浅析风机变频节能改造的相关计算公式

近几年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。以上海正艺科技对上海嘉定区某风机进行变频节能改造的工程案例为例，计算变频节能的效果。上海正艺科技的变频调速以其优异的调速和起动、制动性能，率、高功率因数和节电效果，其广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外*为zui有发展前途的调速方式。 
 
对于风机变转矩负载特性实施变频调速控制在原理上属于减少流体（空气、液体等）动力节电方法，是一种较好的、被广泛采用的节电方法。无数实例业已证明，它比通常所采用的风门或挡板调节方式有着显著的节电效果。下面通过图1（流量Q与扬程H及轴功率P的关系曲线图）来说明风机、水泵变频调速节电原理。 对于风机、泵类负载，流量与转速成正比：Q 1/Q2→η1/η2 , 扬程与转速的平方成正比：H 1/H2→（η1/η2）2 ，而电机的轴功率与转速的立方成正比：H 1/H2→（η1/η2）3 。因此，采用变频技术调节不同流量时消耗的功率为：P变=n3Ped= Q3Ped(公式1) 
 
在采用阀门或挡板控制流量时，电机在额定转速下定速运转，在不同流量时电机消耗的功率为： 
 
P阀=（0.4+0.6Q）Ped(公式2) 
 
其中，Ped为阀门或挡板全开状态下，电机以额定转速运行时消耗的功率，Q为流量的相对值。从（1）式和（2）式可以看出，当流量Q变为额定流量的50%时，采用变频调速时消耗的功率为： 
 
P变=n3Ped= Q3Ped=0.53 Ped =0.125 Ped(结论1) 
 
采用阀门或挡板控制流量时，消耗的功率为： 
 
P阀=（0.4+0.6Q）Ped=（0.4+0.6×0.5）Ped =0.7 Ped(结论2) 
 
所以，两种方式的节电率为：（0.7-0.125）/0.7≈82%(结论3) 
 
在实际情况下，使用变频调速技术后节约能耗多少的、性的前期计算具有一定的难度，它不仅与负荷的变化波动分布规律等密切相关（与时间相关的函数），而且，还与电机、水泵等在不同工作点的效率特性、管网特性等相关。然而，我们可以通过以上方式对改造项目进行能耗节约估算，以获取投资收益前期估算。