節(jié)能評估電氣部分的討論剖析

1、關于固定資產(chǎn)投資項目節(jié)能評估報告電氣專業(yè)部分一些問題的討論 沈陽機電研究設計院 鄢光遠2015年 10月為進一步做好固定資產(chǎn)投資項目節(jié)能評估工作，國家節(jié)能中心編制發(fā) 布了固定資產(chǎn)投資項目節(jié)能評估報告編寫指南（總綱 2014年本）。以 下簡稱“能評總綱”?！澳茉u總綱”實際上已成為各咨詢機構(gòu)編寫“固定 資產(chǎn)投資項目節(jié)能評估報告”的規(guī)范性指導文件。筆者根據(jù)參與能評報告 編寫和評審的體會，僅就工業(yè)項目節(jié)能評估報告中有關電氣專業(yè)的部分內(nèi) 容的編寫進行討論。1. 關于電氣建設方案節(jié)能評估工業(yè)項目節(jié)能評估報告中，有關電氣建設方案節(jié)能評估內(nèi)容建議放在 “3.4 輔助生產(chǎn)和附屬生產(chǎn)設施節(jié)能評估”一節(jié)，可單列一小

2、節(jié)，主要包 括供配電設施方案節(jié)能評估、照明設施方案節(jié)能評估。1.1 供配電設施方案評估1.1.1 評估步驟及要求首先，介紹節(jié)能評估前供配電設施方案（供配電電壓等級、供配電系 統(tǒng)及變配電所設置方案、主要供配電設備選型等）；其次，對原方案進行 全面深入的分析、評估，從節(jié)能角度查找存在的問題；再次，提出改進建 議及擬采取的節(jié)能措施，確定評估推薦方案；最后進行推薦方案評估（必 要時進行相關能評基礎數(shù)據(jù)、指標的計算）。1.1.2 主要供配電設備選型的評估主要供配電設備選型的評估，重點是對變壓器的節(jié)能評估。變壓器節(jié) 能評估應包括兩個方面。其一，對照三相配電變壓器能效限定值及能效等級GB20052-2013

3、 或電力變壓器能效限定值及能效等級GB24790-20Q9對所選變壓器進 行能效等級評估。具體評估方法參見評估指南2014年本附件 2的示例。其二，參照電力變壓器經(jīng)濟運行 GB/T13462-200，8 進行變壓器容 量（變壓器負荷率）選擇合理性評估。對雙繞組變壓器而言，通過計算變 壓器經(jīng)濟負載系數(shù)并根據(jù)1.33 P2jz< B <0.75公式判斷所選變壓器 是否處在最佳經(jīng)濟運行區(qū)間。對于新建項目，如變壓器負荷率大于 80%時， 則應放大一級容量選擇變壓器。1.2 照明設施方案評估 其評估步驟及要求與“1.1”節(jié)所述一樣，只是方案內(nèi)容不同。照明 設施方案包括：照明方式與類別、照明光

4、源、燈具及附屬裝置、照明節(jié)能、 照明配電與控制方案等。1.3 用電負荷計算及無功功率補償1.3.1 用電負荷計算 用電負荷計算是配電設計的第一步，是確定供電方案的主要依據(jù)。其 計算結(jié)果（計算有功功率）也是耗電量計算的最重要基礎數(shù)據(jù)。因此能評 報告電氣部分也必須在確定供配電設計方案和耗電量計算前進行詳細的用 電負荷計算。用電負荷計算有多種方法，能評階段，一般用電設備通常采 用需要系數(shù)法、一般照明通常采用單位面積指標法進行用電負荷計算；對 于某些工業(yè)建筑（如標準廠房），具體用戶不明確、用電設備無法確定時， 可根據(jù)城市電力規(guī)劃規(guī)范、行業(yè)特點采用單位面積指標法或單位產(chǎn)品 耗電量法進行計算。1.3.1.

5、1 用電負荷計算一般原則（1）用電負荷計算建議采用工業(yè)與民用建筑配電設計手冊（第三 版）示例表格式。負荷計算要有利于配電方案的確定，首先按供電單元（變 電所）、建筑物（或車間）為單位進行負荷計算，然后進行全廠用電負荷 匯總。不宜將全廠（或車間）設備匯集在一起進行負荷計算, 然后再去平均 分配變壓器容量和臺數(shù)。（2）用電設備中存在不同電壓等級時，應按不同電壓等級分別進行計 算。（3）季節(jié)性、又不同時運行負荷，只計算功率大的。備用設備及消防 設備不參與計算。1.3.1.2 關于需要系數(shù)的選取 在采用需要系數(shù)法確定計算負荷時，有功功率計算負荷表達式為：Pjs=KXPe （1.3-1）需要系數(shù)的選取應

