三、風機、水泵節能－－－－-變頻控制

　　機電設備配合設計原則：電機的最大功率必須滿足負載下的機械功率和轉矩，對于不同的負載，最大值并非時時刻刻都發生、負載的變化是非線性的，而電機的輸出功率卻是恒定的，這就意味著在非最大負載時電機輸出了相當一部分多余功率，電能也就白白浪費掉了。風機、水泵類就是較典型例子。

　　風機、水泵類風量和流量的控制在過去很少采用轉速控制方式，基本上都是由鼠籠型異步電動機拖動，進行恒速運轉，當需要改變風量或流量時，事實上都采用調節擋風板或節流閥。這種控制雖然簡單易行，能滿足流量要求，但對電機來講，從節省能源的角度來看是非常不經濟的。生產中很容易檢測出來。

　　這類設備一般都是長時間運行，甚至很久不停機。在實際檢測中發現，除在極短時間流量最大值外，近90％時間運行在中等或較低負荷狀態，總用電量至少有40％以上被浪費掉。采用變頻調速控制，對風機、水泵類機械進行轉速控制來調節流量的方法，對節約能源，提高經濟效益具有非常重要意義。

    四、風機、水泵的節能方法

　　從流量控制原理上講，風機、水泵的結構和工作原理基本相同。

　　1、具體測試某工廠爐底風機散熱控制系統，冶煉爐根據不同材料、需要不同的爐底冷卻溫度，設計滿足最大冷卻風量設計為四臺18.5KW4極葉輪式風機，全功率運轉，但用最大冷卻風量的概率極低。冶煉常用幾種材料，四臺風機對開風量過大；對開兩臺時，達不到冷卻要求；對開一對再側開一臺，冷卻不均、無法滿足工藝要求；原設計4臺對開風機靠調節擋風板可滿足冷卻要求，但對電機來講，浪費電能。風板全開時，運行電流24A，全關閉時22A，輸入功率從17.0KW—18.5KW變化，節電率不足8％。

　　針對這一特殊要求制定方案，對其中兩臺對開電機進行開環變頻調速控制，配合兩臺全速風機，即滿足不同材料的溫控要求，又能節約電能。按照這一方案進行改造后，節電效果非常明顯。針對其中一種材料需固定頻率控制進行冷卻，幾個月才換一次，設定頻率在25—35之間，完全滿足冷卻要求。工頻下運行時一臺18.5KW風機（經變頻器輸出），每小時耗電為11.9度/小時，日耗電量為：285.6度/24小時。在正常運行時根據不同材料的溫度要求，設定頻率分別為：25Hz、30 Hz、35 Hz、40 Hz和45 Hz。運行測定參數如下：

　　需要指出的是：變頻器當輸出頻率降低時，輸出電壓也相應降低，輸入功率明顯減少，對應頻率降低時電壓降低電機不會有溫升，若頻率不變時電壓降低至浮動電壓下限值時，電機就會有溫升。

　　2、水泵節電：同風機原理很相近。以某酒店750TRT中央空調冷水機組水系統90KW冷凍泵和55KW冷卻泵為例：主機制冷是根據溫度的變化而工作，是非線性負荷，而水泵電機基本上是線性恒功率輸出。1臺55KW冷卻水泵靠調整閥門來改變流量，雖然能滿足主機運行要求，但對于電機來講節電意義不大，閥門的全開和全閉，電流從107A—97A之間變化，平均節電不足7％。通過改造采用溫度控制為主，壓力控制為鋪進行閉環變頻控制水泵電機，水泵電機平均節電率都在30％以上；90KW冷凍水泵電機靠調節閥門電流在163—148A之間變化，平均節電不足6％，經閉環控制變頻調速改造后，節電率平均也在30％以上。為什么會有這么大節電空間呢，因為中央空調系統設計時的最大容量是以人流、氣溫、空間散熱三項極限指標為依據計算的（即人流最大、氣溫最高、空間散熱最差），平時出現這種情況的概率極低，從經驗上講不到10%，空調系統大部分運行時間都在中、低負荷狀態，空調主機的負荷曲線是非線性的，而水系統的水泵負荷是線性恒功率的，以滿足主機的最大負荷為標準。這樣在主機非最大負荷時水泵就必然存在著電能浪費空間。通過變頻調速控制使水泵電機的負載曲線符合或接近空調主機的負載曲線。

