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 風機變頻節能改造設計原理

  風機風量的控制多採用調節進口閥門和出口閥門方式。

  1.風機多採用調節進口閥門

  根據流體力學理論，電機軸功率P和風量Q、壓力H之間的關係為：

  P=K*H*Q/η

  其中K為常數； η為效率。

  它們與轉速N之間的關係為：

  Q1/Q2=N1/N2

  H1/H2=（N1/N2）2

  P1/P2=（N1/N2）

  2. 風門控制風機節電率計算:

  2.1 根據系統的額定數據計算出電機功率因子 cosφ

Pe = ×Ue×Ie×cosφ

cosφ= Pe/ /Ue/Ie

2.2 風機工頻時實際消耗的功率  計算：

高溫風機的工頻實際運行電流為 A，可得：= ×U1×I1×cosφ

節電率計算：

該風機現運行中採用風門控制，風門開度位置發生器顯示A%，由於沒有更加詳細的運行數據顯示實際應用中需要風機的出力大小，根據經驗數據，風門開度在50%左右時，風機的出風量大約在風機額定風量的70%左右，計算中根據此數據進行估算，存在一定誤差；

根據流體力學相似定律，變頻前後功率比為：ηP＝(轉速比)3/η1  =(風量比)3/η1

其中：變頻裝置效率η1=0.96,風機效率修正係數η2=0.8.由此可得變頻后達到同等工況時，電機消耗的網側功率 約為：*(如Pe=22)

=Pe×ηP =22kW×(70%)3/0.96/0.8

變頻后相對於原工頻擋板調節時節省的電量約為：

= P工頻－ 該風機變頻前後節電率為：

＝（ / P工頻）×100％

圖中曲線1為風機在恆速下壓力H和流量Q的特性曲線，曲線2是管網風阻特性（閥門開度為100%）。假設風機在設計時工作在A點的效率最高，輸出風量Q1為100%，此時的軸功率P1=Q1*H1與面積AH10Q1成正比。

根據工藝要求，當風量需從Q1減少到Q2（例如70%）時，如採用調節閥門的方法相當于增加了管網阻力，使管網阻力特性變到為曲線3，系統由原來的工況A點變到新的工況B點運行，由圖中可以看出，風壓反而增加了，軸功率P2與面積BH20Q2成正比，減少不多。

如果採用變頻調速控制方式，將風機轉速由N1降到N2，根據風機的比例定律，可以畫出在轉速N2下壓力H和流量Q特性如曲線4所示，可見在滿足同樣風量Q2的情況下，風壓H3將大幅度降低，功率P3（相等於面積CH30Q2）也隨着顯著減少，節省的功率△P=△HQ2與面積BH2H3C成正比，節能的效果是十分明顯的。

由流體力學可知，風量Q與轉速的一次方成正比，風壓H與轉速的平方成正比，軸功率P與轉速的立方成正比，當風量減少，風機轉速下降時，起功率下降很多

例如風量下降到80%，轉速也下降到80%時，則軸功率下降到額定功率的51%；如風量下降到50%，功率P可下降到額定功率的13%，當然由於實際工況的影響，節能的實際值不會有這麼明顯，即使這樣，節能的效果也是十分明顯的。

因此在有風機、水泵的機械設備中，採用變頻調速的方式來調節風量和流量，在節能上是一個最有效的方法。

風機變頻節能改造技改效果：赤峰遠聯鋼鐵有限責任公司改造前項目年耗電量18961.6萬KWH；年耗標煤量62573.28噸/年。節能改造項目建設完成，綜合節電率達到25%，年節省電量是2708.26萬KWH，節省標煤量8937.246噸/年；仟億達科技預計可幫助赤峰遠聯鋼鐵有限責任公司每年節省電費1489.543萬元/年。