6、有依據(jù)。盡量從各行業(yè)的供配電設計手冊（或電力 設計資料）中選?。幢阃瑯拥脑O備，在不同行業(yè)，由于運行工況的差異， 需要系數(shù)的取值也可能不同）。一般工業(yè)項目和民用建筑可參照工業(yè)與 民用配電設計手冊（第三版）選取。在選取需要系數(shù)時，還應結(jié)合建設項目設備的特點和具體情況。如在 工業(yè)與民用配電設計手冊（第三版）表1-1中所列機加設備所指是單 獨傳動的普通機床（且數(shù)量較多時）的需要系數(shù)。現(xiàn)在很多企業(yè)的冷加工 都采用數(shù)控機床、加工中心、柔性生產(chǎn)線等，由于這類設備效率高，多為 連續(xù)性工作，所以需要系數(shù)應高于表中所列數(shù)據(jù)。對于一般配電設計手冊中無法查對的用電設備，則要認真分析設備的 運行工況，結(jié)合需要系數(shù)的含

7、義選取。需要系數(shù)表達式：K=KK/ n in 2 （1.3-2 ）KS負荷率，K=P/RP用電設備實際負荷R 用電設備額定容量K設備組同時系數(shù)（單臺設備時K=1）n i用電設備實際負荷時效率n 2向用電設備供電的線路效率131.3設備功率的確定進行負荷計算時，需將用電設備按其性質(zhì)分為不同的用電設備組，然 后確定設備功率。用電設備的額定功率或額定容量是指設備銘牌上的數(shù)據(jù)。 對于不同負載持續(xù)率下的額定功率或額定容量，應換算為統(tǒng)一負載持續(xù)率 下的有功功率，即設備功率R。（1）單臺用電設備的設備功率連續(xù)工作制電動機的設備功率等于額定功率。運短期或周期性工作制的電動機（如起重機用電動機等）的設備功率 是

8、指將額定功率換算為統(tǒng)一負載持續(xù)率下的有功功率。當采用需要系數(shù)法計算負荷時，應統(tǒng)一換算到負載持續(xù)率£ r為25%寸 的有功功率。Pe =2Pr rPr 電動機額定功率（kV）電動機額定負載持續(xù)率（設備銘牌上可查到） 電焊機的設備功率是將額定容量換算到負載持續(xù)率£ r為100瀏的有功功率Pe = Sr】：；.r COgSr 電焊機額定容量 （kVACOS 電焊機額定功率因素£ r電焊機額定負載持續(xù)率（設備銘牌上可查到） 電爐變壓器的設備功率是指額定功率因數(shù)時的有功功率Pe = Sr COSr（kWSr電爐變壓器額定容量 （kVACOS r電爐變壓器額定功率因素 整流變

9、壓器的設備功率是指額定直流功率132無功功率補償一般工業(yè)企業(yè)通常采用并聯(lián)電力電容器作為人工無功功率補償。為了 盡量減少線損和電壓損失，宜就地平衡補償。補償原則：低壓部分的無功 功率由低壓電容器補償；高壓部分無功功率由高壓電容器補償；對于容量 較大，負荷平穩(wěn)且經(jīng)常使用的用電設備的無功功率，宜單獨就地補償；補 償基本無功功率的電容器組宜在配變電所內(nèi)集中補償。無功功率補償計算，應以相應配變電所為單元進行計算。根據(jù)供配 電系統(tǒng)設計規(guī)范GB5OO52-2O09國家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無功補償配置 技術原則，100kVA及以上高壓供電的電力用戶，在用戶高峰時變壓器高 壓側(cè)功率因素不宜低于0.95;其它電力用戶

10、，功率因素不宜低于0.9。為 了防止低壓部分過補償產(chǎn)生的不良效果，因此高壓部分應由高壓電容器補 償。有的能評報告不分供電單元、不分高低壓用電設備，集中進行負荷計 算和無功補償計算，統(tǒng)一平均進行變壓器配置，是不對的。2. 能源利用狀況核算 2.1應澄清的問題“能評總綱”第五章共有三節(jié)。其中第一節(jié)，“能評前能源利用狀況” 是指就當前項目建設方案，進行項目年綜合能源消費量、年綜合能源消耗 量和主要能效指標的復核計算；第二節(jié)，“能評后能源利用狀況”。是指 依據(jù)能評階段提出的節(jié)能措施后的項目用能情況，測算項目年綜合能源消 費量、年綜合能源消耗量。當能評階段沒有采取有效的節(jié)能措施，能評前 后的年綜合能源消

11、費量、年綜合能源消耗量是一樣的。將可研報告中能耗作為能評前的能源消耗是不對的。2.2 能源利用狀況核算 能源利用狀況核算及能效水平評估是能評報告十分重要的內(nèi)容。其基 本要求是：計算方法、計算過程應清晰、準確，計算中所引用的基礎數(shù)據(jù) 應有明確來源或核算過程，基礎數(shù)據(jù)、基本參數(shù)的選擇、核算過程應清晰 （基礎數(shù)據(jù)應有詳細的基本參數(shù)支撐和明確的計算過程）。能評階段，企 業(yè)年電能消耗量計算通常采用年平均負荷來確定。使用公式 WY=aPTN （kWh （2.2-1 ）a av-年平均有功負荷系數(shù)；P C計算有功功率（kW，通過負荷計算得出；T 年實際工作小時數(shù)。單位產(chǎn)品耗電量法，是根據(jù)企業(yè)年產(chǎn)量（m和單位

