變頻改造專案方
案山西精創科技****
前言目前在我國各行各業的各類機械與電氣裝置中與風機水幫浦配套的電機約佔全國電機裝機量的60%，耗用電能約佔全國發電總量的三分之一。特別值得一提的是，大多數風機、水幫浦在使用過程中都存在大馬拉小車的現象，加之因生產、工藝等方面的變化，需要經常調節氣體和液體的流量、壓力、溫度等；目前，許多單位仍然採用落後的調節檔風板或閥門開啟度的方式來調節氣體或液體的流量、壓力、溫度等。這實際上是通過人為增加阻力的方式，並以浪費電能和金錢為代價來滿足工藝和工況對氣體、液體流量調節的要求。
這種落後的調節方式，不僅浪費了寶貴的能源，而且調節精度差，很難滿足現代化工業生產及服務等方面的要求，負面效應十分嚴重。
變頻調速器的出現為交流調速方式帶來了一場革命。隨著近十幾年變頻技術的不斷完善、發展。變頻調速效能日趨完美，已被廣泛應用於不同領域的交流調速。
為企業帶來了可觀的經濟效益，推動了工業生產的自動化程序。
變頻調速用於交流非同步電機調速，其效能遠遠超過以往任何交、直流調速方式。而且結構簡單，調速範圍寬、調速精度高、安裝除錯使用方便、保護功能完善、執行穩定可靠、節能效果顯著，已經成為交流電機調速的最新潮流。
專案介紹
電機風機採用風門調節方式，消耗了大量的能量。
在實際執行時，由於採用擋板調節，大部分的能量都被消耗在擋板上了，且擋板的開度越小則耗能就更多。在一般情況下 ，採用擋板調節的風機其實際消耗功率與風量大致成正比，與風門的開度也大致成正比，從上述工況中的風門開度及電流引數也可以看出這一點。
對運**況進行分析，可以得出一下兩點：
（1） 風機實際風量約為額定風量的一部分，風機遠離額定點執行，其實際執行效率很低。
（2） 由於擋板的存在，擋板前後存在壓差，消耗了很大一部分能量。
所以可以從以上兩個方面改善其執行工況，減小損耗，達到節能的目的。
擋板這種調節方式雖然簡單易行，已成習慣，但它是以增加管網損耗，耗費大量能源為代價的。對於低壓大功率電機，耗能則更大。當採用變轉速調節時，其效率最高，因為風量隨轉速的一次方下降，而其軸功率則按轉速的三次方規律下降，而目前效能最佳的調速方式則是國際上公認的交流變頻調速技術。
從流體力學的原理得知，使用感應電機驅動的風機，軸功率p與風量q，風壓h的關係為：當電動機的轉速由n1變化到n2時, q、 h、 p與轉速的關係如下:
1)2)
3)可見風量q和電機的轉速n是成正比關係的，而所需的軸功率p與轉速的立方成正比關係。所以當需要80％的額定風量時，通過調節電機的轉速至額定轉速的80％，即調節頻率到40赫茲即可，這時所需功率將僅為原來的51.2％。
如下圖所示，從風機的執行曲線圖來分析採用變頻調速後的節能效果。
圖3－1 風機的執行曲線
當所需風量從q1減小到q2時，如果採用調節風門的辦法，管網阻力將會增加，管**性曲線上移，系統的執行工況點從a點變到新的執行工況點b點執行，所需軸功率p2與面積h2×q2成正比；如果採用調速控制方式，風機轉速由n1下降到n2，其管**性並不發生改變，但風機的特性曲線將下移，因此其執行工況點由a點移至c點。此時所需軸功率p3與面積hb×q2成正比。從理論上分析，所節約的軸功率delt(p)與（h2-hb）×（c-b）的面積成正比。
考慮減速後效率下降和調速裝置的附加損耗，通過實踐的統計，風機類通過調速控制可節能20％～50％。
根據上述原理可知改變風機的轉速就可改變風機的功率。
例如：將供電頻率由50hz降為45hz，則p45/p50=45/50=0.729，即p45=0.729p50
將供電頻率由50 hz降為40hz，則p40/p50=403/503=0.512，即p40=0.512p50
效益分析
(一)實際運**況：
i=220a u=0.38kv 查《非同步電動機最佳執行參數列》
cosφ=0.7312in=110a
p1=√3uicosφ
=1.732*0.38*110*0.7312
=52.937 ≈53kw
正常情況下電機實際輸出功率為53kw。
