风机泵类负载变频调速的节能计算

1. 风机水泵类负载变频调速的节能意义 　　风机水泵类负载多是根据满负荷工作需用量来选型，实际应用中大部分时间并非工作于满负荷状态，由于交流电机调速很困难。常用回流阀或开/停机时间，来调节流量，同时大电机在工频状态下频繁开/停比较困难，电力冲击较大，势必造成电能损耗和开/停机时的电流冲击。采用变频器直接控制泵类负载是一种最科学的控制方法，当电机在额定转速的80%运行时，理论上其消耗的功率为额定功率的（80%）3，即51.2%，去除机械损耗电机铜、铁损等影响。节能效率也接近40%，同时也可以实现闭环恒压控制，节能效率将进一步提高。由于变频器可实现大的电动机的软停、软起，避免了启动时的电压冲击，减少电动机故障率，延长使用寿命，同时也降低了对电网的容量要求和无功损耗。为达到节能目的推广使用变频器已成为各地节能工作部门以及各单位节能工作的重点。 2. 阀门特性及变频调速节能原理 　　阀门的开启角度与管网压力，流量的关系示意图如图 　　当电机以额定转速n0运行，阀门角度以a0（全开），a，a1变化时管道压力与流量只能是沿A，B，C，点变化。即若想减小管道流量到Q1，则必须减小阀门开度到a1，这使得阀前压力由原来的P0提高到Pq，实现调速控制后，阀后压力由原来的P0降到Ph。阀前阀后存在一个较大的压差 　　△P=Pq-Ph。 　　如果让阀门全开（开度为a0），采用变频调速，使水泵转速至n1，且流量等于Q1，压力等于Ph，那么在工艺上则与阀门调节一样，达到用水控制的要求。而在电机的功耗上则大不一样。水泵的轴功率与流量和扬程或压力的成绩成正比。在流量为Q1，用阀门节流时，令电动机的功率为Nf=KPhQ1。用变频调速比阀门节流节省的电能为： 　　Nj-Nf=K（Pq-Ph）Q1=Q1△P。 　　由图可见，流量越低，阀门前后压力差越大，也就是说用变频调速在流量小，转速低时，节能效果更好。 3. 节能效果计算 ① 现有除盐水泵一台，配用45kW电机。供水量在90%—30%之间变化，设电机全速供水量为Qn，空载损耗为0.1(Y0≈cosnt)，每天总供水量为80%Qn，则全速Pp =（45－45×0.1）kW = 40.5kW A、 节约的功率： 变频时，每天只需功率： P m 2 =（4.5+(80%)³×40.5）kW = 25.236kW 节约的功率： Pj =（40.5－25.236）kW = 15.264kW B、如果电费按0.443元/kWh计算，每年节约的电费： 15.264kW×24h×365×0.443元/kWh = 59234元 = 5.92万元 ② 现有凝结水泵一台，配用37kW电机。供水量在90%—30%之间变化，设电机全速供水量为Qn，空载损耗为0.1(Y0≈cosnt)，每天总供水量为80%Qn，则全速Pp = (37－37×0.1)kW = 33.3kW A、节约的功率： 变频时，每天只需功率： P m 2 =（3.7+(80%)³×33.3）kW = 20.75kW 节约的功率： Pj =（33.3－20.75）kW = 12.55kW B、如果电费按0.443元/kW小时计算，每年节约的电费： 12.55kW×24h×365×0.443元/kWh = 48702元 = 4.87万元 ③ 现有工业水泵一台，配用30kW电机。供水量在90%—30%之间变化，设电机全速供水量为Qn，空载损耗为0.1(Y0≈cosnt)，每天总供水量为80%Qn，则全速Pp = (30－30×0.1)kW = 27kW A、节约的功率： 变频时，每天只需功率： P m 2 =（3+(80%)³×27）kW = 16.824kW 节约的功率： Pj =（27－16.824）kW = 10.176kW B、如果电费按0.443元/kW小时计算，每年节约的电费： 10.176kW×24h×365×0.443元/kWh = 39490元 =3.95万元 ④ 现有回水泵一台，配用15kW电机。供水量在90%—30%之间变化，设电机全速供水量为Qn，空载损耗为0.1(Y0≈cosnt)，每天总供水量为80%Qn，则全速Pp = (15－15×0.1)kW = 13.5kW A、节约的功率： 变频时，每天只需功率： P m 2 =（1.5+(80%)³×27）kW = 8.412kW 节约的功率： Pj =（13.5－8.412）kW = 5.088kW B、如果电费按0.443元/kW小时计算，每年节约的电费： 5.088kW×24h×365×0.443元/kWh = 19745元 =1.97万元 ⑤ 现有二次风机一台，配用160kW电机。供风量在90%—30%之间变化，设电机全速供风量为Qn，空载损耗为0.1(Y0≈cosnt)，每天总供风量为80%Qn，则全速Pp = (160－160×0.1)kW = 144kW A、节约的功率： 变频时，每天只需功率： P m 2 =（16+(80%)³×144）kW = 89.728kW 节约的功率： Pj =（144－89.728）kW = 54.272kW B、如果电费按0.443元/kW小时计算，每年节约的电费： 54.272kW×24h×365×0.443元/kWh = 210612元 =21.06万元 ⑥ 现有引风机一台，配用315kW电机。供风量在90%—30%之间变化，设电机全速供风量为Qn，空载损耗为0.1(Y0≈cosnt)，每天总供风量为80%Qn，则全速Pp = (315－315×0.1)kW = 283.5kW A、节约的功率： 变频时，每天需功率：P m 2 =（31.5+(80%)³×283.5）kW = 176.652kW 节约的功率：Pj =（283.5－176.652）kW = 106.848kW B、如果电费按0.443元/kW小时计算，每年节约的电费： 106.848kW×24h×365×0.443元/kWh = 414643元 = 41.46万元 ⑦ 现有给水泵一台，配用355kW电机。供水量在90%—30%之间变化，设电机全速供水量为Qn，空载损耗为0.1(Y0≈cosnt)，每天总供水量为80%Qn，则全速Pp =（355－355×0.1）kW = 319.5kW A、节约的功率： 变频时，每天只需功率： P m 2 =（35.5+(80%)³×319.5）kW = 199.084kW 节约的功率： Pj =（319.5－199.084）kW = 120.416kW B、如果电费按0.443元/kW小时计算，每年节约的电费： 120.416kW×24h×365×0.443元/kWh = 467296元 =46.73万元 ⑧ 现有一次风机一台，配用400kW电机。供水量在90%—30%之间变化，设电机全速供风量为Qn，空载损耗为0.1(Y0≈cosnt)，每天总供风量为80%Qn，则全速Pp = (400－400×0.1)kW = 360kW A、节约的功率： 变频时，每天只需功率： P m 2 =（40+(80%)³×360）kW = 224.32kW 节约的功率： Pj =（360－224.32）kW = 135.68kW B、如果电费按0.443元/kW小时计算，每年节约的电费： 135.68kW×24h×365×0.443元/kWh = 526531元 = 52.65万元