大型交流變頻裝置的節(jié)能效益分析
在礦山,冶金,石和輕紡工業(yè)中,使用著大量的風(fēng)機(jī),水泵,攪拌機(jī)和壓縮機(jī).這些機(jī)械一般都有用交流電機(jī)驅(qū)動(dòng),功率都在幾百以上,有的高達(dá)數(shù)甚至上,其消耗的電能是非常可觀的.
仔細(xì)觀察這些機(jī)械的運(yùn)行狀況,可以以現(xiàn)他們大部分都不是常年工作在額定功率之上.而是經(jīng)常只有50%-70%甚至更低的輸出量.但目前這類(lèi)機(jī)械大多使用恒速交流傳動(dòng),面以擋板,閥門(mén)或空放回流的辦法進(jìn)行調(diào)節(jié),白白損失掉大量的電能.越是大功率 的風(fēng)機(jī)水泵,情況越是嚴(yán)重.
使用的大型變頻裝置,可以在效率基本不變的情況下,通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)電源的電壓和頻率,平滑地調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速,根據(jù)輸出量的要求改變輸出功率,從而節(jié)省大量的電能.
一,變頻調(diào)速的節(jié)能原理
眾所周知,風(fēng)機(jī)和泵類(lèi)的功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系為:
P=KN
式中A值,風(fēng)機(jī)約為3,泵類(lèi)約為2.
以風(fēng)機(jī)為例,設(shè)其額定速度為N1,而根據(jù)實(shí)際需要確定的轉(zhuǎn)速為N2則:
P1=KN1,P2=KN2
所節(jié)約的功率為:
PH=K1N1(1-)
式中調(diào)速范圍D=N1/N2
由于轉(zhuǎn)速與輸出流量成正比,所以,調(diào)速范圍越大,節(jié)約電能越多,若不使用調(diào)速裝置時(shí),則D=1,PH=O,無(wú)節(jié)能可言.
考慮到調(diào)速裝置的效率,上式可修正為:
由于變頻調(diào)整裝置的效率,在速度變化時(shí)可保持在高水平(0.85左右)所以其節(jié)約效果是顯著的.
二,大功率變頻驅(qū)動(dòng)的節(jié)能效益分析.
變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)際使用時(shí),可通過(guò)實(shí)測(cè)或根據(jù)其靜態(tài)特性,作出其轉(zhuǎn)速對(duì)功率的特性曲線.由于轉(zhuǎn)速與流量成正比,該曲線就是流量對(duì)功率的特性,如圖一所示.與檔板調(diào)節(jié)相比較,可見(jiàn)其節(jié)能是顯著的.
在不同功率下消耗的電能費(fèi)用為:
E=輸出功率時(shí)間電費(fèi)/度效率
根據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)際使用情況,列出表格,就可計(jì)算出其每年消耗電力的費(fèi)用,從而計(jì)算出節(jié)能的經(jīng)濟(jì)效益.
例3500,850的鼓風(fēng)機(jī),用變頻驅(qū)動(dòng)和閥門(mén)控制相比較,其節(jié)能效果分析如下.
表一:功率分析
|
負(fù)載特性 |
閥門(mén)控制 |
變頻器控制 | ||||||||
|
工況 |
流量
ACFM |
功率
HP |
裝置
效率 |
電機(jī)
效率 |
功率
KW |
轉(zhuǎn)速
RPM |
裝置
效率 |
電機(jī)
效率 |
變頻器效率 |
功率
KW |
|
1 |
256 |
282 |
15.0 |
92.8 |
1510 |
319 |
91.7 |
85.8 |
82.4 |
325 |
|
2 |
398 |
1035 |
42.1 |
93.9 |
1950 |
492 |
91.6 |
92.2 |
93.0 |
982 |
|
3 |
502 |
2045 |
63.8 |
94.9 |
2528 |
619 |
91.6 |
93.9 |
96.6 |
1836 |
|
4 |
584 |
3184 |
78.4 |
94.9 |
3192 |
719 |
91.6 |
94.5 |
97.4 |
2818 |
表二,耗能分析
|
負(fù)載特性 |
閥門(mén)控制 |
ROSS變頻控制 | |||||
|
工況 |
流量
ACFM |
功率
HP |
時(shí)間小時(shí)/年 |
占空比% |
耗能 |
耗能 |
節(jié)能 |
|
1 |
256 |
282 |
4380 |
50.0 |
6614 |
1424 |
5190 |
|
2 |
398 |
1035 |
876 |
10.0 |
1708 |
860 |
848 |
|
3 |
502 |
2045 |
1752 |
20.0 |
4428 |
3218 |
1212 |
|
4 |
584 |
3184 |
876 |
10.0 |
2796 |
2468 |
328 |
|
合計(jì) |
|
|
7884 |
90.0 |
15548 |
7970 |
7578 |
表三,經(jīng)濟(jì)分析
|
負(fù)載特性 |
閥門(mén)控制 |
ROSSHI11變頻控制 | |||||
|
工況 |
流量
ACFM |
功率
HP |
時(shí)間小時(shí)/年 |
占空比% |
費(fèi)用
元\年 |
費(fèi)用
元\年 |
節(jié)約開(kāi)支
元\年 |
|
1 |
256 |
282 |
4380 |
50.0 |
1984200 |
427200 |
1577000 |
|
2 |
398 |
1035 |
876 |
10.0 |
512400 |
258000 |
254400 |
|
3 |
502 |
2045 |
1752 |
20.0 |
1328400 |
965400 |
363600 |
|
4 |
584 |
3184 |
876 |
10.0 |
888800 |
740400 |
98400 |
|
合計(jì) |
|
|
7884 |
90.0 |
4664400 |
2391000 |
2273400 |
|
電費(fèi)按每度(小時(shí))0.30元計(jì) | |||||||
設(shè)購(gòu)置3500HP, 3.3KV的ROSSHI11變頻系統(tǒng)的費(fèi)用為380000美金,人民幣對(duì)美元匯率為8.6,則設(shè)備回收期為:
即一年半左右的時(shí)間可收回收投資,實(shí)際上,使用大型變頻器還帶來(lái)更多的好處,在上述分析中未考慮進(jìn)去.如:
1,由于”軟啟動(dòng)”可減少啟動(dòng)時(shí)的峰值功率損耗并減少馬達(dá)啟停對(duì)機(jī)構(gòu)的沖擊,延長(zhǎng)使用壽命.
2.使用變頻調(diào)速可使用權(quán)馬達(dá)與負(fù)載直接連接,減少中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)的費(fèi)用.
3.完善的監(jiān)控和可靠性措施提高了系統(tǒng)工程和工作效率.
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