能源短缺和環(huán)境污染是人類當(dāng)前共同面臨的世紀(jì)性難題。我國人口眾多，能源資源相對匱乏,節(jié)約能源猶顯重要。

電力資源是資源戰(zhàn)略問題中的重中之重，是國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)。通過技術(shù)進(jìn)步，逐步提高電力利用效率，節(jié)省有限的自然資源，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

“十一五”規(guī)劃建設(shè)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)單位GDP能耗下降20％，主要途徑有三個(gè)，包括結(jié)構(gòu)節(jié)能、推進(jìn)技術(shù)節(jié)能及管理節(jié)能。據(jù)資料顯示我國高、低壓電動機(jī)總?cè)萘吭?5000MW以上，大部分為風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載，它們大多工作在高能耗、低效率狀態(tài)。覆蓋電力、石油、化工、冶金、制造、環(huán)保、市政等行業(yè)，其耗電量占全國總用電量的40％左右。而水泵和風(fēng)機(jī)的一個(gè)特點(diǎn)是負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。如可根據(jù)所需的流量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，就可獲得很好的節(jié)電效果，一般可節(jié)電20％～50％。

目前我國大型異步電動機(jī)應(yīng)用變頻調(diào)速剛剛起步，但國外已經(jīng)廣泛使用，而且隨著電力電子器件的發(fā)展，高壓變頻裝置的型式多種多樣。通過他們長期的運(yùn)行實(shí)踐可以發(fā)現(xiàn)：應(yīng)用高壓大功率變頻調(diào)速系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益良好、其可靠性也可以得到保證。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速、起動和制動性能、高效率、高功率因數(shù)、良好的節(jié)電效果及廣泛的適用范圍等優(yōu)點(diǎn)被國內(nèi)外公認(rèn)為是比較有發(fā)展前途的調(diào)速方式。

我公司結(jié)合本單位的實(shí)際情況，根據(jù)集團(tuán)公司的要求專門成立了節(jié)能辦公室，使整體能耗下降12%，在風(fēng)機(jī)、水泵上的應(yīng)用效果猶其明顯。

一、節(jié)電原理 調(diào)速節(jié)電

1.1改造項(xiàng)目介紹

礦石破碎除塵離心風(fēng)機(jī)，取水離心水泵，浮選機(jī)組（特性與水泵相似）。

1.2運(yùn)行工況分析(以風(fēng)機(jī)為例說明)

在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，由于采用進(jìn)風(fēng)門擋板調(diào)節(jié)，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 ，采用擋板調(diào)節(jié)的風(fēng)機(jī)其實(shí)際消耗功率與風(fēng)量大致成正比，與風(fēng)門的開度也大致成正比，從上述工況中的風(fēng)門開度及電流參數(shù)也可以看出這一點(diǎn)。

對運(yùn)行情況進(jìn)行分析，可以得出以下兩點(diǎn)：

（1）風(fēng)機(jī)實(shí)際風(fēng)量約為額定風(fēng)量的一部分，風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)離額定點(diǎn)運(yùn)行，其實(shí)際運(yùn)行效率很低。

（2）由于擋板的存在，擋板前后存在壓差，消耗了很大一部分能量。 所以可以從以上兩個(gè)方面改善其運(yùn)行工況，減小損耗，達(dá)到節(jié)能的目的。

1.3改造建議

擋板這種調(diào)節(jié)方式雖然簡單易行，已成習(xí)慣，但它是以增加管網(wǎng)損耗，耗費(fèi)大量能源為代價(jià)的。對于大功率電機(jī)，耗能則更大。當(dāng)采用變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時(shí)，其效率比較高，因?yàn)轱L(fēng)量隨轉(zhuǎn)速的一次方下降，而其軸功率則按轉(zhuǎn)速的三次方規(guī)律下降，而目前性能比較佳的調(diào)速方式則是國際上公認(rèn)的交流變頻調(diào)速技術(shù)。對于變頻器的選擇，我們做了詳細(xì)的市場調(diào)查，經(jīng)過公司領(lǐng)導(dǎo)的慎重考慮，比較終選擇了江蘇力普電子科技生產(chǎn)的WIN-9P系列風(fēng)機(jī)專用型變頻器和WIN-9GV高性能電流矢量型變頻器，進(jìn)行破碎除塵風(fēng)機(jī)，湖邊水泵和浮選機(jī)的改造。

二、變頻改造的節(jié)能分析

2.1變頻調(diào)速節(jié)能原理

從流體力學(xué)的原理得知，使用感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動的風(fēng)機(jī)，軸功率P與風(fēng)量Q，風(fēng)壓H的關(guān)系為: 當(dāng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速由n1變化到n2時(shí), Q、 H、 P與轉(zhuǎn)速的關(guān)系如下:

(1)：

(2)：

(3)： =       

可見風(fēng)量Q和電機(jī)的轉(zhuǎn)速n是成正比關(guān)系的，而所需的軸功率P與轉(zhuǎn)速的立方成正比關(guān)系。所以當(dāng)需要80％的額定風(fēng)量時(shí)，通過調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速的80％，即調(diào)節(jié)頻率到40赫茲即可，這時(shí)所需功率將僅為原來的51.2％。

如下圖所示，從風(fēng)機(jī)的運(yùn)行曲線圖來分析采用變頻調(diào)速后的節(jié)能效果。

圖3－1 風(fēng)機(jī)的運(yùn)行曲線

當(dāng)所需風(fēng)量從Q1減小到Q2時(shí)，如果采用調(diào)節(jié)風(fēng)門的辦法，管網(wǎng)阻力將會增加，管網(wǎng)特性曲線上移，系統(tǒng)的運(yùn)行工況點(diǎn)從A點(diǎn)變到新的運(yùn)行工況點(diǎn)B點(diǎn)運(yùn)行，所需軸功率P2與面積H2×Q2成正比；如果采用調(diào)速控制方式，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由n1下降到n2，其管網(wǎng)特性并不發(fā)生改變，但風(fēng)機(jī)的特性曲線將下移，因此其運(yùn)行工況點(diǎn)由A點(diǎn)移至C點(diǎn)。此時(shí)所需軸功率P3與面積HB×Q2成正比。從理論上分析，所節(jié)約的軸功率Delt(P)與（H2-HB）×（C-B）的面積成正比。

考慮減速后效率下降和調(diào)速裝置的附加損耗，通過實(shí)踐的統(tǒng)計(jì)，風(fēng)機(jī)類通過調(diào)速控制可節(jié)能達(dá)20％～50％。

2.2變頻改造節(jié)能分析

改造前工頻運(yùn)行功率計(jì)算公式 ,其中：