变频调速技术在风机、水泵节能改造中的应用

2020-03-20胡然阮治杰孟献金中国石化股份有限公司西南油气分公司采气一厂四川德阳618000

化工管理 2020年6期

胡然阮治杰孟献金（中国石化股份有限公司西南油气分公司采气一厂，四川德阳618000）

在工业生产中，电能是重要的能源，其中电动机用电量所占比例比较大，风机和水泵设备占用电总量的三分之一。在现阶段，在风机和水泵使用中，一些单位采用调节挡风板或阀门开启的方式来调节气体流量和压力，这种方式相对来说容易造成电能的浪费，不能很好的促进工业的发展。随着科技的不断发展，变频技术不断在完善，在各个行业的应用越来越广泛，可以更好的实现节能效果。

1 变频技术

在工业发展中，变频技术是一种电子技术，有着广泛应用。在工业发展中，通过变频技术的应用，可以更加精准的对速度进行控制，更加方便的控制机械传动的升和降，达到节能效果。

另外在工业发展中，变频技术经常应用在工作环境恶劣，高负荷和长时间的运行工作中，能够更好的促进工业的发展。

2 变频调速技术节能原理研究

2.1 通过对电源频率的改变，来对电机转速进行控制

在风机和水泵的运行中，流量控制方式为，通过调节管路中阀门开关，来对流量进行控制。

图1 水泵（风机）的H-Q 关系曲线

如上图所示，曲线R2为水泵在定转速下满负荷时，阀门全部打开运行的阻力特性图。曲线R1 为部分负荷的时候，阀门部分开启时阻力特性曲线图。

在水泵和风机的使用中，在应用阀门进行控制的时候，流量从Q2 减少到Q1，阻力从R2 移动到R1，风压从HA 移动到HB。

如图2所示，在水泵和风机的使用中，流量Q1时，阀门的控制功率为PB，而通过变频调速控制的时候，功率为PC。所节省的功率为ΔP=PB-PC。

P-Q 关系曲线图（2）

在水泵和风机的使用中，采用阀门所消耗功率面积为OH⁃BBQ1，采用调速控制的时候，所消耗的功率面积为OHCCQ1，说明通过采用变频调速控制，可以更好的节约能量，达到降低能源消耗目的。

2.2 变频节能

根据相关流体力学公式可以知，P=Q×H，其中流量Q 和转速N一次方成正比，压力H和转速N平方成正比。在水泵和风机的使用中，在水泵和风机的效率一定情况下，在流量下降的时候，转速N可成比例的进行下降，达到降低能源消耗的目的。

2.3 通过变频器实现软启动

在水泵和风机的使用中，如果电机采用直接启动，启动电流等于5倍额定电流，会对供电电网造成一定冲击，同时也所产生的震动也会对挡板和阀门造成比较大影响，降低电气设备的使用寿命。通过变频技术的应用，可以实现软启动电流，不会超过额定电流，会在很大程度上降低对电网的冲击，达到节约电能消耗的目的，延长电气设备的使用寿命。

3 变频调速与风机、水泵节能

3.1 风机、水泵调节流量的方法

在水泵和风机的运行中，对于水泵和风机的调节流量主要包括以下三种。一是通过交流电动机变频进行调速控制。二是通过应用液立耦合器对风机和水泵的转速进行调节。三是通过传统的机械方法来对风机和水泵进行调节。在对水泵和风机进行调速中，装机容量越大，绝对节电量也就越大，所以在水泵和风机的使用中，可以通过高压变频进行调速，从而达到节约电能效果。

3.2 变频调速在风机、水泵节能中的应用

在水泵和风机的使用中，如果降低转速，所消耗的功率也会有所下降。如果把转速降为百分之五十，轴机械功率能够降低百分之十一。经过相关研究，在水泵和风机的使用中，调速方案效率相差比较大，在转速降低到百分之五十的时候，变频调速器功率比较高，可以达到近似不变的效果，所以在水泵和风机的使用中，通过变频调速可以达到节能效果。

3.3 风机、水泵通过变频调速节能的效益

随着社会的不断发展，我国电动机总装机容量越来越高，电动机的运行消耗量大概占总发电量的百分之六十左右，所以对电动机进行节能控制具有重要意义。在对电机进行节能控制中，主要可以通过两个途径对电机进行节能。一是在电机运行中，通过提高对精度控制力度，达到节约效果。二是可以通过加强创新，提高电机运转效率，达到节能效果。在我国经济的发展中，风机和水泵消耗电量占全部发电的总量的百分之三十左右，所以通过变频调速的应用，可以更好的进行节能。