风机水泵中变频器应用浅析

　　工控摘要：本文主要讨论了变频器在化工厂风机水泵上的广泛应用，并通过实际数据验证了变频调速在风机水泵控制上的有效可靠性和明显的节能效果。
　　
　　随着科学技术的日新月异和新产品的不断推广应用，极大的促进了工业企业的飞速发展，生产能耗的降低直接带来了生产成本的下降，从而增强了企业产品在市场上的竞争能力。
　　
　　近年来由于能源的日益紧张，价格的持续上涨，使许多企业举步维艰。因此摆在企业面前的节能降耗工作显得十分重要，对陈旧、落后设备的技改工作迫在眉睫。特别是60～70年代期间生产的许多机械设备产品从设计、制造、选型等诸多环节都保留着较为充分的余地，动力设备和机械设备的配置存在着严重的大马拉小车现象，在化工生产中使用的风机、水泵、空压机更是如此。就化工行业生产的特殊性而言，电能的浪费和节能空间巨大，但依靠过去传统的控制方式要想达到节能目的还只是一句空话。
　　
　　一、改造分析
　　
　　目前大多化工老企业风机水泵使用广泛，但设备陈旧，效率低下，且都属于长周期运行。但是随着国家的节能减排力度的不断加大不少企业开始对以前的老设备开始节能改造。
　　
　　由于风机水泵属平方性负载，由下图（略）可看出，风压反而增加，轴功率与面积BH1OQ2成正比。显然，轴功率下降不大。如果采用变频器调速控制方式，风机转速由n1降到n2，根据风机参数的比例定律，画出在转速n2风量（Q-H）特性，如曲线（4）所示。可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，功率N3随着显著减少，用面积CH3OQ2表示。节省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面积BH1H3C表示。显然，节能的经济效果是十分明显的。
　　
　　由于大多数老企业对变频节能还是不太了解，所以我们要本着“以点带面，逐步推广”的原则。在四川某化肥厂进行风机水泵的节能改造时用欧瑞传动的F2000-P变频器先对一台55KW水泵电机进行了变频节能技术改造。就当时生产状况而言，经测试计算节电率达20%，由于该水泵为长周期运行，其节电效果十分可观。由于节能效果可观，所以变频节能技术在这个化肥厂得到了很好的推广，以至于后来分几批先后对总装机容量938.6KW大小不同的电机安装了变频器。
　　
　　统计结果表明，平均综合节电率达到15%左右。根据负荷的不同和生产工艺的变化，其中一台37KW风机、一台95KW空压机、一台30KW和一台22KW水泵，节电效果更加显著，达到40～75%。大大地降低了企业生产能耗，增强了企业产品的市场竞争能力，并且通过变频改造后减少了设备的机械磨损，节省了维修费用，改善了操作人员的劳动强度，还因为变频器具有多种保护功能，使电机在各种故障情况下得到保护。
　　
　　这里要指出的是，在给机械设备进行变频调速时要根据生产工艺要求的具体情况和机械动力的配置情况而定，否则会得不偿失，影响生产的正常进行及节能效果。
　　
　　二、改造原理
　　
　　以一台37kW离心风机为例，为了保证风机的风压能满足生产工艺要求，需要在风道里加装压力传感器使变频器进行压力闭环运行。由压力传感器检测风道压力传出4～20mA电流信号送给F2000-P型变频器，由变频器进行PID运行自动调整电机转速以达到稳定风道风压的目的。原理图（略）如下：
　　
　　三、改造后节能计算
　　
　　通过计算结果显示，设备运行不到一年便可以收回全部投资成本。
　　
　　四、结束语
　　
　　随着电力电子技术的快速发展，变频技术的日益完善，越来越多的变频调速系统应用到各个行业，凭借其优良的控制性能显著的节能效果给企业带来了巨大的经济效益。