一、概述

近幾年我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，能源問(wèn)題越來(lái)越成為行業(yè)發(fā)展的掣肘，并且隨著能源價(jià)格的快速上漲，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，節(jié)能成為許多行業(yè)發(fā)展面臨的主要問(wèn)題，特別是一些能耗比較大的行業(yè)如石油、化工、制藥、冶金、制造、環(huán)保、市政等行業(yè)，據(jù)資料顯示我國(guó)高、低壓電動(dòng)機(jī)總?cè)萘吭?500MW以上，大部分為風(fēng)機(jī)泵類(lèi)負(fù)載，他們大多改造在高耗能、低效率狀態(tài)。

一般風(fēng)機(jī)、水泵系統(tǒng)大多數(shù)是靠閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)出水流量或壓力，擋板這種調(diào)節(jié)方式是以增加管網(wǎng)損耗，耗費(fèi)大量能量源為代價(jià)的，因此，不可避免的造成電能的浪費(fèi)，而且由于設(shè)計(jì)時(shí)，系統(tǒng)是按最大的負(fù)載來(lái)設(shè)計(jì)的，在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，絕大部分時(shí)間系統(tǒng)是不可能運(yùn)行在滿(mǎn)負(fù)荷狀態(tài)下，存在較大的富余，所以就存在較大的節(jié)能潛力。

采用變頻器控制裝置，通過(guò)改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而改變風(fēng)機(jī)風(fēng)量適應(yīng)生產(chǎn)工藝的需要，而且運(yùn)行能耗最省，綜合效益最高。所以變頻器調(diào)速是高效的最佳調(diào)速方案，它可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速，并且可以方便地組成閉環(huán)控制系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)恒壓或恒流量的控制。

二、變頻改造的技能分析（以風(fēng)機(jī)為例）

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(dòng)的風(fēng)機(jī)，軸功率P與風(fēng)量Q，風(fēng)壓H的關(guān)系為：

P∝Q×H當(dāng)電動(dòng)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：

(可見(jiàn)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(guò)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40.00Hz即可，這時(shí)所需功率將僅為原來(lái)的51.2%。

如圖（1）所示，從風(fēng)機(jī)的運(yùn)行曲線(xiàn)圖來(lái)分析采用變頻器調(diào)速后的節(jié)能效果。

當(dāng)所需風(fēng)量從Q1到Q2時(shí)，如果采用調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)的辦法，管網(wǎng)阻力將會(huì)增加，管網(wǎng)特性曲線(xiàn)上移，系統(tǒng)的運(yùn)行供況點(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(xiàn)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)速裝置的附件損耗，通過(guò)實(shí)踐的統(tǒng)計(jì)，風(fēng)機(jī)類(lèi)通過(guò)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P1=U×I×1.732×cosΦ，期中：

U------電機(jī)電壓，KV；

I-------電機(jī)電流，A；

P1-----單一負(fù)荷下工頻運(yùn)行功率，KW;

cosΦ-----單一負(fù)荷下運(yùn)行功率因數(shù)，小于額定功率因數(shù)。

C1=T×Σ（P1×δ）,期中：

T-------全年平均運(yùn)行時(shí)間，h；

P1------單一負(fù)荷下的運(yùn)行功率，KW;

δ------這種負(fù)荷下的全年運(yùn)行時(shí)間比例；

C1-----改造前總耗電量，kw.h。

改造后變頻運(yùn)行預(yù)計(jì)功率計(jì)算公式：

計(jì)算出P2是變頻改造后預(yù)計(jì)運(yùn)行功率，η為變頻裝置的效率。

C2=T×Σ（P2×δ），期中：