12、產(chǎn)品耗電量（w 來確定。使用公式 W Y=mw （kW h （2.2-2）m- 單位產(chǎn)品耗電量， kWh /單位產(chǎn)品，由工藝設計提供或參考現(xiàn) 有積累資料；w-產(chǎn)品年產(chǎn)量（單位與m中單位產(chǎn)品一致）。 此法多用于項目前期文件報告，如項目建議書、申請報告、可研等。 能評階段不建議采用。2.2.1年平均有功負荷系數(shù)（aav）的確定（1 一般工業(yè)項目年平均有功負荷系數(shù)的確定年平均有功負荷系數(shù)（aav）是指年平均用電負荷與最大用電負荷的比值。表達式為：aav 二Pav/Pmax （2.2-3 ）aav與電力負荷運行狀況密切相關，不同用戶（行業(yè)）、不同車間、不 同設備，其運行狀況各不相同，因此不同用戶（企業(yè)

13、 、不同車間、不同 設備的aav也可能各不相同。能評時應在了解、分析企業(yè)、生產(chǎn)車間、設備 等的實際運行工況，設備能力（計算負荷率）的基礎上取值。aav取值應采用同類型企業(yè)、車間、設備的多年累積的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，當缺 乏此數(shù)據(jù)時，作為估算一般可取0.7-0.75。能評階段計算電能消耗量時建議以設備（或設備組）為單元分別選取 aav值。而不是以生產(chǎn)單元或多種設備一起作為單元選取aav值。（2）特殊項目（或特殊工藝設備）年平均有功負荷系數(shù)的確定對于特殊項目（或特殊工藝設備）應在認真研究相關行業(yè)設計標準（或 節(jié)能設計標準）、仔細分析工藝特點的基礎上確定平均有功負荷系數(shù)。由 于設備利用率高，相應的年平均有功負

14、荷系數(shù)也相應較高。這類行業(yè)多為 高耗能行業(yè)，一般都有行業(yè)相關標準規(guī)范。例一：建筑衛(wèi)生陶瓷工廠建筑衛(wèi)生陶瓷類工廠應遵循建筑衛(wèi)生陶瓷工廠設計標準（GB50560-201）規(guī)定。該標準對主要工藝設備利用率有明確規(guī)定，現(xiàn)摘錄如下：表8.1.5主要工藝設備設計年利用率表工藝設備名稱設計年利用率（陶瓷磚釉燒輥道窯>90陶瓷磚素燒輥道窯>90衛(wèi)生陶瓷燒成隧道窯>90衛(wèi)生陶瓷燒成梭式窯>90衛(wèi)生陶瓷燒成輥道窯>90壓磚機>90噴霧干燥器>90衛(wèi)生陶瓷壞體干燥器>90球磨機>90破碎機>20例二：鋼鐵企業(yè)鋼鐵企業(yè)應應遵循鋼鐵企業(yè)節(jié)能設計規(guī)范（GB506

15、32-201）有關 規(guī)定，如“4.7.2.4 軋機年工作時間應不低于 6500小時，多品種軋機不低 于 6000小時。軋機負荷率不低于 80%”，其他軋機、主機也有相應規(guī)定。對暫無行業(yè)設計標準（或節(jié)能設計標準）的特殊項目，在仔細分析工 藝特點的基礎上，利用負荷曲線圖方式求出負荷系數(shù)。2.2.2年實際工作小時數(shù)（Tn）年實際工作小時數(shù)（Tn）是指設備年實際運行時間（是設備設計年時 基數(shù)，不是設備年公稱時間）。它與企業(yè)全年工作日、工作班制有關。因 其行業(yè)和工藝不同特點，年實際工作小時數(shù)各有不同。有的行業(yè)有相關設 計標準，如機械工廠年時基數(shù)設計標準，規(guī)定了各類工作環(huán)境、工作 性質(zhì)工藝設備的公稱年時基

16、數(shù)和設計年時基數(shù)。因此要盡可能查找相關標 準或設計手冊。輔助生產(chǎn)系統(tǒng)設備年實際工作時間應與所服務的工藝設備 設計年時基數(shù)相同；生產(chǎn)車間與輔助生產(chǎn)場地的照明設備年實際工作時間 應與工藝設備的公稱年時基數(shù)相同。確實無相關標準或設計手冊依據(jù)時，可參考以下數(shù)據(jù)：全年工作日為 251天時，一班制可取1860h二班制可取3720h三班制可取5580h。有 的企業(yè)或有的工種工作日不是 251 天，可按比例適當調(diào)整。對于化工、制藥等流程性生產(chǎn)過程，雖然生產(chǎn)線是連續(xù)運行的。但線 上設備運行工況大不相同，有的連續(xù)性運行，有的間斷性運行。因此生產(chǎn) 線上的設備運行時間各不相同，應根據(jù)生產(chǎn)工藝確定。個別單臺大型設備工作