　　3、高壓變頻控制傳動調速控制設備都是在3KV以上大容量電機，一般都在幾百KW到幾千KW，負載率大于0.5，節電效率較低壓變頻控制略低，在18—25%左右，電機容量大耗電也多，雖然節電率較低，但用電基數大，也是非常可觀，高壓變頻設備技術復雜設備體積大，成本較高，操作必須專業技術人員，但整體效益還是很可觀的。

　　五、變頻控制技術的顯性和隱性效益及利弊分析

　　顯性效益就是指節電效益。變頻控制傳動調速對于負載性質和負載率的不同，節電率也是不同，低壓變頻控制設備，一般負載率在0.5左右時，節電率在20—47％左右。比如定量泵注塑機、排污填水池電機、給氧風機等等，空調水泵基本上平均節電率都在25—60％左右。低壓設備變頻調速改造投資少、見效快，投資回報期基本上在一年左右。

　　隱性效益主要體現：

　　1、實現了電機的軟啟軟停，消除電機啟動電流對電網的沖擊，減少了啟動電流的線路損耗；

　　2、消除了電機因啟停所產生的慣動量對設備的機械沖擊，大大降低了機械磨損，減少設備的維修，延長了設備的使用壽命；

　　3、空調水泵的軟啟、軟停克服了原來停機時的水槌現象。

　　除上述的有利一面，同時也存在一些問題。任何事物都不是絕對的，都要辨證去看去分析，低壓變頻器輸出波型為脈沖形式，會產生一些干擾，實際運行中單臺干擾不嚴重，以30KW容量為例，干擾福射基本在10米之內，在設計電路中加裝陷波電路或磁環或陷波線圈就可以將干擾減少到最少，一般使用時盡量遠離電腦等怕干擾設備，對于多臺集中安裝時安裝位置要盡量拉開距離，還需專門加裝陷波電路屏蔽接地，將干擾減少到最低。

　　高壓變頻設備干擾性很小，控制技術較高，輸出電壓波形近似正弦波形，但設備體積較大，安裝調試都比較復雜。

　　六、變頻技術目前市場應用情況

　　經市場調查，2000年前變頻器使用率不足10％，到二零零七年上半年增加超過35%，很多生產商生產的風機、水泵類的電機控制系統都配裝了變頻啟動系統，說明這項節能技術越來越被人們所認識。隨著市場占有率的不斷提高，成本價格較前些年大幅下降。低壓變頻器分國產、合資、原裝三大種類，完全是一個通用的工控產品。合資產品相對價格低質量好，性價比合理。從使用情況看，只要不超負荷運行，很少發生故障。從設計使用上看，節能改造設計水平參差不齊，要想將節能改造工程做好，需要專業技術人員把關。用電設備能否節電，不能不分情況一概而論，不是所有用電設備都有節電空間，具體情況必須具體分析，注意那些將某一特殊用電設備的節電率說成普遍的所有用電設備都能達到的情況出現。節電率在節電工程中是一項非常重要的指標，但絕對不是唯一的指標。工程改造前后電機的功率因數、溫升及效率等都是不可忽略的運行數據。不同的節電設備節電率、使用壽命、性能都有不同，要科學分析，科學運用。#p#分頁標題#e#

　　我國工業技術雖然有了較大的發展，但目前仍是處于一個工業化中期社會，技術發展還不平衡，在很多企業生產中，表現出來最明顯的特征依舊是能源消耗多，生產效率較低，產品質量參差不齊；能效比不高，陳、舊、老設備在國民生產中仍舊占較大的比重。變頻調速的應用，就是要改造這些設備，以達到節約能源的目的。有國家、省、市政府的大力支持，有成熟的技術基礎理論，縱觀節能改造市場，潛力巨大。節約能源，保護環境，造福子孫，利國利民。