第一讲风机变频调速节能技术

第一讲风机变频调速节能技术内容摘要：

％ ％ ％ 2 ％ 85 o ％ ％ ％ 0 ％ 90 o ％ ％ ％ － 4 ％ 表 2 静叶可调轴流 风机的叶片角度和风量、风压及节电率的关系： 叶片角度 叶片角度 全 风 量 额定风量 风 压 节 电 率 － 70 o 0 ％ ％ ％ ％ 98％ － 65 o 5 ％ ％ ％ ％ 96％ － 60o 10 ％ ％ ％ ％ 95％ － 55 o 15 ％ ％ ％ ％ ％ － 50 o 20 ％ ％ ％ ％ ％ － 45 o 25 ％ ％ ％ ％ ％ － 40 o 30 ％ ％ ％ ％ ％ － 35 o 35 ％ ％ ％ ％ ％ － 30 o 40 ％ ％ ％ ％ ％ － 25 o 45 ％ ％ ％ ％ ％ － 20 o 50 ％ ％ ％ ％ ％ － 15 o 55 ％ ％ ％ ％ ％ － 10 o 60 ％ ％ ％ ％ ％ － 5 o 65 ％ ％ ％ ％ ％ 0 o 70 ％ ％ 100 ％ ％ ％ ＋ 5 o 75 ％ ％ ％ ％ ＋ 10 o 80 ％ ％ ％ ％ ＋ 15 o 85 ％ ％ ％ ％ ＋ 20 o 90 ％ ％ ％ ％ ＋ 25 o 95 ％ ％ ％ ％ ＋ 30 o 100 ％ 100 ％ ％ － 4％ 16 表 3： 动叶可调轴流 风机的叶片角度和风量、风压及节电率的关系： 叶片角度 叶片角度 全 风 量 额定风量 风 压 节 电 率 － 32o 0 ％ ％ ％ ％ ％ － 28 o 8 ％ ％ ％ ％ ％ － 24 o 16 ％ ％ ％ ％ ％ － 20 o 23 ％ ％ ％ ％ ％ － 16 o 31 ％ ％ ％ ％ ％ － 12o 38 ％ ％ ％ ％ ％ － 8 o 46 ％ ％ ％ ％ ％ － 4 o 53 ％ ％ ％ ％ ％ 0o 60 ％ ％ ％ ％ ％ ＋ 4 o 68 ％ ％ ％ ％ ＋ 8 o 76 ％ ％ ％ ％ ＋ 12 o 84 ％ ％ ％ ％ ＋ 16 o 92 ％ ％ ％ ％ ＋ 20 o 100 ％ ％ ％ － 4 ％ 图 8 不同类型的风机的风门开度（叶片角度）与风量之间的关系 17 由于大多数风机为离心式风机，所以我们把离心式风机作为重点来讨论。 在知道了 不同工况的风门开度时，就可以用查表的方法求出风量和风压值，并以此 作为节能计算的依据。 因为查表的方法比较麻烦，所以也常常用函数逼近的方法来计算，但同时也带来了误差。 常用的函数逼近方法有开平方法、三角函数法等。 开平方法是将风门开度和风量数据都标么化为 0～ 1（ 0～ 100％），再将风门开度数据开平方，即可得到风量数据的标么值 （ 0～ 100％） ；三角函数法则先将风门开度数据标么化为 a = 00～ 900，风量数据标么化为 0～ 1（ 0～ 100％），再用三角函数 Q = sin a 求出对应的风量标么值。 离心式风机 采用不同的拟合法时风门开度与风量 的关系 数据见表 4， 查表法和函数逼近法算出的风门开度 /风量的关系均画 于图 9。 由图 9可见，开平方法在小风门段的风量要大于查表法，而在大风门段又小于查表法；三角函数法的全程风量都要低于查表法，并且三角函数法的误差要大于开平方法。 其实即使是用查表法得出的数据也是有误差的，因为用的是典型的离心式风机的特性曲线，与实际风机的特性曲线还是有差别的，最好使用实际风机的特性曲线，与实际的阻力曲线的交点为工作点得出的数据才 是最准确的数据，但是实际的阻力曲线是很难绘出的。 风机的特性曲线就好像是人的身份证，其中包含了风机的所有的信息。 但是现场很难找到风机的特性曲线，就只能向风机的制造厂家索取了，实在找不到时就只能用典型的离心式风机的特性曲线作为计算的依据了。 表 4. 