17、時間數(shù)可根據(jù)實際情況確定。2.2.3關于需要系數(shù)（Kx）與負荷系數(shù)（aQ需要系數(shù)（Kx）與負荷系數(shù)（aav）是能評階段進行用電設備用電負荷 計算和用電量計算的兩個重要的基礎數(shù)據(jù)。正確理解了它們的含義、區(qū)別， 合理取值，是確保用電負荷計算和用電量計算符合實際的前提。3. 節(jié)電量的計算“能評總綱”要求在能評階段應針對項目在節(jié)能方面存在的問題、可 以繼續(xù)提高的環(huán)節(jié)等，提出節(jié)能措施、建設方案調(diào)整意見、設備選型建議 等。并逐條分析計算能評階段節(jié)能措施的節(jié)能效果等。下面討論幾種常見 節(jié)電措施節(jié)電效果的計算方法。各種節(jié)電措施，理論上都有一些節(jié)電量的 計算方法。但這些計算方法理論性強，往往計算過程復雜，加之能

18、評階段 了解信息有限，難于準確計算節(jié)電效果。下面提出并討論幾種常見節(jié)電措 施的節(jié)電效果的估算方法，供參考。3.1 變頻調(diào)速節(jié)電量估算據(jù)統(tǒng)計，用電量中約有 60%是通過電動機來消耗的。由于考慮起動、 過載、系統(tǒng)安全等原因，高效的電動機也經(jīng)常在低效狀態(tài)下運行，采用變 頻器對交流異步電動機進行調(diào)速控制，可使電動機重新回到高效的運行狀 態(tài)，這樣可節(jié)省大量的電能。因此，在固定資產(chǎn)投資項目節(jié)能評估中常常 作為一種有效節(jié)能措施被提及。有的資料還提到平均可節(jié)電 20%-50%等等。 不可否認，采用變頻器對交流異步電動機進行調(diào)速控制，確是一種有效的 節(jié)電措施。但由于用電設備中電動機的負載千差萬別（就其機械特性而

19、言， 將負載分為平方轉(zhuǎn)矩、恒轉(zhuǎn)矩和恒功率幾種）、運行工況也十分復雜；所 采用的變頻裝置是一種能改變頻率的電能轉(zhuǎn)換裝置，能量轉(zhuǎn)換過程中必然 伴隨著損耗。有資料介紹，低壓變頻裝置效率n=95%963左右，高壓變頻 裝置n =96%r97%左右，加上設備運行工況因素。所以，并不是所有用交流 異步電動機拖動的設備都值得采用變頻調(diào)速控制，或者說采用變頻調(diào)速控 制就一定節(jié)電。如風機、泵類負載變頻調(diào)速節(jié)電傳動系統(tǒng)及其應用技術 條件GB/T21056-200標準就規(guī)定了變頻調(diào)速節(jié)電傳動系統(tǒng)的應用條件：（1）風機、泵類的運行工況點偏離高效區(qū)。（2）壓力、流量變化幅度大，運行時間長的系統(tǒng)。并對變化幅度、 變化工況

20、時間率、年總運行時間作了規(guī)定。（3）流量在額定流量 90%以上變化時，風機、泵類負載不宜用變頻 裝置。（4）風機、泵類負載變頻調(diào)速節(jié)電傳動系統(tǒng)運行狀態(tài)，應符合GB/T13466 交流電氣傳動風機（泵類、空氣壓縮機）系統(tǒng)經(jīng)濟 運行通則并提出了風機、泵類負載變頻調(diào)速節(jié)電傳動系統(tǒng)年節(jié)電率宜15%勺技 術要求。因此，在確定是否采用變頻調(diào)速節(jié)電措施之前，一定要認真了解該電 動機的負載種類、運行工況，對采取這一措施的合理性、可行性進行分析。很多資料在介紹風機、水泵變頻調(diào)速控制節(jié)電技術應用時，都提到風 機、泵類負載特性屬平方轉(zhuǎn)矩型負載。其幾項性能參數(shù)的變化遵循比例定 律：即流量與轉(zhuǎn)速的一次方成比例；壓頭（揚

21、程）與轉(zhuǎn)速的二次方成比例； 軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成比例。照此定律，如果風機（水泵）轉(zhuǎn)速是額定 轉(zhuǎn)速 50%時，其功耗僅為額定功率的12.5%，節(jié)電率高達87.5%。而事實上并非如此。在實際應用中，由于風機、水泵受到系統(tǒng)參數(shù)和 運行工況的限制，并不能完全簡單地套用比例定律來計算調(diào)速范圍和估算 節(jié)電效果。實際上，當采用擋板、閥門控制流量時，其所消耗電功率也隨 流量的降低而降低。上述說法忽略了這一重要因素?？傊恍┵Y料夸大 了變頻調(diào)速的節(jié)電效果。下面將分別討論風機、水泵應用變頻調(diào)速技術的 節(jié)電效果。3.1.1 風機變頻調(diào)速節(jié)電估算3.1.1.1 需考慮的幾個問題 首先要了解、分析風機實際運行工況，

22、初步探討采用變頻調(diào)速可行性和 意義。 要注意風機在工頻狀態(tài)運行功率，應為采用風門調(diào)節(jié)風量時實際消耗的 電功率。不同風量下，消耗的電功率也不同，而不是電動機的額定功率。 工頻運行時實際功率與變頻運行功率之差才是變頻運行所節(jié)省的功率。 要分別計算風機不同運行工況下的節(jié)電量，然后計算出綜合節(jié)電量。當 難于確定風機的具體運行工況時，可以中心調(diào)節(jié)頻率為準，進行節(jié)電量計 算。即首先根據(jù)生產(chǎn)工藝要求的系統(tǒng)最低風壓、流量確定所需風機最低轉(zhuǎn) 速，中心調(diào)節(jié)頻率則為風機最低轉(zhuǎn)速時的頻率和額定頻率（50HZ的中心 值。有時由于選配風機、和風機配電機時，設計裕量較大。即便滿負荷時， 風機入口風門開度也不是最大，所以系統(tǒng)

