本文分析了風(fēng)機(jī)。泵類調(diào)速運(yùn)行的特點(diǎn)，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(jī)及水泵節(jié)能改造中的應(yīng)用。

　　當(dāng)恒速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵（流體負(fù)載）等需要控制流量的機(jī)械時(shí)，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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)調(diào)速，雖然具有良好的調(diào)速性能，但直流電動(dòng)機(jī)體積大、價(jià)格高、維護(hù)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(shí)踐證明，風(fēng)機(jī)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(hù)功能、全面的智能化操作，價(jià)格也下降到用戶可以普遍接受的程度，而逐步進(jìn)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(qiáng)、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(dá)30%~50%?般兩年之內(nèi)可收回投資。

　　二、風(fēng)機(jī)和泵類調(diào)速運(yùn)行的特點(diǎn)風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的共同特點(diǎn)是：轉(zhuǎn)速在20%范圍內(nèi)變化時(shí)，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(jī)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(jī)轉(zhuǎn)速從n變到n'時(shí)，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(dòng)效率；n?風(fēng)機(jī)效率；三、風(fēng)機(jī)、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(dòng)機(jī)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(jī)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(jī)恒轉(zhuǎn)速下的Qp特性曲線，R1與n1兩曲線相交于A點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的p1Q1為穩(wěn)定的工作點(diǎn)（工況點(diǎn)）。假設(shè)設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)時(shí)A點(diǎn)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(shí)工作點(diǎn)沿著n1曲線從AB點(diǎn)，這時(shí)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(diǎn)。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(diǎn)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(shí)，其負(fù)載阻力特性仍為R1不變，而改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速從n1降至n2，n2時(shí)的Qp曲線與R1曲線交于C點(diǎn)，可見在滿足風(fēng)量Q2的情如窯內(nèi)壓力從測(cè)壓點(diǎn)由壓力變送器發(fā)出表1風(fēng)機(jī)、水泵變頻調(diào)速應(yīng)用實(shí)例序號(hào)使用地點(diǎn)設(shè)備類型電動(dòng)機(jī)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(jià)（元/度）1抽屜窯排煙風(fēng)機(jī)45kW閥門富士29230. 572抽屜窯羅茨風(fēng)機(jī)37kW放風(fēng)富士48140.573水泵房水泵22kW閥門三菱電機(jī)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(shí)，所耗功率為：當(dāng)采用電動(dòng)機(jī)調(diào)速調(diào)節(jié)流量為Q2時(shí)，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(dòng)機(jī)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(shí)，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(dòng)機(jī)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(jī)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(jī)的變頻調(diào)速控制（1）改造前的控制方案（如）壓力信號(hào)，送至微機(jī)調(diào)節(jié)器，經(jīng)分析運(yùn)算放大后，輸出信號(hào)給電動(dòng)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)。

　　（2）改造后的變頻調(diào)速控制方案（如）其控制過程由微機(jī)調(diào)節(jié)器檢測(cè)壓力變送器送來的窯內(nèi)壓力信號(hào)，經(jīng)分析計(jì)算后，輸出4~20mA電流信號(hào)至富士變頻器（FRN?P9S、風(fēng)機(jī)及泵專用型），變頻器驅(qū)動(dòng)變頻電動(dòng)機(jī)（也可用普通電動(dòng)機(jī)，因低速時(shí)散熱不好，需另配冷卻裝置）帶動(dòng)風(fēng)機(jī)進(jìn)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(bào)警繼電器輸出，5路晶體管輸出，共有95個(gè)功能參數(shù)，可通過RS232接口與PC機(jī)聯(lián)接，也可由可編程控制器進(jìn)行控制。

　　（4）風(fēng)機(jī)、水泵變頻調(diào)速應(yīng)用實(shí)例變頻調(diào)速在排煙風(fēng)機(jī)上改造成功后，我們又先后對(duì)本廠的抽屜窯羅茨風(fēng)機(jī)，水泵房水泵進(jìn)行了改造，均達(dá)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(zhǎng)不到2年時(shí)間。因此對(duì)風(fēng)機(jī)和泵類的變頻調(diào)速技術(shù)改造，不僅提高設(shè)備的運(yùn)行效率，節(jié)約電能，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀，而且由于轉(zhuǎn)速的降低，減緩了機(jī)械磨損的速度，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命和降低了噪聲，改善了環(huán)境。

　　風(fēng)機(jī)、泵類的節(jié)能改造有三大特點(diǎn)：（1）應(yīng)用量大、涉及面廣。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國各行各業(yè)現(xiàn)有在運(yùn)行的風(fēng)機(jī)和泵約4000多萬臺(tái)，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(fèi)大，我國風(fēng)機(jī)，水泵能耗驚人，設(shè)備系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)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(jī)、泵類總數(shù)的70%是需要根據(jù)工況變化調(diào)速運(yùn)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(jìn)方案的比例不到10%.據(jù)專家估算風(fēng)機(jī)、泵類如按低節(jié)電率20%計(jì)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(dá)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(hù)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(jià)格將進(jìn)一步下降，操作人員的文化素質(zhì)將進(jìn)一步提高，而變頻調(diào)速高達(dá)30%~50%的節(jié)電率以及上述的一系列優(yōu)點(diǎn)，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(jī)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(xì)致的研究工作，認(rèn)真分析本企業(yè)風(fēng)機(jī)、泵類的運(yùn)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(dòng)科技進(jìn)步，為企業(yè)的發(fā)展多作貢獻(xiàn)。