离心式风机 采用不同的拟合法时风门开度与风量 的关系： 风门开度（ o） 风门开度（％） 风 量（查表 ） 风 量（开方 ） 风 量（ sin a） 0 o ％ ％ ％ ％ 5 o ％ ％ ％ ％ 10 o ％ ％ ％ ％ 15 o ％ ％ ％ ％ 20 o ％ ％ ％ ％ 25 o ％ ％ ％ ％ 30 o ％ ％ ％ ％ 35 o ％ ％ ％ ％ 40 o ％ ％ ％ ％ 45 o ％ ％ ％ ％ 50 o ％ ％ ％ ％ 18 55 o ％ ％ ％ ％ 60 o ％ ％ ％ ％ 65 o ％ ％ ％ ％ 70 o ％ ％ ％ ％ 75 o ％ ％ ％ ％ 80 o ％ ％ ％ ％ 85 o ％ ％ ％ ％ 90 o ％ ％ ％ ％ 图 9 离心式风机使用不同的逼近方法时的风门开度与风量的关系曲线 不同风量和不同控制方式时的轴功率： 由于现场数据 调查表中提供的风机轴功率一般不是风机的额定轴功率，而是电动机的额定输出功率；而用风机的额定风量、风压和效率来计算风机的额定轴功率，又因为没有风机效率数据以及给出的风量和风压数据明显有误，所以也不是风机真正的额定轴功率；即使有风机的额定轴功率数据，由于锅炉（窑 19 炉）的阻力曲线也不能精确计算，所以当风门全开时的风机轴功率与其额定轴功率也会有出入：如风道的阻力过大，则因为风压增大，会使风机的轴功率超过其额定轴功率；反之如风道 的阻力过小，则因为风压减小，而会使风机的轴功率低于其额定轴功率 等等。 因为工程中不乏这样的案例 ：有的风机在风门全开运行时，其电动机的电流还远远小于额定电流；而有的风机在风门开度尚不到 50％时，其电动机已因过载而跳闸了。 那么到底应当如何计算当风门全开时的风机轴功率呢。 这个数据对于节能计算来说又是至关重要的。 很多的节能计算出现较大误差的原因主要就是不能精确的计算出当风门全开时的风机轴功率。 工程上有一种计算方法算出的风门全开时的风机轴功率较为准确，即根据某一风门开度时的电动机运行功率来反推风门全开时的风机运行功率（包括电动机的损耗）。 其根据见图 10（左） ，并有根据图 10（左）上查出的表 4，以及表 5： 图 10 离心式风机在不同调节方式时的轴功率和效率曲线 表 5．离心式风机系统在不同风量（风门开度）和不同控制方式时的 轴功率： 风门开度（％） 风 量（％ Qe） 入口门控制（％ Pe） 出口门控制（％ Pe） 10 23 52 ％ 60 ％ 15 33 54 ％ 67 ％ 20 42 56 ％ 74 ％ 25 51 58 ％ 81 ％ 20 30 58 60 ％ 85 ％ 35 65 63 ％ 89 ％ 40 71 65 ％ 91 ％ 45 77 68 ％ 93 ％ 50 82 71 ％ 94 ％ 55 83 73 ％ 95 ％ 60 85 75 ％ 96 ％ 65 87 78 ％ 97 ％ 70 89 80 ％ ％ 75 91 83 ％ 98 ％ 80 93 86 ％ ％ 85 95 90 ％ 99 ％ 90 97 95 ％ ％ 95 99 98 ％ ％ 100 100 100 ％ 100 ％ 表 6．轴流式风机系统在不同风量（叶片角度）和不同控制方式时的 轴功率： 叶片角度（％） 风 量（％ Qe） 静叶调节（％ Pe） 动叶调节（％ Pe） 10 46 ％ 34 ％ 15 48 ％ 35 ％ 20 50 ％ 36 ％ 25 53 ％ 38 ％ 30 56 ％ 41 ％ 35 59 ％ 44 ％ 40 63 ％ 47 ％ 45 67 ％ 50 ％ 50 70 ％ 54 ％ 55 72 ％ 58 ％ 60 75 ％ 62 ％ 65 78 ％ 66 ％ 70 80 ％ 70 ％ 75 83 ％ 74 ％ 80 86 ％ 79 ％ 85 90 ％ 84 ％ 90 95 ％ 90 ％ 95 98 ％ 97 ％ 100 100 ％ 100 ％ 21 调速范围的确定 当风机采用转速调节时，其风量和风压可用比例定律计算，在确定调速范围时应兼顾风量和风压的要求，一般这 时将风门开到最大，仅用转速来调节风量，并留有一定的风压裕量。 所以一定要知道生产工艺所要求的最小风压，作为确定最低转速的根据。 当然，当最小风压要求低于最小风量要求时，可以风量要求为准。 注意：这只是最低转速，不能作为节能计算的转速依据；节能计算时应以中心调节频率为准，中心调节频率 则为最低频率和额定频率（ 50Hz）的中心值。 如最低调速频率为 30Hz，则中心调节频率为 40Hz，为额定转速的 80％。 节能效果的计算 风机的调速节能效果计算比较简单，由于风机系统一般不存在反压，所以风机调速运行时 消耗的 电功率可 以直接 用比例定律求得。 注意使用的工频运行电功率应为采用风门调节时风机实际消耗的电功率，而不是电动机的额定电功。