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 风机变频节能改造设计原理

  风机风量的控制多采用调节进口阀门和出口阀门方式。

  1.风机多采用调节进口阀门

  根据流体力学理论，电机轴功率P和风量Q、压力H之间的关系为：

  P=K*H*Q/η

  其中K为常数； η为效率。

  它们与转速N之间的关系为：

  Q1/Q2=N1/N2

  H1/H2=（N1/N2）2

  P1/P2=（N1/N2）

  2. 风门控制风机节电率计算:

  2.1 根据系统的额定数据计算出电机功率因子 cosφ

Pe = ×Ue×Ie×cosφ

cosφ= Pe/ /Ue/Ie

2.2 风机工频时实际消耗的功率  计算：

高温风机的工频实际运行电流为 A，可得：= ×U1×I1×cosφ

节电率计算：

该风机现运行中采用风门控制，风门开度位置发生器显示A%，由于没有更加详细的运行数据显示实际应用中需要风机的出力大小，根据经验数据，风门开度在50%左右时，风机的出风量大约在风机额定风量的70%左右，计算中根据此数据进行估算，存在一定误差；

根据流体力学相似定律，变频前后功率比为：ηP＝(转速比)3/η1  =(风量比)3/η1

其中：变频装置效率η1=0.96,风机效率修正系数η2=0.8.由此可得变频后达到同等工况时，电机消耗的网侧功率 约为：*(如Pe=22)

=Pe×ηP =22kW×(70%)3/0.96/0.8

变频后相对于原工频挡板调节时节省的电量约为：

= P工频－ 该风机变频前后节电率为：

＝（ / P工频）×100％

图中曲线1为风机在恒速下压力H和流量Q的特性曲线，曲线2是管网风阻特性（阀门开度为100%）。假设风机在设计时工作在A点的效率最高，输出风量Q1为100%，此时的轴功率P1=Q1*H1与面积AH10Q1成正比。

根据工艺要求，当风量需从Q1减少到Q2（例如70%）时，如采用调节阀门的方法相当于增加了管网阻力，使管网阻力特性变到为曲线3，系统由原来的工况A点变到新的工况B点运行，由图中可以看出，风压反而增加了，轴功率P2与面积BH20Q2成正比，减少不多。

如果采用变频调速控制方式，将风机转速由N1降到N2，根据风机的比例定律，可以画出在转速N2下压力H和流量Q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将大幅度降低，功率P3（相等于面积CH30Q2）也随着显著减少，节省的功率△P=△HQ2与面积BH2H3C成正比，节能的效果是十分明显的。

由流体力学可知，风量Q与转速的一次方成正比，风压H与转速的平方成正比，轴功率P与转速的立方成正比，当风量减少，风机转速下降时，起功率下降很多

例如风量下降到80%，转速也下降到80%时，则轴功率下降到额定功率的51%；如风量下降到50%，功率P可下降到额定功率的13%，当然由于实际工况的影响，节能的实际值不会有这么明显，即使这样，节能的效果也是十分明显的。

因此在有风机、水泵的机械设备中，采用变频调速的方式来调节风量和流量，在节能上是一个最有效的方法。

风机变频节能改造技改效果：赤峰远联钢铁有限责任公司改造前项目年耗电量18961.6万KWH；年耗标煤量62573.28吨/年。节能改造项目建设完成，综合节电率达到25%，年节省电量是2708.26万KWH，节省标煤量8937.246吨/年；仟亿达科技预计可帮助赤峰远联钢铁有限责任公司每年节省电费1489.543万元/年。