23、在滿負荷（風量）下運行，電動 機也處在低于額定功率下運行。要扣除變頻裝置的損耗。3.1.1.2 節(jié)電估算由于大多數(shù)風機為離心式風機，所以下面重點討論它。有關風機變頻 調(diào)速節(jié)電計算方法有許多介紹，多為理論性的，往往夸大了變頻調(diào)速節(jié)電 效果。實際上要準確計算出變頻調(diào)速節(jié)電效果十分困難。能評階段，筆者 推薦三種簡單估算方法。（1）方法一如屬于技術改造類項目，現(xiàn)有風機運行參數(shù)可通過現(xiàn)場實測獲得。筆 者推薦國家電力公司熱工研究院自動化所徐莆榮在風機變頻調(diào)速節(jié)能講座 中提出的風量查表和有限利用比例定律計算變頻與工頻運行所消耗電功率 差，從而計算出節(jié)電率，再扣除變頻裝置損耗的方法來估算風機變頻調(diào)速 節(jié)電效果

24、。為方便使用，本文將摘錄離心風機部分圖表，以供查用。（注：圖表摘自變頻器世界2011年3月本。雖然這些數(shù)據(jù)是通過 某風機實驗、實測，但作為能評階段粗略估算變頻調(diào)速節(jié)電效果，還是具 有實用意義的。）表3.1-1離心式風機風門開度與風量、風壓和節(jié)電率的關系風門開度（°）風門開度（%風量（風壓（%節(jié)電率（1011.125.010.0901516.735.015.0802022.245.022.0702527.755.032.0603033.361.742.0503538.968.350.0404044.476.760.030455081.768.0205055.683.375.016556

25、1.185.580.0136066.788.384.0106572.290.887.377077.893.190.457583.395.193.338088.996.795.828594.498.898090100100100-4表3.1-2 離心式風機系統(tǒng)在不同風量（風門開度）和不同控制方式 時的軸功率風門開度（風量（Qe入口控制（%pe出口控制（%pe10235260153354672042567425515881305860853565638940716591457768935082719455837395608575966587789770898097.5759183988093869

26、8.58595909990979599.595999899.810010010010021圖3.1-1離心式風機在不同調(diào)節(jié)方式時的軸功率與風機效率亠HL»fl«雖吏遠識節(jié)鳳機散宰a IISO 60 7D M 90 1OQ 110風灣鬣（轉(zhuǎn)速）（%）例：某電站鍋爐為75t/h循環(huán)流化床鍋爐，其送風機（一次風機）為離心 式風機，設計裕度較大，在滿負荷時入口風門開度僅為70%（出口風門全 開），每天運行時間為8h; 80浪荷時風門開度為55%每天運行時間為 10h; 60浪荷時風門開度45%（低于44%f度時風壓報警），每天運行6h。 試計算變頻調(diào)速節(jié)能改造后的節(jié)能效果。查風機參

27、數(shù)：額定風壓：22000R、運行風壓10000 P,W 10000P報警；額定風量：66000mVh，滿負荷運行風量55000 nVh ;電動機參數(shù)：額定功率560kVy額定電壓6000V額定電流：65.4A,滿負荷運行電流42A額定轉(zhuǎn)數(shù)：1486r/min ;功率因數(shù)：0.85 ;額定效率：95%解：首先確定調(diào)速范圍，風機采用變頻調(diào)速時，風門全開，全速運行 時輸出額定風壓22000P,根據(jù)比例定律，為保證最低風壓（生產(chǎn)工藝要求 的最小風壓）10000 Pa時的最低轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的67.49%為了留有風壓 裕量，最低轉(zhuǎn)速取額定轉(zhuǎn)速的70%變頻裝置的最低輸出頻率為35H。a、題意，在滿負荷時入口

28、風門開度為70%由表3.1-1查得風量約為 90%變頻調(diào)節(jié)時可在90%專速下（45 Hz）運行，此時的風壓為17820 P（22000X 0.92），滿足最低風壓要求。由表 3.1-2 可查得此時電動機功率約為全風量功率的 80%。由題意，風機在滿負荷時的運行電流為42A此時電動機功率為：Pd=1.732X6000X 42X 0.85=371 kW當風機在 90%轉(zhuǎn)速運行時，其消耗的電功率為：Pb=371 kW /0.8X 0.9/0.96=352 kW （0.96 變頻器效率，以下同）節(jié)省電功率：AP二 Pd- Pb=371 kW -352 kW =19 kW節(jié)電率： 5 Pd=19/371

