本文分析了風(fēng)機。泵類調(diào)速運行的特點，闡述了變頻調(diào)速節(jié)能的基本原理，并介紹了變頻調(diào)速技術(shù)在我廠風(fēng)機及水泵節(jié)能改造中的應(yīng)用。

　　當(dāng)恒速電動機驅(qū)動風(fēng)機、水泵（流體負(fù)載）等需要控制流量的機械時，傳統(tǒng)的做法是用檔板或閥門等節(jié)流裝置來調(diào)節(jié)流量，這種方法把大量的能量消耗在節(jié)流裝置及管道的摩擦發(fā)熱上，系統(tǒng)效率很低。

　　如改用電動機調(diào)速來改變流量，則系統(tǒng)效率大為提高。而采用直流電動機調(diào)速，雖然具有良好的調(diào)速性能，但直流電動機體積大、價格高、維護困難、換向問題突出，不適宜惡劣環(huán)境，其他調(diào)速方案又都不理想。變頻調(diào)速是八十年代迅速發(fā)展起來的一種新型交流調(diào)速技術(shù)經(jīng)理論和實踐證明，風(fēng)機和泵類的流量控制的比較佳選擇是采用變頻調(diào)速器控制。

　　變頻調(diào)速以優(yōu)異的調(diào)速性能、顯著的節(jié)能效果、完善的保護功能、全面的智能化操作，價格也下降到用戶可以普遍接受的程度，而逐步進入普及應(yīng)用階段。它具有工作效率高、調(diào)速范圍寬、輸出特性硬、通用性強、節(jié)能潛力大，尤其是可以大幅度節(jié)約電能，節(jié)電率高達30%~50%?般兩年之內(nèi)可收回投資。

　　二、風(fēng)機和泵類調(diào)速運行的特點風(fēng)機、泵類負(fù)載的共同特點是：轉(zhuǎn)速在20%范圍內(nèi)變化時，效率大致不變，而從流體力學(xué)理論可知其變速性能為（以風(fēng)機為例）風(fēng)量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。即當(dāng)風(fēng)機轉(zhuǎn)速從n變到n'時，風(fēng)量、功率和風(fēng)壓的關(guān)系如下：后的風(fēng)量、功率和風(fēng)壓。

　　?傳動效率；n?風(fēng)機效率；三、風(fēng)機、泵類變頻調(diào)速節(jié)能的基本原理根據(jù)需要的風(fēng)量用變頻器調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速，而轉(zhuǎn)速的立方與功率成正比，它與調(diào)節(jié)風(fēng)門檔板來改變風(fēng)量的方法相比，有明顯的節(jié)能效果，如圖i所示（以風(fēng)機為例）。

　　中的曲線R1為負(fù)載阻力特性曲線（風(fēng)門全開），曲線n1為風(fēng)機恒轉(zhuǎn)速下的Qp特性曲線，R1與n1兩曲線相交于A點，對應(yīng)的p1Q1為穩(wěn)定的工作點（工況點）。假設(shè)設(shè)計風(fēng)機時A點效率比較高，輸出風(fēng)量為100%.如果需將風(fēng)量從Q1減少至Q2，采用風(fēng)門擋板調(diào)節(jié)流量時工作點沿著n1曲線從AB點，這時的負(fù)載阻力曲線就變成R2（管道阻力變大），R2與n1兩曲線相交于B點。而反映軸功率變化的是矩形面積由AQ1Op1變?yōu)锽Q2Op2從圖中可以看出，B點風(fēng)壓有所大，軸功率減少不多。如果采用變頻調(diào)速調(diào)節(jié)流量時，其負(fù)載阻力特性仍為R1不變，而改變電動機轉(zhuǎn)速從n1降至n2，n2時的Qp曲線與R1曲線交于C點，可見在滿足風(fēng)量Q2的情如窯內(nèi)壓力從測壓點由壓力變送器發(fā)出表1風(fēng)機、水泵變頻調(diào)速應(yīng)用實例序號使用地點設(shè)備類型電動機容量原風(fēng)量（流量）調(diào)節(jié)方式變頻器節(jié)電（%）投資回收期（月）電價（元/度）1抽屜窯排煙風(fēng)機45kW閥門富士29230. 572抽屜窯羅茨風(fēng)機37kW放風(fēng)富士48140.573水泵房水泵22kW閥門三菱電機43160.況下，風(fēng)壓降低，功率P大幅度下降（矩形面積減至CQ2Op3）節(jié)能效果十分明顯。

　　當(dāng)采用風(fēng)門調(diào)節(jié)流量為Q2時，所耗功率為：當(dāng)采用電動機調(diào)速調(diào)節(jié)流量為Q2時，所耗功率見中的陰影部分即為調(diào)速法比調(diào)節(jié)風(fēng)門法節(jié)約的電動機軸功率。

