變頻調(diào)速節(jié)能改造工程現(xiàn)場速算表(1)

1、變頻調(diào)速節(jié)能改造工程現(xiàn)場 速 算 表說 明：由于現(xiàn)場數(shù)據(jù)調(diào)查表中提供的風(fēng)機軸功率一般不是風(fēng)機的額定軸功率，而是電動機的額定輸出功率；而用風(fēng)機的額定風(fēng)量、風(fēng)壓和效率來計算風(fēng)機的額定軸功率，又因為沒有風(fēng)機效率數(shù)據(jù)以及給出的風(fēng)量和風(fēng)壓數(shù)據(jù)明顯有誤，所以也不是風(fēng)機真正的額定軸功率；即使有風(fēng)機的額定軸功率數(shù)據(jù)，由于鍋爐（窯爐）的阻力曲線也不能精確計算，所以當(dāng)風(fēng)門全開時的風(fēng)機軸功率與其額定軸功率也會有出入：如風(fēng)道的阻力過大，則因為風(fēng)壓增大，會使風(fēng)機的軸功率超過其額定軸功率；反之如風(fēng)道的阻力過小，則因為風(fēng)壓減小，而會使風(fēng)機的軸功率低于其額定軸功率。等等！ 那么到底應(yīng)當(dāng)如何計算當(dāng)風(fēng)門全開時的風(fēng)機軸功率呢？這個

2、數(shù)據(jù)對于節(jié)能計算來說又是至關(guān)重要的！很多的節(jié)能計算出現(xiàn)較大誤差的原因主要就是不能精確的計算出當(dāng)風(fēng)門全開時的風(fēng)機軸功率。工程上有一種計算方法算出的風(fēng)門全開時的風(fēng)機軸功率較為準(zhǔn)確，即根據(jù)某一風(fēng)門開度時的電動機運行功率來反推風(fēng)門全開時的風(fēng)機運行功率（包括電動機的損耗）。其根據(jù)見圖1，并有根據(jù)圖1（左）上查出的表1：圖1 離心式風(fēng)機在不同調(diào)節(jié)方式下的能耗和效率曲線表1離心式風(fēng)機在不同風(fēng)門開度（風(fēng)量）和不同控制方式時的風(fēng)機軸功率：風(fēng)門開度（）風(fēng) 量（Qe）入口門控制（Pe）出口門控制（Pe） 10 20 52 60 15 30 54 67 20 40 56 74 25 50 58 81 30 58 60

3、 85 35 65 63 89 40 71 65 91 45 77 68 93 50 81 71 94 55 83 73 95 60 85 75 96 65 87 78 97 70 89 80 97.5 75 91 83 98 80 93 86 98.5 85 95 90 99 90 97 95 99.5 95 99 98 99.8 100 100 100 100 表2軸流式風(fēng)機在不同葉片角度（風(fēng)量）和不同調(diào)節(jié)方式時的風(fēng)機軸功率：葉片角度（）風(fēng) 量（Qe）動葉調(diào)節(jié)（Pe）靜葉調(diào)節(jié)（Pe） 10 16 28 44 15 19 29 45 20 22 30 46 25 27 31 47 30 32

4、 32 48 35 37 34 49 40 42 36 50 45 47 38 52 50 52 41 54 55 57 45 56 60 62 48 58 65 67 53 61 70 72 58 64 75 77 63 67 80 83 69 70 85 89 78 79 90 95 90 90 95 99 98 98 100 100 100 100 一 離心式風(fēng)機風(fēng)門開度與風(fēng)量、風(fēng)壓和節(jié)電率的關(guān)系：（表3） 圖2 典型的離心式風(fēng)機的特性曲線風(fēng)門開度（o）風(fēng)門開度（）風(fēng) 量（）風(fēng) 壓（）節(jié)電率（）10 o 11.1 25.0 10.0 95 15 o 16.7 35.0 15.0 90 2

5、0 o 22.2 45.0 22.0 80 25 o 27.7 55.0 32.0 70 30 o 33.3 61.7 42.0 60 35 o 38.9 68.3 50.0 48 40 o 44.4 76.7 60.0 31 45 o 50.0 81.7 68.0 20 50 o 55.6 83.3 75.0 16 55 o 61.1 85.5 80.0 13 60 o 66.7 88.3 84.0 10 65 o 72.2 90.8 87.3 7 70 o 77.8 93.1 90.4 5 75 o 83.3 95.1 93.3 3 80 o 88.9 96.7 95.8 2 85 o 9

