前言 　　能源短缺和環(huán)境污染是人類當前共同面臨的世紀性難題。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)濟和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)。通過技術(shù)進步，逐步提高電力利用效率，節(jié)省有限的自然資源，保護環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。 　　“十一五”規(guī)劃建設(shè)目標是實現(xiàn)單位GDP能耗下降20%，主要途徑有三個，包括結(jié)構(gòu)節(jié)能、推進技術(shù)節(jié)能及管理節(jié)能。據(jù)資料顯示我國高、低壓電動機總?cè)萘吭?5000MW以上，大部分為風機泵類負載，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。而水泵和風機的一個特點是負載轉(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。通過他們長期的運行實踐可以發(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)點被國內(nèi)外公認為是最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。 　　我公司結(jié)合本單位的實際情況，根據(jù)集團公司的要求專門成立了節(jié)能辦公室，使整體能耗下降12%，在風機、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改造項目介紹 　　礦石破碎除塵離心風機，取水離心水泵，浮選機組（特性與水泵相似）。 　　1.2運行工況分析（以風機為例說明） 　　在實際運行時，由于采用進風門擋板調(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)的風機其實際消耗功率與風量大致成正比，與風門的開度也大致成正比，從上述工況中的風門開度及電流參數(shù)也可以看出這一點。 　　對運行情況進行分析，可以得出以下兩點： 　?。?）風機實際風量約為額定風量的一部分，風機遠離額定點運行，其實際運行效率很低。 　?。?）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方面改善其運行工況，減小損耗，達到節(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，已成習慣，但它是以增加管網(wǎng)損耗，耗費大量能源為代價的。對于大功率電機，耗能則更大。當采用變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時，其效率最高，因為風量隨轉(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，而目前性能最佳的調(diào)速方式則是國際上公認的交流變頻調(diào)速技術(shù)。對于變頻器的選擇，我們做了詳細的市場調(diào)查，經(jīng)過公司領(lǐng)導的慎重考慮，最終選擇了深圳市微能科技生產(chǎn)的WIN-9P系列風機專用型變頻器和WIN-9GV高性能電流矢量型變頻器，進行破碎除塵風機，湖邊水泵和浮選機的改造。 二、變頻改造的節(jié)能分析 　　2.1變頻調(diào)速節(jié)能原理 　　從流體力學的原理得知，使用感應(yīng)電機驅(qū)動的風機，軸功率P與風量Q，風壓H的關(guān)系為： 當電動機的轉(zhuǎn)速由n1變化到n2時, Q、 H、 P與轉(zhuǎn)速的關(guān)系如下: 　　 　　可見風量Q和電機的轉(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。所以當需要80%的額定風量時，通過調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速的80%，即調(diào)節(jié)頻率到40赫茲即可，這時所需功率將僅為原來的51.2%。 　　如下圖所示，從風機的運行曲線圖來分析采用變頻調(diào)速后的節(jié)能效果。 [align=center] 圖3-1 風機的運行曲線[/align] 　　當所需風量從Q1減小到Q2時，如果采用調(diào)節(jié)風門的辦法，管網(wǎng)阻力將會增加，管網(wǎng)特性曲線上移，系統(tǒng)的運行工況點從A點變到新的運行工況點B點運行，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，風機轉(zhuǎn)速由n1下降到n2，其管網(wǎng)特性并不發(fā)生改變，但風機的特性曲線將下移，因此其運行工況點由A點移至C點。