变频器在风机中的应用及其经济效益
核心提示：通常工业锅炉上的鼓风、引风机，给水泵都是电机以定速运转，再通过改变风机入口的档板开度来调节风量；通过改变水泵出口管路上的调节阀开度来调节给水量。而风机和水泵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，因此如将电机的定速运转改为根据需要的流量来调节电机的转速就可节约大量的电能。
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一、概述
通常工业锅炉上的鼓风、引风机，给水泵都是电机以定速运转，再通过改变风机入口的档板开度来调节风量；通过改变水泵出口管路上的调节阀开度来调节给水量。而风机和水泵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，因此如将电机的定速运转改为根据需要的流量来调节电机的转速就可节约大量的电能。
在中央空调、炼钢厂、水泥制造、化纤等行业中都用到风机。在没有调速控制之前，一般采用降压起动，并且正常运行后，电动机全速运行，而风量的大小则通过风门来调节。一般情况下，风门的开度为50%～80%，电机只能是满负荷运行，电动机的工作效率很低，造成很大浪费。
二、变频器调速的特点及节能分析
怎样能根据工况而直接控制风量的大小而满足工况的要求呢？变频器的出现很好的解决了这个问题。变频器是无级调速的，用变频器改造风机，具有以下特点：
1.起动停止平衡，无级调速，调速范围大。
2.工作可靠，能长期稳定运行。
3.操作简便，维护量小。
4.输出特性可满足风机性能要求。
5.节能效果显著。
根据离心泵的特性，风机的流量变化与转速成正比，压力变化与转速成正比，而功率变化与转速变化立方成正比。因此，当风机转速降低时，风量减少。电机功率成立方比下降。
三、改造方案
从以上运行情况分析：要提高电动机的工作效率、节约电能，可在风机电动机上装上调速装置。根据工作的情况调节调速器装置的速度可以满足工作状况的要求。另外，用变频器对风机进行改造不必对原系统进行大改动。因此，变频器在风机改造方面得到广泛的应用，在变频改造的过程中，当我们需要时，让电动机高速运行以达到我们的要求。当不在工作时，使电动机低速运转节约电能。同时，可根据我们的需要而调节变频器，以满足我们的工作要求。控制系统总体构成如下图所示：
其中，鼓风机、引风机、炉排机变频器受燃烧控制系统的控制，给水泵变频器受汽包水位的控制。控制器的输出信号将控制相关的变频器输出频率，以达到稳定工况及提高锅炉热效率和节能之目的。对于给水泵变频器加减速时间的设定，应在保证供水的前提下，尽量设定长一点，这样对工艺管道有利，因为这可以克服水泵加速过快的“水锤效应”和减速过快时的“空化现象”。
通过对变频器在工业锅炉上的应用进行总结，具有以下优点：
1、节电降耗效果显着，操作简便，调节平衡，尤其与微机控制相联更体现了优越性，深受司炉工的欢迎。
2、平滑启动及转机转速下降，机械磨损减小，故障率下降，减少了停机、停炉对生产的影响。
3、档板和调节阀的机械磨损、卡死等故障不复存在了。
四、改造效果
1、75KW为例
改造前实测数据
U=380VI=120AcosΦ=0.887
P=1.732UIcosΦ
=1.732×380×120×0.887
=70KW
改造前每年耗电量（全年运行330天计）
70KW×24×330=554400度
2、改造后实测数据
U=380I=75cosΦ=1
P=1.732×380×75×1=49KW
改造后每年耗电量（全年运行330天计）
49KW×24×330=388080度
3、每年节省的电量：
554400－388080=166320度
节电率：166320÷554400=30%
每年节约电费（按0.6元/度计）：
166320×0.6=99792元
五、总结
对风机改造表明：
1.采用交轮流变频器对风机进行节能改造具有结构简单、改造方便、节能效果明显、投资回收期短的特点。
2.使用变频器后，风机可软起软停、减少设备机械冲击、延长设备使用寿命、降低设备的维修费用。
3.变频调速技术先进、成熟，提高了设备的技术含量。
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