6、4.4 98.8 98.0 0 90 o 100.0 100.0 100.0 4 圖3 離心式風(fēng)機風(fēng)門開度與風(fēng)量、風(fēng)壓、工頻運行點功率和節(jié)電率的關(guān)系二動靜葉可調(diào)軸流式風(fēng)機葉片角度與風(fēng)量風(fēng)壓和節(jié)電率的關(guān)系： 圖4 某動葉可調(diào)的軸流式風(fēng)機的特性曲線表4動葉可調(diào)的軸流式風(fēng)機葉片角度與風(fēng)量、風(fēng)壓和節(jié)電率的關(guān)系葉片角度（o）葉片角度（）風(fēng) 量（）風(fēng) 壓（）節(jié)電率（）20 o 100 100.0 100.0 4 15 o 90 95 89.03 3 10 o 80 83 80.65 8 5 o 70 72 65.8 22 0 o 60 62 54.8 38 5 o 50 52 41.9 54 10 o 4

7、0 42 29.0 68 15 o 30 32 17.9 79 20 o 20 22 10.8 86 25 o 10 16 5.35 88 30o 0 5.0 1.0 90 注：導(dǎo)葉調(diào)節(jié)范圍30 o20 o。表5靜葉可調(diào)的軸流式風(fēng)機葉片角度與風(fēng)量、風(fēng)壓和節(jié)電率的關(guān)系葉片角度（o）葉片角度（）風(fēng) 量（）風(fēng) 壓（）節(jié)電率（）30 o 100 100.0 100.0 4 20 o 90 95 89.03 4 10 o 80 83 80.65 10 0 o 70 72 65.8 30 10 o 60 62 54.8 47 20 o 50 52 41.9 62 30 o 40 42 29.0 74 40

8、o 30 32 17.9 82 50 o 20 22 10.8 87 60 o 10 16 5.35 89 70o 0 5.0 1.0 90 注： 導(dǎo)葉調(diào)節(jié)范圍70 o30 o。三水泵系統(tǒng)在不同靜揚程和不同流量時轉(zhuǎn)速、軸功率和節(jié)電率：流量靜揚程零流量10203040506070809010轉(zhuǎn)速%31.637.142.848.554.861.368.475.883.391.2軸功率%3.164.277.8411.416.523.132.043.657.875.9節(jié)電率%90.586.782.275.570.462.551.238.320.920轉(zhuǎn)速%44.749.554.459.464.569.

9、674.880.185.892.1軸功率%8.9312.116.121.026.833.741.951.463.278.1節(jié)電率%79.475.270.865.359.251.542.431.217.030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%25.229.033.338.143.64

10、9.756.664.372.982.8節(jié)電率%55.853.549.946.040.534.528.020.912.050轉(zhuǎn)速%70.773.175.678.180.783.486.288.991.894.8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%30.128.426.624.522.2

11、18.915.511.96.870轉(zhuǎn)速%83.785.086.387.688.990.391.893.394.896.6軸功率%58.661.464.367.270.373.677.481.285.290.2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圖4 泵系統(tǒng)在不同靜揚程下的軸功率流

12、量特性 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)； - 出口閥門調(diào)節(jié)四幾點說明：1. 由圖1（補充）可以看出不同的風(fēng)機在采用不同的控制方式時，其能耗曲線是不一樣的，從高到低依次為：離心式風(fēng)機出口門控制，離心式風(fēng)機入口門控制，靜葉可調(diào)的軸流式風(fēng)機，動葉可調(diào)的軸流式風(fēng)機。由圖2和圖4可以看出：離心式風(fēng)機的風(fēng)門開度與風(fēng)量之間不存在線性關(guān)系，在風(fēng)門開度較小時，隨著風(fēng)門開大風(fēng)量增加很快，當(dāng)風(fēng)門開度達(dá)到50%時，風(fēng)量已經(jīng)超過80%，以后則隨著風(fēng)門開大風(fēng)量增加很少了；而軸流式風(fēng)機的葉片角度與風(fēng)量之間的線性關(guān)系較好，葉片百分比角度基本代表了百分比風(fēng)量。因此，由表3、表4、表5可以看出：在相同的百分比風(fēng)量時，軸流式風(fēng)機的節(jié)電率不如離心式風(fēng)機；

13、而在相同的風(fēng)門（葉片）百分比開度時，軸流式風(fēng)機的節(jié)電率又要高于離心式風(fēng)機！可見在比較這兩鐘風(fēng)機的節(jié)電效果時，要搞清楚是在相同的風(fēng)門開度還是相同的風(fēng)量下？一般來講是在相同的風(fēng)量時來比較其節(jié)能效果的，離心式風(fēng)機的節(jié)電效果要大于軸流式風(fēng)機；而靜葉可調(diào)的軸流式風(fēng)機的節(jié)電效果又要大于動葉可調(diào)的軸流式風(fēng)機。2. 在風(fēng)機水泵系統(tǒng)中對于電動機大馬拉小車的情況，通過采用變頻調(diào)速（AVR運行方式）并不能節(jié)約多少電能，這與電動機輕載降壓節(jié)電的道理是一樣的：節(jié)省的只是電動機鐵耗的一部分，充其量也只有12個百分點，因為不能減少輸出軸功率（有功功率），節(jié)省的主要是無功功率，對提高功率因數(shù)有利，節(jié)省的有功功率主要是提高提高