此時所需軸功率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，通過實踐的統(tǒng)計，風機類通過調(diào)速控制可節(jié)能達20%～50%。 　　2.2變頻改造節(jié)能分析 　　改造前工頻運行功率計算公式 　　 　　其中： U——電機電壓，kV; 　　I——電機電流，A; 　　P[sub]1[/sub]——單一負荷下工頻運行功率， kW; 　　——單一負荷下運行功率因數(shù)，小于額定功率因數(shù)。 　　 　　其中： T——全年平均運行時間，h; 　　P[sub]1[/sub]——單一負荷下的運行功率，kW; 　　δ——這種負荷下的全年運行時間比例; 　　C[sub]1[/sub]——改造前總耗電量，kW·h。 　　改造后變頻運行預計功率計算公式： 　　利用公式： 計算出的比。 　　其中： P[sub]1[/sub]——工頻運行功率，KW; 　　P[sub]額[/sub]——額定軸功率，KW; 　　——運行工況與額定工況下的效率、壓力比，小功率電機取1，大功率電機取0.9 　　根據(jù)改造風量不變的原則，有Q[sub]1[/sub]-Q[sub]2[/sub]，其中Q[sub]2[/sub]為改造后的風量。所以。再根據(jù)，即計算出P[sub]2[/sub]。其中P[sub]2[/sub]是變頻改造后預計運行功率，η為變頻裝置的效率。 　　 　　其中C[sub]2[/sub]——改造后總耗電量，kW·h。 　　2.3節(jié)能對照表：風機、水泵變頻調(diào)速時的能耗比較 　　上述均為百分比，100%流量為風機的額定流量，100%功率為工頻額定工況運行時消耗功率（即電機輸入功率 = 風機額定軸功率/電機效率，電機效率一般為93-96%，額定功率較大者效率較高）。變頻調(diào)速時的節(jié)能量即為兩種調(diào)節(jié)方式的能耗差值（百分比乘額定消耗功率）。 　　2.4 破碎除塵風機技改前后能耗對照表 三、變頻調(diào)速其他附加好處 　　（1）網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)提高：原電機直接由工頻驅(qū)動時，滿載時功率因數(shù)為0.85左右，實際運行功率因數(shù)遠低于0.8。采用變頻調(diào)速系統(tǒng)后，電源側(cè)的功率因數(shù)可提高到0.9以上，無需無功補償裝置就能大大的減少無功功率，滿足電網(wǎng)要求，可進一步節(jié)約上游設(shè)備的運行費用。 　?。?）設(shè)備運行與維護費用下降：采用變頻調(diào)節(jié)后，由于通過調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)節(jié)能，在負荷率較低時，電機、風機轉(zhuǎn)速也降低，主設(shè)備及相應(yīng)輔助設(shè)備如軸承等磨損較前減輕，維護周期可加長，設(shè)備運行壽命延長;并且變頻改造后風門開度可達100%，運行中不承受壓力，可顯著減少風門的維護量。變頻器運行中，只需定期對變頻器除塵，不用停機，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性。隨著生產(chǎn)的需要，調(diào)節(jié)風機的轉(zhuǎn)速，進而調(diào)節(jié)風機風量，既滿足生產(chǎn)工藝的要求，工作強度又大大降低。采用變頻技術(shù)調(diào)速后，減少了機械磨損，維護工作量降低，檢修費用下降。 　　（3）用變頻調(diào)速裝置后，可對電機實現(xiàn)軟啟動，啟動時電流不超過電機額定電流的1.2倍，對電網(wǎng)無任何沖擊，電機使用壽命延長。在整個運行范圍內(nèi)，電機可保證運行平穩(wěn)，損耗減小，溫升正常。風機啟動時的噪音和啟動電流非常小，無任何異常振動和噪音。 　?。?）與原來舊系統(tǒng)相比較，變頻器具有過流、短路、過壓、欠壓、缺相、溫升等多項保護功能，更完善地保護了電機。 　?。?）操作簡單，運行方便。可通過計算機遠程給定風量或壓力等參數(shù)，實現(xiàn)智能調(diào)節(jié)。 　　（6）適應(yīng)電網(wǎng)電壓波動能力強，電壓工作范圍寬，電網(wǎng)電壓在-15%～+10%之間波動時，系統(tǒng)均可正常運行。 四、結(jié) 論 　　通過對礦石破碎除塵離心風機（節(jié)能28%），湖邊離心水泵（節(jié)能26%），浮選機組進行改造（節(jié)能26%），取得了良好的經(jīng)濟效益。通過此次改造，也驗證了用深圳市微能科技有限公司的變頻器改造具有優(yōu)異的性價比，為公司以后使用大功率高、低壓電機進行驅(qū)動的設(shè)備進行技術(shù)改造提供了一個較為經(jīng)濟可靠的選擇。