29、=5.12%b、80%負荷時風門開度為 55%，由表 3.1-1 查得風量約為 83%，變頻 調(diào)節(jié)時可在83%專速下（41.5 Hz）運行，此時的風壓為15155 P （22000 X 0.832）,滿足最低風壓要求。由表 3.1-2 可查得此時電動機功率為全風量功率的 73%。風機在80%負荷時的運行電流為40A此時電動機功率為： Pd=1.732X 6000X 40X 0.85=353 kW當風機在 83%轉(zhuǎn)速運行時，其消耗的電功率為：3Pb=353 kW /0.73X0.833/0.96=288 kW節(jié)省電功率：AP二 Pd- Pb=353 kW -288 kW =65 kW節(jié)電率：AP

30、/ Pd=65/353=18.4%c、60%負荷時風門開度為 45%，由表 3.1-1 查得風量約為 77%，變頻 調(diào)節(jié)時可在77%專速下（38.5 Hz）運行，此時的風壓為13044 P （22000 X 0.772） ，滿足最低風壓要求。由表 3.1-2 可查得此時電動機功率為全風量功率的 68%。風機在60%負荷時的運行電流為38A此時電動機功率為：Pd=1.732X 6000X 38X 0.85=335.6 kW當風機在 77%轉(zhuǎn)速運行時，其消耗的電功率為：Pb=335.6 kW /0.68X 0.773/0.96=234.7 kW節(jié)省電功率：AP二 Pd- Pb=335.6 kW -

31、234.7 kW =100.9 kW節(jié)電率：AP/ Pd=100.9/234.7=30.06%d、綜合節(jié)電率與節(jié)電量綜合節(jié)電率：(5.12洽8+18.4%< 10+30.06% 6)寧 24=16.89%日節(jié)電量：19 kWk8h+65 kWM0h+100.9 kW<6h=1407.4kWh( 2)方法二當不知現(xiàn)有風機運行工況數(shù)據(jù)時，將無法采用方法一來進行節(jié)能效果 估算。建議一，查表法：可根據(jù)風機運行工況，直接查閱表3.1-1 不同風量 下節(jié)電率，根據(jù)不同運行工況下的節(jié)電率，求出綜合節(jié)電率，再根據(jù)已計 算出的未采用變頻調(diào)速時(工頻運行)的用電量，進行節(jié)電效果估算；建議二，查圖法：直

32、接查閱圖3 . 1 - 1 中不同風量下風門控制和變頻調(diào) 速控制所需軸功率，算出二者功率差，再計算出不同運行工況下節(jié)電率和 綜合節(jié)電率。再根據(jù)運行工況進行節(jié)電效果估算。還以上述風機及運行工況為例，估算變頻調(diào)速節(jié)電效果。a、查表法查表3.1-1 ，90%負荷時節(jié)電率約為8%；80%負荷時節(jié)電率約為23.4%； 60%負荷時節(jié)電率約為52.54%。綜合節(jié)電率二(8%< 8+23.4%< 10+52.5%< 6)-24=25.5%日節(jié)電量二工頻運行時日用電量x綜合節(jié)電率二工頻運行時日用電量< 25.5%< 0.95=工頻運行時日用電量< 24.2%0 . 9 5

33、變頻裝置效率b、查圖法查圖3.1-1 ，90%負荷時，工頻運行所需功率81%，采用變頻調(diào)速控制 所需功率 75%，節(jié)省電功率6%；80%負荷時采用變頻調(diào)速控制比工頻運行時 約節(jié)省電功率16%；60%負荷時采用變頻調(diào)速控制比工頻運行時約節(jié)省電功 率 30%。設滿負荷工頻運行時所需功率為100%。則綜合節(jié)電率=(6%<8+16%<10+30%<6)-24=16.17%日節(jié)電量=工頻運行時日用電量<綜合節(jié)電率 =工頻運行時日用電量< 16.17%注：由于圖中變頻調(diào)速運行實際所需功率數(shù)據(jù)曲線已單獨繪制，而非理論曲線數(shù)據(jù)，因此不必再考慮變頻裝置效率問題。（3）方法三公式計算

34、法靜揚程為零（P0=0）水泵變頻調(diào)速節(jié)電估算方法也適用于一般風機變 頻調(diào)速運行節(jié)電估算。具體方法在“3.1.2.2 水泵變頻調(diào)速節(jié)電估算”介 紹。對上述方法的評論方法一，是通過實測數(shù)據(jù)的計算方法，因此估算結(jié)果較符合實際。 方法二，所利用的圖表均有一定實驗基礎，可作為能評階段粗略估算 風機變頻調(diào)速控制節(jié)電效果的估算方法。從結(jié)果看，方法二中方法b較方 法 a 更接近方法一。方法三，可通過公式直接計算。適用于風量調(diào)節(jié)范圍0.51 Q。3.1.2 水泵變頻調(diào)速節(jié)電估算3.1.2.1 水泵變頻調(diào)速節(jié)電分析水泵變頻調(diào)速節(jié)電效果計算較為復雜。除了處在一個水平面遠距離輸 水泵外，與風機不同的是，大多數(shù)水泵輸水