14、電動機的效率來體現(xiàn)。反映到工況調(diào)查時，僅僅根據(jù)電動機的運行電流小于其額定電流的多少來估算節(jié)能效果是不對的，而要看設(shè)備能不能降速和降速的范圍大小來計算。 3. 對于風(fēng)機系統(tǒng)，其消耗的電功率（電流的大?。┡c需要的風(fēng)量及系統(tǒng)的阻力有關(guān)，在實際中完全存在風(fēng)門開度很大而電流很?。ㄏ到y(tǒng)阻力?。┗蝻L(fēng)門開度很小就會使電動機因過載而跳閘的情況（系統(tǒng)阻力大）。所以在進(jìn)行風(fēng)門全開（100開度）時的功率折算時完全可能出現(xiàn)算出的功率遠(yuǎn)小于電動機的額定功率或大于電動機的額定功率的情況，這屬于正常情況，它是由電動機的運行電流的大小客觀地反映出來的，不需要也不應(yīng)當(dāng)加以修正。 4. 對于風(fēng)機來說，節(jié)電率只決定于風(fēng)門開度；而節(jié)電

15、量則決定于工頻實際運行電流（工頻功率）、風(fēng)門開度（節(jié)電率）和年運行時間；節(jié)約的電費多少則還與電價有關(guān)。 5. 關(guān)于閥門（風(fēng)門）調(diào)節(jié)： a) 入口門調(diào)節(jié) 當(dāng)閥門關(guān)小時，流量和壓力同時減小，電功率的減小比較明顯；b) 出口門調(diào)節(jié) 當(dāng)閥門關(guān)小時流量減小，而壓力卻增大，電功率減小不明顯，因而當(dāng)水泵（或風(fēng)機）的流量過載時，其電功率增加得并不多（因為壓力減小了）。 6. 風(fēng)機水泵系統(tǒng)閥門調(diào)節(jié)工況現(xiàn)象分析： a) 風(fēng)機水泵的入口門以后，出口門以前稱為風(fēng)機（水泵）系統(tǒng)，出口門以后則稱為管道系統(tǒng)；水泵系統(tǒng)的特性曲線為典型的入口門全開，用出口門調(diào)節(jié)流量時的特性曲線；水泵系統(tǒng)采用出口門調(diào)節(jié)流量是為了防止水泵氣蝕。

16、b) 風(fēng)機系統(tǒng)的特性曲線則為出口門全開，用入口門調(diào)節(jié)流量時的特性曲線，成一組梳狀曲線，與出口門調(diào)節(jié)特性的差別較大；相對于出口門調(diào)節(jié)來說比較節(jié)省電功率。 c) 當(dāng)捏住一部分橡皮水管的出口，則流量變小，而壓力增大（射得遠(yuǎn)），尚屬于出口閥前特性；而關(guān)小水龍頭，則流量、壓力都變小得情況則屬于閥后特性，即屬于管道系統(tǒng)的入口門調(diào)節(jié)特性了，因為水流經(jīng)過閥門后已經(jīng)過管道的擴容了。 7. 閥門（風(fēng)門）開度與流量的關(guān)系： a) 風(fēng)機的風(fēng)門（入口）開度與其風(fēng)量及風(fēng)壓有一一對應(yīng)的關(guān)系；b) 水泵的閥門（出口）開度與其流量及壓頭則沒有固定的對應(yīng)關(guān)系，而因為泵徑與管徑的關(guān)系而千差萬別，千萬不能簡單地用閥門開度來估計其節(jié)電

17、率；因為常常存在閥門開度才30而水泵已經(jīng)過載的情況，如湄洲灣發(fā)電廠的給水泵，當(dāng)機組滿負(fù)荷運行時（給水泵為75額定流量），其閥門開度僅為26！c) 水泵（包括風(fēng)機）系統(tǒng)的節(jié)電率的計算應(yīng)以其實際流量為依據(jù)，當(dāng)然對于水泵系統(tǒng)來說還應(yīng)考慮其靜揚程的影響。五工程實例：例1. 某鋼廠離心式高爐鼓風(fēng)機 風(fēng)機型號：C7002.33，額定流量：700m3/min，額定風(fēng)壓：11500×9.8Pa， 額定軸功率：1650kW，風(fēng)門開度：50。 電動機型號：Y5601-2，額定功率：1800 kW，額定電壓：6 kV，額定電流：205.2A，額定轉(zhuǎn)速：2985 rpm，功率因數(shù)：0.88,運行電流：120

