應(yīng)用變頻技術(shù)改造商場通風(fēng)系統(tǒng)

[摘要] 傳統(tǒng)的鼓風(fēng)系統(tǒng)效率低，能耗大。本文介紹了變頻調(diào)速改造商場鼓風(fēng)系統(tǒng)。

[關(guān)鍵詞] 鼓風(fēng)機(jī) 節(jié)能 變頻器

一、引言：

目前，大中型商場及低下停車場均安裝有鼓風(fēng)、送風(fēng)系統(tǒng)，在給人們帶來舒適購物環(huán)境的同時，也消耗掉了大量的電力和能源。鼓風(fēng)機(jī)在大多數(shù)時間內(nèi)處于輕載運行，通常采用傳統(tǒng)的節(jié)流控制方式—采用調(diào)節(jié)擋板或閥門來改變鼓風(fēng)量。即在供風(fēng)管路上設(shè)置一排風(fēng)口，用擋板或閥門調(diào)整排風(fēng)口開度，使之改變排向空中的風(fēng)量Q1，從而影響實際供風(fēng)量Q0。用公式表示為：

Q0=Q-Q1

Q——風(fēng)機(jī)供風(fēng)量

Q0——實際供風(fēng)量

Q1——排向空中風(fēng)量

這種方法必須以風(fēng)機(jī)提供過剩的風(fēng)量為前提。雖然實際供風(fēng)量改變了，但電動機(jī)的額定電壓和額定轉(zhuǎn)速不變，使電動機(jī)消耗的功率變化不大，電動機(jī)長期處于高功耗、低效率、低功率因數(shù)下運行，因而造成電能的極大浪費。通過采用變頻調(diào)速技術(shù)，改造傳統(tǒng)商場的供風(fēng)系統(tǒng)，能夠顯著地降低電能消耗。

二、風(fēng)機(jī)流量與功耗的關(guān)系

通過調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速來改變供風(fēng)流量。在不同轉(zhuǎn)速下，風(fēng)機(jī)的流量與功耗關(guān)系計算如下：

流量與轉(zhuǎn)速成正比：Q1/Q2=n1/n2

風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比：P1/P2= (n1/n2)2

而所耗功率：W=PQ/10×n

故W1/W2=(n1/n2)3

電動機(jī)消耗的功率與流量或電機(jī)轉(zhuǎn)速的3次方成正比。

上式中：Q——風(fēng)機(jī)風(fēng)量

P——風(fēng)機(jī)風(fēng)壓

n——風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速

W1——風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為n1時的電動機(jī)的功率消耗

W2——風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為n2時電動機(jī)的功率消耗

風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速（風(fēng)量）與電力消耗的關(guān)系如圖1所示：

可見用變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以節(jié)約大量電能。例如：當(dāng)風(fēng)量為額定的60%，變頻調(diào)速可節(jié)能57%

詳見表1：

表1

由表1可知，當(dāng)風(fēng)機(jī)大部分時間運行在輕載時，即在50%～80%額定流量時，變頻調(diào)速可平均節(jié)能50%左右。

三、設(shè)備選型及系統(tǒng)原理圖

系統(tǒng)采用東芝VFA5P-4110KP變頻器。該變頻器性能良好、適應(yīng)性強(qiáng)，保護(hù)齊全、監(jiān)控方便。能實現(xiàn)全程智能控制，使用計算機(jī)接口功能可進(jìn)行參數(shù)調(diào)整、運轉(zhuǎn)控制和數(shù)據(jù)的存儲，使用RS485（任選件）可以用主計算機(jī)進(jìn)行多臺（最多32臺）的變頻調(diào)速器的集中管理和控制。同時具有限流、軟失速等功能。極不容易跳閘，能運行于任何場合，即使在1HZ的低速下也可獲得120%以上的轉(zhuǎn)矩，節(jié)能顯著。

該系列變頻器屬于交-直-交電壓型變頻器。其工作原理是：先將供給電機(jī)定子的共頻交流電源經(jīng)橋式整流器轉(zhuǎn)換成直流電，濾波后，通過微處理器控制逆變器的工作狀態(tài)，由IGBT（絕緣柵雙極性晶體管）等將直流電逆變?yōu)轭l率可調(diào)的三相交流電源，輸出電流波形接近于正弦波，提供給調(diào)速的電機(jī)定子，驅(qū)動電機(jī)和負(fù)載。從而達(dá)到控制目的。

變頻器工作基本連接圖見圖2

變頻器主要參數(shù)選擇：

（1） 基準(zhǔn)頻率：53HZ

（2） 加速時間：1S

（3） 減速時間：1S

（4） V/f特性：直線型

（5） 轉(zhuǎn)矩限制：150%

（6） 輸出電壓調(diào)整：100%

（7） 啟動頻率：0 HZ

（8） 低速信號輸出頻率：6 HZ

四、經(jīng)濟(jì)效益分析

1.節(jié)能分析

對單臺鼓風(fēng)機(jī)采用東芝變頻調(diào)速器運行試驗和工頻運行試驗各7天，其試驗數(shù)據(jù)見表2：

表2

節(jié)電率:(55.9-28.2)/55.9×100%=49.6%

以110KW風(fēng)機(jī)，按50%節(jié)能計：

年節(jié)能為110KW×50%×24小時×300天=396000KWh

以0.5元/KWh計：

年節(jié)電效益為396000×0.5=198000元

一年左右時間，即可用節(jié)電效益收回變頻調(diào)速器改造成本。

2.其他

* 延長了設(shè)備使用壽命。變頻調(diào)速使長期輕載運行的風(fēng)機(jī)工作在低轉(zhuǎn)速、低電壓狀態(tài)下。這樣就使電機(jī)發(fā)熱少、溫升低、延長使用壽命。

* 提高了功率因數(shù)使電網(wǎng)損耗減少，效率提高。

* 降低了風(fēng)機(jī)噪音，改善了生產(chǎn)環(huán)境，風(fēng)機(jī)噪聲由95dB降至84dB。

* 變頻器自我檢測、故障診斷、保護(hù)功能齊全，有效地防止事故擴(kuò)大化?？s小了故障程度和事故影響面。

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