35、系統(tǒng)的入出水口有高差或系統(tǒng) 有最低揚程要求等，因而都存在一個靜揚程。使得水泵的運行不遵循相似 定律。此時水泵電機的輸入功率包含消耗于靜揚程（自然壓頭）部分和消 耗于管路阻力兩部分。其中管路阻力部分功耗與流量3 次方成正比，而靜 揚程（自然壓頭）部分功耗只與流量1 次方成正比。此時水泵電機的輸入 功率（總功率消耗）NP可用下式表示：N=kQ+RQ （3.1.2-1）Po靜揚程（自然壓頭），通常系一常數(shù)。K管路特性系數(shù)由式可見，當P=0時，符合相似定律。水泵變頻調(diào)速運行時，流量與 轉(zhuǎn)速成正比，功率與轉(zhuǎn)速3次方成正比；當R旳時，不完全符合相似定律。 變速前后，流量與轉(zhuǎn)速不成正比，且流量比恒大于轉(zhuǎn)速比

36、。水泵變頻調(diào)速 節(jié)電效果降低。管路性能曲線的靜揚程越高，水泵性能曲線和管路性能曲 線的夾角就越小，則變速調(diào)節(jié)流量時，改變相同流量時的轉(zhuǎn)速變化就越小， 其軸功率的減小值也越小，其節(jié)電效果就越低。因此，當Po和時，不能簡 單地套用比例定律來計算調(diào)速范圍和估算節(jié)能效果。而應將實際工況轉(zhuǎn)化 為相似工況后，才能用比例定律進行計算。3.1.2.2 水泵變頻調(diào)速節(jié)電估算（1）靜揚程為零（Po=O）水泵變頻調(diào)速節(jié)電估算現(xiàn)實水泵運用中很難定義那些水泵系統(tǒng)屬于靜揚程為零。筆者認為空 調(diào)冷卻水系統(tǒng)、熱水供應系統(tǒng)、其它流體（或水）閉式循環(huán)系統(tǒng)等，泵的 能量增值全部（或主要）用于克服管道阻力，可認為靜揚程為零。靜揚程為

37、零水泵變頻調(diào)速節(jié)電估算公式：P二0.45+0.55(Q/Q»Pe (kW (3.122-1)Ki= A P/PL=PL-Pe(Q/Q) 3/P l (3.1.2.2-2 )式中：PL 采用閥門調(diào)節(jié)流量對應電機功率 （kW）Pe額定流量時電機功率（kV）（注：通常在選配電動機時，都考慮了水泵軸功率1.1 倍左右的富裕 系數(shù)。因此此時額定流量時電機實際功率并非是銘牌額定功率，而是銘牌 額定功率+1.仁0.91銘牌額定功率。）QN 額定流量Q 實際流量A P采用閥門調(diào)節(jié)流量與變頻調(diào)速調(diào)節(jié)流量電機功率之差Ki節(jié)電率（流量的調(diào)節(jié)范圍0.51 Q）估算步驟： 使用式3.1.2.2-1計算采用閥門

38、調(diào)節(jié)流量時對應電機功率； 根據(jù)水泵運行工況，使用式3.1.2.2-2計算不同流量時節(jié)電率（先 計算變頻調(diào)速調(diào)節(jié)流量時對應電機功率、再計算采用閥門調(diào)節(jié)流量與變頻 調(diào)速調(diào)節(jié)流量電機功率之差、然后在節(jié)流消耗功率基礎上計算節(jié)電率。）， 扣除變頻裝置損耗，計算綜合節(jié)電率； 根據(jù)節(jié)流調(diào)節(jié)時耗電量計算結(jié)果，計算采用變頻調(diào)速調(diào)節(jié)流量時的 節(jié)電量。例：某水泵 80%額定流量下運行時間 2400h， 60%額定流量下運行時間 1600h求變頻調(diào)速控制節(jié)電效果計算采用閥門調(diào)節(jié)流量時對應電機輸入功率80%流量時：PL二0.45+0.55(Q/QN)Pe=0.45+0.55(0.8) X0.91Pe=0.729 Pe6

39、0%流量時：FL=0.45+0.55(Q/QN)2Pe=0.45+0.55(0.6) 2 X0.91Pe=0.59 Pe 計算采用閥門調(diào)節(jié)流量與變頻調(diào)速調(diào)節(jié)流量電機功率之差80%流量時：33 P= R-Pe(Q/Q) =0.729 Pe-0.8 Pe=0.217 Pe60%流量時：33P= PL-Pe(Q/QN)3=0.59 Pe-0.6 3 Pe=0.374Pe 計算節(jié)電率80%流量時：Ki= P/Pl=0.217 Pe/0.91Pe=0.23860%流量時：&= P/P_=0.374 Pe/0.91Pe=0.411 計算綜合節(jié)電率Ki (綜合)二(0.238 X2400+0.411

40、X 1600)寧4000X 0.95=0.292(0.95變頻器效率) 計算節(jié)電效果總節(jié)電量二節(jié)流調(diào)節(jié)時耗電量X0.292(2)靜揚程不為零(R旳)水泵變頻調(diào)速節(jié)電估算當已知水泵性能曲線和管路系統(tǒng)性能曲線時，可通過求取水泵性能曲 線相似拋物線方法找到相應流量時的轉(zhuǎn)速。并以此轉(zhuǎn)速來計算此時變頻調(diào) 速運行的實際電功率。由于能評階段很難獲得具體水泵管路系統(tǒng)的性能曲線，因此實際上在 此階段，此法難有實用價值。因此，在能評階段筆者還是推薦徐莆榮在水 泵變頻調(diào)速節(jié)能講座中提出的某離心泵在不同靜揚程和不同流量時的轉(zhuǎn) 速、軸功率和節(jié)電率關系表來粗略估算水泵變頻調(diào)速節(jié)電效果。詳見表 3.1-3 。表3.1-3水