　　例如：（1）如果風(fēng)量減少到原來的80%，若采用變頻調(diào)速使轉(zhuǎn)速也下降到原來的80%時，則其軸功率下降到額定功率的51.（2）如果風(fēng)量減少到原來的50%，其軸功率可下降到額定功率的125%.當(dāng)然，還需注意到由于轉(zhuǎn)速降低而導(dǎo)致電動機效率的下降，既使如此節(jié)能效果也是相當(dāng)明顯的。由此可見，交流變頻調(diào)速是企業(yè)風(fēng)機和泵類技術(shù)改造和節(jié)能降耗的理想設(shè)備，是一種很有發(fā)展前途的節(jié)能裝置。

　　四、變頻調(diào)速在我廠的應(yīng)用46m3抽屜窯排煙風(fēng)機的變頻調(diào)速控制（1）改造前的控制方案（如）壓力信號，送至微機調(diào)節(jié)器，經(jīng)分析運算放大后，輸出信號給電動執(zhí)行器，控制蝶閥開度，以調(diào)節(jié)出風(fēng)量，使窯壓保持在工藝給定的范圍內(nèi)。

　?。?）改造后的變頻調(diào)速控制方案（如）其控制過程由微機調(diào)節(jié)器檢測壓力變送器送來的窯內(nèi)壓力信號，經(jīng)分析計算后，輸出4~20mA電流信號至富士變頻器（FRN?P9S、風(fēng)機及泵專用型），變頻器驅(qū)動變頻電動機（也可用普通電動機，因低速時散熱不好，需另配冷卻裝置）帶動風(fēng)機進行調(diào)速控制，控制出風(fēng)量，以維持工藝給定的窯壓值。

　　該變頻調(diào)速器是交一直一交（VVVF）型正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）變頻調(diào)速器，它有3路模擬輸入，10路數(shù)字輸入，1路模擬輸出，1路脈沖輸出，1組報警繼電器輸出，5路晶體管輸出，共有95個功能參數(shù)，可通過RS232接口與PC機聯(lián)接，也可由可編程控制器進行控制。

　　（4）風(fēng)機、水泵變頻調(diào)速應(yīng)用實例變頻調(diào)速在排煙風(fēng)機上改造成功后，我們又先后對本廠的抽屜窯羅茨風(fēng)機，水泵房水泵進行了改造，均達到了滿意的效果（見表1）。

　　從表中可見，采用變頻調(diào)速器后節(jié)電29%~ 48%，節(jié)電效果非常顯著，投資回收期比較長不到2年時間。因此對風(fēng)機和泵類的變頻調(diào)速技術(shù)改造，不僅提高設(shè)備的運行效率，節(jié)約電能，經(jīng)濟效益十分可觀，而且由于轉(zhuǎn)速的降低，減緩了機械磨損的速度，延長了設(shè)備的使用壽命和降低了噪聲，改善了環(huán)境。

　　風(fēng)機、泵類的節(jié)能改造有三大特點：（1）應(yīng)用量大、涉及面廣。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國各行各業(yè)現(xiàn)有在運行的風(fēng)機和泵約4000多萬臺，而且逐年加。（2）用電量多，每年用電量約占工業(yè)用電量的一半左右。（2）浪費大，我國風(fēng)機，水泵能耗驚人，設(shè)備系統(tǒng)的實際運行效率不到30%，因此，調(diào)速節(jié)能的潛力相當(dāng)巨大。

　　由于國內(nèi)風(fēng)機、泵類總數(shù)的70%是需要根據(jù)工況變化調(diào)速運行的，而目前絕大部分仍采用落后、耗損大的檔板和閥門調(diào)節(jié)風(fēng)量和流量，己采用調(diào)速等先進方案的比例不到10%.據(jù)專家估算風(fēng)機、泵類如按低節(jié)電率20%計算，可改造率取50%，并以99年總發(fā)電量為基數(shù)，節(jié)電改造潛力每年可達400多億kWh，節(jié)能前景非常廣闊，當(dāng)然要考慮一次性投資、維護人員的技術(shù)水平要求較高等等因素。但是，隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，變頻器價格將進一步下降，操作人員的文化素質(zhì)將進一步提高，而變頻調(diào)速高達30%~50%的節(jié)電率以及上述的一系列優(yōu)點，是其他調(diào)速方法無法比擬的，是目前非常理想的調(diào)速方案。

　　總而言之，風(fēng)機和泵的變頻調(diào)速節(jié)能改造，需要廣大科技人員做深入細致的研究工作，認(rèn)真分析本企業(yè)風(fēng)機、泵類的運行及能耗情況，提出合理化建議，制訂出合理的改造方案，為挖掘企業(yè)內(nèi)部的潛力，節(jié)能降耗，產(chǎn)節(jié)約，推動科技進步，為企業(yè)的發(fā)展多作貢獻。