18、142A。 年運行300天，電價0.5元/度，試計算其節(jié)電率和每年能節(jié)約的電費。 解：由離心風(fēng)機數(shù)據(jù)表可以查得，當(dāng)風(fēng)門開度為50時，風(fēng)量為81.7，節(jié)電率為20；工頻運行時的電動機功率為： Pd 1.732×6×142×0.88 1298.6 kW 1298.6kW×20%×24×300×0.5 93.5 萬元。 驗算：根據(jù)風(fēng)門開度為50時，風(fēng)量為81.7，以及額定軸功率為1650kW， 可以計算出變頻運行功率為： Pz 1650kW×0.8173/0.9/0.96 1041.4 kW, 節(jié)約的電功率為： 1298

19、.6kW1041.4kW 257.2 kW, 節(jié)電率為： 257.2÷1298.6 19.8 。 例2：某電廠動葉可調(diào)的軸流式送風(fēng)機風(fēng)機參數(shù)：額定流量：400000m3/h，額定風(fēng)壓：8.42kPa， 額定軸功率：1168kW，風(fēng)門開度：60。 電機參數(shù)：Ykk500-4，額定功率：1250 kW，額定電壓：10 kV，額定電流：89.3 A，額定轉(zhuǎn)速：1485 rpm，額定效率：94，功率因數(shù)：0.86，運行電流：58A。 年運行300天，電價0.4元/度，試計算其節(jié)電率和每年能節(jié)約的電費。 解：由軸流式風(fēng)機數(shù)據(jù)表可以查得，當(dāng)風(fēng)門開度為60時，風(fēng)量為73.6%,節(jié)電率為36；工頻運

20、行時的電動機功率為： Pd 1.732×10×58×0.86 863.9 kW 年節(jié)電經(jīng)濟(jì)效益： 863.9kW×36%×24×300×0.4 89.57 萬元。 驗算：根據(jù)風(fēng)門開度為60時，風(fēng)量為73.6，以及額定軸功率為1100kW， 可以計算出變頻運行功率為： Pz 1168kW×0.7363/0.9/0.96 539.0 kW, 節(jié)約的電功率為： 863.9kW539.0kW 324.9 kW, 節(jié)電率為： 324.9÷863.9 37.6 。例3：某電廠鍋爐給水泵給水泵型號： 軸功率：1474

21、kW，額定流量:270 m3/h，額定壓力（揚程）： 1515m，額定轉(zhuǎn)速：2880rpm；  匹配電機型號：yks5004-2 佳木斯電機股份有限公司。額定功率：1600kW，額定電壓：6300V，額定電流173.93A；額定轉(zhuǎn)速：2985rpm，功率因數(shù)0.88，實際運行電流 140 A；運行參數(shù)： 給水閥門開度：40, 實際流量: 140m3/h，實際壓力：14 Mpa， 汽包壓力：10 Mpa。實際日用電量：31200kW.h，年運行天數(shù)：180 天，電費標(biāo)準(zhǔn)： 0.40元/度 （上網(wǎng)電價）。節(jié)能計算：工頻運行功率： Pdg 1.732×6.3×

22、140×0.88 1344.3 kW；(由于汽包壓力為10MPa，水泵系統(tǒng)靜揚程為額定揚程的66，實際流量為額定流量的52時，由水泵系統(tǒng)節(jié)能計算表可以查得：水泵轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的88%左右，即變頻器頻率為44Hz。）變頻運行功率： Pdb 1474×0.883/0.9/0.96 1162.6 kW；節(jié)省的電功率： Pjs 1344.3 kW 1162.6 kW 181.7 kW；節(jié)電率： 181.7kW÷1344.3kW 13.5 。 年節(jié)電經(jīng)濟(jì)效益：181.7×24×300×0.40 52.33 萬元。 （若按水泵節(jié)能計算表查得節(jié)電率

23、約為13左右。）例4：某發(fā)電廠離心式引風(fēng)機，額定軸功率為1800 kW，風(fēng)門開度為60，電動機額定功率2000 kW，供電電壓6 kV，額定電流220 A，工頻運行電流173 A，功率因數(shù)0.85。試計算變頻運行時的節(jié)電率？ 解：工頻運行功率： Pdg 1.732×6×173×0.85 1528 kW； 變頻運行功率： Pdb 1800×0.863/0.9/0.96 1325 kW； （風(fēng)門開度為60時，實際風(fēng)量為86，風(fēng)壓為81，節(jié)電率為14。）節(jié)省的電功率： Pjs 1528kW 1325 kW 203 kW；節(jié)電率： 203÷1696 13.3 。例5 某鋼廠除塵風(fēng)機，電動機額定功率為1250 kW，10 kV，額定轉(zhuǎn)速為2980 rpm