41、泵系統(tǒng)在不同靜揚程和不同流量時的轉(zhuǎn)速、軸功率和節(jié)電 率關系表流量Q/Qe 靜揚程Hst/H零流量10%20%30%40%50%60%70%80%90%10%轉(zhuǎn)速31.637.142.848.554.861.368.475.883.391.2軸功率%3.164.277.8411.416.523.13243.657.875.9節(jié)電率%90.586.782.275.570.462.551.238.320.920%轉(zhuǎn)速44.749.554.459.464.569.674.880.185.892.1軸功率%8.9312.116.121.026.833.741.951.463.278.1節(jié)電率%79.47

42、5.270.865.359.251.542.431.217.030%轉(zhuǎn)速54.858.662.566.570.674.778.983.488.193.0軸功率%16.520.124.429.435.241.749.158.068.480.4節(jié)電率%65.662.259.153.449.542.635.025.814.540%轉(zhuǎn)速63.266.269.372.575.879.282.786.390.093.9軸功率%25.229.033.338.143.649.756.664.372.982.8節(jié)電率%55.853.549.946.040.534.528.020.912.050%轉(zhuǎn)速70.773

43、.175.678.180.783.486.288.991.894.8軸功率%35.539.143.247.656.758.064.170.377.485.2節(jié)電率%43.641.536.032.729.525.821.316.19.460%轉(zhuǎn)速77.579.280.982.684.586.688.891.093.395.7軸功率%46.649.752.956.460.365.070.175.481.287.7節(jié)電率%30.128.426.524.522.218.915.511.96.870%轉(zhuǎn)速83.785.086.387.688.990.391.893.394.896.6軸功率%58.661

44、.464.367.270.373.677.481.285.290.2節(jié)電率%12.411.410.39.38.37.26.25.14.280%轉(zhuǎn)速89.590.391.191.992.793.694.595.496.497.5軸功率%71.773.675.677.679.782.084.486.889.692.7節(jié)電率%5.95.14.33.63.12.62.21.81.5閥門調(diào)節(jié)功耗%737780848790939698由表 3.1-3 可知，確定水泵系統(tǒng)靜揚程與全揚程之比十分重要。由于水泵使用場合眾多，具體水泵系統(tǒng)靜揚程需要由其他相關專業(yè)提出。3.2 電動機更換改造節(jié)電量估算對原有設備的拖

45、動電動機進行更換改造，達到節(jié)電目的是常見節(jié)電改 造措施。電動機更換改造包括用高效節(jié)能電機替代高電耗落后電動機和解 決“大馬拉小車”的更換改造。當然，提出電動機更換改造方案節(jié)能措施的前提，必須是建立在對更 換改造方案進行了充分的合理性、可行性評估的基礎之上。三相異步電動機經(jīng)濟運行GB/T12497-200給出了電動機更換或改造節(jié)電量計算公式： E=E (FCai- FCbi )xt (3.2-1) Rai 原電動機的綜合功率損耗，單位是為千瓦(kW。 R“一一更換或改造后電動機的綜合功率損耗，單位是為千瓦(kW。 注：指電動機運行時有功功率損耗與無功功率使電網(wǎng)增加有功功率損耗之和。3.2.1 電

46、動機替換改造節(jié)電量估算由于電動機實際運行工況十分復雜，它可能處在任意負荷率下運行。 要精確計算電動機更換改造節(jié)電量十分困難。建議先通過以電動機所拖動 的機械最大軸功率為參考，計算出替換前后電動機總有功功率損耗之差， 并忽略電動機無功功率使電網(wǎng)增加有功功率損耗，估算電動機替換改造節(jié) 電量(然后根據(jù)運行工況進行修正)。本節(jié)主要討論等容量替換。筆者根 據(jù)功率平衡原理，推薦估算方法如下：A=ET (kWh (3.2.1-1 )式中：A節(jié)電量呂一一更換前、后電動機總有功功率損耗之差，單位為千瓦(kWT電動機年實際運行時間，單位為小時(h) E=FCai- FCbi (3.2.1-2 ) FCai 原電動機的總有功功率損耗，單位為千瓦(kWPCbi 更換后電動機的總有功功率損耗，單位為千瓦（kvy(321-3 )卩仙二j3UIQ0yx 103 (321-4 )F2cai二石Ulin C0$ X 103 (3.2.1-5 )式中:Rcai、F2cai 電動機的輸入功率、輸出功率，單位為千瓦（kWU電源電壓（V11電動機額定電流（A）n電動機效率co$ 電動機功率因素 FCbi的計算公式同只是各項計算數(shù)據(jù)不同而已。以上估算結(jié)果是假設電動機持續(xù)處在額定功率運行的節(jié)電量。而任何 設備都不可能始終處在這一狀態(tài)運行，因此