 X 10X 58X 0.86 = 863.9 kW年節(jié)電經(jīng)濟(jì)

21、效益：863.9kWX 36%X 24X 300X 0.4 = 89.57 萬元。驗算：根據(jù)風(fēng)門開度為 60%時，風(fēng)量為 73.6%，以及額定軸功率為 1100kW， 可以計算出變頻運行功率為：Pz= 1168kWX 0.7363/0.9/0.96= 539.0 kW,節(jié)約的電功率為：863.9kW 539.0kW = 324.9 kW, 節(jié)電率為：324.9 -863.9 = 37.6 %。例 3：某電廠鍋爐給水泵給水泵型號：軸功率：1474 kW,額定流量:270 m3/h ,額定壓力（揚程）：1515m,額定轉(zhuǎn)速：2880rpm； 匹配電機(jī)型號： yks5004-2 佳木斯電機(jī)股份有限公

22、司。額定功率：1600kW 額定電壓：6300V,額定電流173.93A;額定轉(zhuǎn)速：2985rpm,功率因數(shù)0.88，實際運行電流140 A ;運行參數(shù)：給水閥門開度：40%,實際流量：140m3/h,實際壓力：14 Mpa 汽包壓力：10 Mpa。實際日用電量：31200kW.h,年運行天數(shù)：180天，電費標(biāo) 準(zhǔn)： 0.40 元/度 （上網(wǎng)電價）。節(jié)能計算：工頻運行功率：Pdg = 1.732X 6.3 x 140X 0.88 = 1344.3 kW ;（由于汽包壓力為10MPa,水泵系統(tǒng)靜揚程為額定揚程的 66%，實際流 量為額定流量的 52%時,由水泵系統(tǒng)節(jié)能計算表可以查得：水泵轉(zhuǎn)速為額

23、 定轉(zhuǎn)速的 88%左右,即變頻器頻率為 44Hz。）變頻運行功率： Pdb = 1474X 0.88 3/0.9/0.96 = 1162.6 kW ; 節(jié)省的電功率： Pjs = 1344.3 kW 1162.6 kW = 181.7 kW;節(jié)電率：181.7kW- 1344.3kW = 13.5 %。年節(jié)電經(jīng)濟(jì)效益：181.7 X 24X 300X 0.40 = 52.33 萬元。（若按水泵節(jié)能計算表查得 節(jié)電率約為 13%左右。）例4：某發(fā)電廠離心式引風(fēng)機(jī)，額定軸功率為1800 kW風(fēng)門開度為60%，電動機(jī)額定功率2000 kW 供電電壓6 kV,額定電流220 A,工頻運行電流173 A, 功率因數(shù) 0.85。試計算變頻運行時的節(jié)電率？解：工頻運行功率：Pdg = 1.732X 6X 173X 0.85 = 1528 kW;3變頻運行功率：Pdb = 1800X 0.86 /0.9/0.96= 1325 kW;（風(fēng)門開度為 60%時,實際風(fēng)量為 86%,風(fēng)壓為 81%, 節(jié)電率為 14%。） 節(jié)省的電功率：Pjs = 1528kW 1325 kW = 203 kW;節(jié)電率：203- 1696 = 13.3 %。例5.某鋼