淺析風機變頻節能改造的相關計算公式

近幾年來，隨著電力電子技術、計算機技術、自動控制技術的迅速發展，電氣傳動技術面臨著一場歷史革命，即交流調速取代直流調速和計算機數字控制技術取代模擬控制技術已成為發展趨勢。電機交流變頻調速技術是當今節電、改善工藝流程以提高產品質量和改善環境、推動技術進步的一種主要手段。以上海正藝科技對上海嘉定區某風機進行變頻節能改造的工程案例為例，計算變頻節能的效果。上海正藝科技的變頻調速以其優異的調速和起動、制動性能，率、高功率因數和節電效果，其廣泛的適用范圍及其它許多優點而被國內外*為98%有發展前途的調速方式。 
 
對于風機變轉矩負載特性實施變頻調速控制在原理上屬于減少流體（空氣、液體等）動力節電方法，是一種較好的、被廣泛采用的節電方法。無數實例業已證明，它比通常所采用的風門或擋板調節方式有著顯著的節電效果。下面通過圖1（流量Q與揚程H及軸功率P的關系曲線圖）來說明風機、水泵變頻調速節電原理。 對于風機、泵類負載，流量與轉速成正比：Q 1/Q2→η1/η2 , 揚程與轉速的平方成正比：H 1/H2→（η1/η2）2 ，而電機的軸功率與轉速的立方成正比：H 1/H2→（η1/η2）3 。因此，采用變頻技術調節不同流量時消耗的功率為：P變=n3Ped= Q3Ped(公式1) 
 
在采用閥門或擋板控制流量時，電機在額定轉速下定速運轉，在不同流量時電機消耗的功率為： 
 
P閥=（0.4+0.6Q）Ped(公式2) 
 
其中，Ped為閥門或擋板全開狀態下，電機以額定轉速運行時消耗的功率，Q為流量的相對值。從（1）式和（2）式可以看出，當流量Q變為額定流量的50%時，采用變頻調速時消耗的功率為： 
 
P變=n3Ped= Q3Ped=0.53 Ped =0.125 Ped(結論1) 
 
采用閥門或擋板控制流量時，消耗的功率為： 
 
P閥=（0.4+0.6Q）Ped=（0.4+0.6×0.5）Ped =0.7 Ped(結論2) 
 
所以，兩種方式的節電率為：（0.7-0.125）/0.7≈82%(結論3) 
 
在實際情況下，使用變頻調速技術后節約能耗多少的、性的前期計算具有一定的難度，它不僅與負荷的變化波動分布規律等密切相關（與時間相關的函數），而且，還與電機、水泵等在不同工作點的效率特性、管網特性等相關。然而，我們可以通過以上方式對改造項目進行能耗節約估算，以獲取投資收益前期估算。