变频器在风机水泵上的应用

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变频器在风机、水泵行业应用方案

行业概述

    工业设备常用的鼓风机、引风机等风机设备一般都是电机以定速运转，再通过改变风机入口的挡板开度来调节风量。而风机的最大特点是负载转矩与转速的平方成正比，而轴功率与转速的立方成正比，因此如将风机的定速运转改为根据需求流量来调节电机的专色就可节约大量的电能。
   
   
   
   

工作原理分析

    根据流体力学理论，电机输功率P和风量Q、压力H直接的关系：
    P=K*H*Q/n
    其中K为常数；
    N为效率。
    它们与转速N之间的关系为：
    Q1/Q2=N1/N2
    H1/H2=(N1/N2) 2
    P1/P2=(N1/N2) 3
    图中曲线1为风机在恒速下压力H和流量Q的特性曲线，曲线2是管网风阻特性（阀门开度为100%）。假设风机在设计时工作在A点的效率最高，输出风量Q1为100%，此时的轴功率P1=Q1*H1与面积AH10Q1成正比，根据工艺要求，当风量需从Q1减少到Q2（例如70%）时，如采用调节阀门的方法相当于增加了管网阻力，使管网阻力特性变到为2
    曲线3，系统由原来的工况A点变到B点运行，由图中可以看出，风压反而增加了，轴功率P2与面积BH20Q2成正比，减少不多。
    如果采用变频调速控制方式，将风机转速由N1降到N2，根据风机的比例定律，可以画出在转速N2下压力H盒流量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将大幅度降低，功率P3（相当于面积CH30Q2）也随着显著减少，节省的功率△P=△HQ2与面积BH2H3C成正比，节能效果是十分明显的。
    由流体力学可知，风量Q与转速的一次方程正比，风压H与转速的平方成正比，轴功率P与转速的立方成正比，当风量减少，风机转速下降时，轴功率下降很多。
    理论上计算，当风机风量下降到80%，转速也下降到80%时，则轴功率下降到额定功率的51%；如风量下降到50%，功率P可下降到额定功率的13%，当然由于实际工况的影响，实际的节能效果不能达到理论计算值，但风机系统采用变频调速方式控制风量和流量时，节电率一般可达到20% - 50%，满足节能降耗的要求。
   

   

方案电气图

   

   
   

系统方案优点

    1、可实现软启动，起动停止平稳，对电网及机械设备冲击小。
    2、控制精确，调速平滑性好，调速范围大，可实现无级调速。
    3、操作简单方面，维护量小，维护费用低。
    4、保护功能强，变频器内置过压、过流、欠压、过载、过热、缺相等多种保护功能