1、正常運**況下電機所需容量：p1=53kw
2、改造後：(設電機輸出功率保持不變)
cosφ=0.99（由於工廠已有功率補償器，再加變頻自動補償得） u=0.38kv p1=105.8kw
i2=p/(√3u cosφ)
=53/(√3*0.38*0.99) =81.3a
3、在保持輸出功率不變的情況下電流由110a降為81.3a，所節省電能為：
p節=√3u(i1-i2)cosφ
=√3*0.38*(110-81.3)*0.99
=18.7kw
4、節能效果計算：按全年305天，工作時間為24小時進行計算
18.7*24*305=136884kwh
5、全年節約費用
1度電按照0.47元計算
136884*0.47=64335.48元
兩台全年合計總節約電費為：64335.48×2=128670.96元
根據上述資料得節電率=(18.7/53 )×100%=35.28%
裝置**
投資**期
投資**期=（投資額/節約額）×12
=（192000/128670.96）×12
=17.9月
總體核算廠方在投資17.9個月後即可收回裝置的投資費用。
變頻調速其他附加益處
1) 網側功率因數提高：原電機直接由工頻驅動時，滿載時功率因數為0.83左右，實際執行功率因數遠低於0.
8。採用低壓變頻調速系統後，電源側的功率因數可提高到0.95以上，無需無功補償裝置就能大大的減少無功功率，滿足電網要求，可進一步節約上游裝置的執行費用。
2) 裝置執行與維護費用下降：採用變頻調節後，由於通過調節電機轉速實現節能，在負荷率較低時，電機、風機轉速也降低，主裝置及相應輔助裝置如軸承等磨損較前減輕，維護週期可加長，裝置執行壽命延長；並且變頻改造後風門開度可達100％，執行中不承受壓力，可顯著減少風門的維護量。變頻器執行中，只需定期對變頻器除塵，不用停機，保證了生產的連續性。
隨著生產的需要，調節風機的轉速，進而調節風機風量，既滿足生產工藝的要求，工作強度又大大降低。採用變頻技術調速後，減少了機械磨損，維護工作量降低，檢修費用下降。
3) 用低壓變頻調速裝置後，可對電機實現軟啟動，啟動時電流不超過電機額定電流的1.2倍，對電網無任何衝擊，電機使用壽命延長。在整個執行範圍內，電機可保證執行平穩，損耗減小，溫公升正常。
風機啟動時的噪音和啟動電流非常小，無任何異常振動和噪音。
4) 與原來舊系統相比較，變頻器具有過流、短路、過壓、欠壓、缺相、溫公升等多項保護功能，更完善地保護了電機。
5) 操作簡單，執行方便。可通過計算機遠端給定風量或壓力等引數，實現智慧型調節。
6) 適應電網電壓波動能力強，電壓工作範圍寬，電網電壓在-15%～+15%之間波動時，系統均可正常執行。
售後服務承諾
公司建有完善的全國聯保售後服務體系及相關的管理保障措施，整個售後服務過程嚴格按照iso9001國際質量體系標準執行。
技術資料：按要求提供裝置的全套技術資料檔案。如合格證、出廠檢驗證明等。
安裝指導：合同簽定後提供該裝置的基礎及詳細的安裝說明書。
除錯條件：公司在確認使用者所在場地、電源和裝置到位後，即派出工程師到使用者現場進行安裝、除錯（含技術交底），直至合格。
驗收條件：供方調機完畢，裝置正常運轉達到要求後，雙方代表應對裝置進行質量效能確認合格且在驗收報告上簽字後開始計算保修期。
保修業務：供方將提供使用者一年的保修業務，一年內供方對裝置進行維護保養外，任何機組本身故障和元件損壞（人為原因或不可抗力因素除外），均由供方負責和更換，費用由供方負責。
保外服務：供方的維修中心對使用者提供有償的終身維修。所需要更換的部件均按成本價提供，買方可就近與維修中心聯絡，維修中心將建立該裝置的維修保養檔案，定期向使用者提供諮詢服務。
技術培訓：免費對使用者操作人員的培訓（可培訓2-3人）使其達到熟練操作及處理一般的報警、根據實際需要調整執行引數、對機組進行日常保養及維護。
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