風機電氣系統中變頻節能的運用實踐探微

韓洪兵

摘 要：當前，在節能環保觀念不斷受到人們重視的背景下，如何降低各種機械的高能耗現象，使得能源的使用率有所提高，成為多個行業普遍關注的重點。風機電氣系統作為人們日常生產和生活中的常用設備之一，其使用頻率相對較高，且能耗相對來說也較高，這兩點使其成為能源消耗的重要設備。本文就如何實現風機電氣的節能問題展開論述，希望能為我國能源節約建設提供一定的幫助。

關鍵詞：風機電氣系統；變頻節能；變頻控制；運用

科學發展觀的提出，讓全社會開始重視能源的使用，為了實現經濟的可持續發展，能源節約成為熱點。相關研究結果顯示，在風機電氣系統中使用變頻節能技術，可以有效降低其能源的消耗。但是，我國當前的變頻節能技術還相對滯后，因此，在使用過程中還存在一定的不足。本文針對變頻節能技術的多個方面加以分析，并就其實際應用進行分析，希望能為我國節能事業做出一定的貢獻。

一、變頻節能技術的介紹

通常來說，生產過程中為了保證生產的可靠性，各種生產機械在設計時，對其配用驅動力的設置都會留下一定的富余量，使得設備在一般運行過程中，不僅需要達到生產所用的驅動要求，還需要承擔一個不必要的負荷，這就產生了不必要消耗，使得能源被浪費。變頻節能技術的提出，就是希望通過其運作頻率的調節，來減少不必要能源的損耗，可以說變速調節是變頻節能的核心。

所謂變頻調速就是通過對電機頻率的改變，從而調整電機速度。該項原理實際上是以電機的轉動速度與對應的電源輸入頻率為基礎，即

n=60f（1-s）/p （1）

在該表達式之中，n為轉速，f為輸入頻率，s為電機轉差率，p為電機磁極對數。

根據上文可以知道，風機在多數使用中是以滿負荷工作的需要量來進行選擇，但很大一部分時間里，其滿負荷的工作狀態沒有達到對應的效益。如果利用變頻調節技術將其轉速進行調節，控制在電機額定轉速的80%左右，其運行所消耗的功率理論上來可以節約51.2%。除此之外，滿負荷操作對于風機的壽命也具有很大的影響，即縮短軸承、電機繞組的使用壽命，在全壽命運行過程中，也可能會使其故障的可能性較大，無功損耗造成能源的浪費。

二、變頻節能的作用

在風機的一般使用中，其額定的風量或多或少會超過實際需求，并隨著工藝的需求做出變更。從本質上來說，使用一定的技術對其頻率進行調整，可有效降低風機能量的損耗，從而實現節能的目的。另外，變頻節能裝置的使用，還具有效率高的特點，不會因為調速而影響其整體的運作功能。

三、風機的能源損耗現狀

就我國目前的機械使用來說，風機作為動力的配套電機約占全國電機裝機總量的60%，耗用電能約占全國發電總量的三分之一。由此可見，風機使用對于電能的消耗較大。但是，在這個使用過程中，有多少風機能耗與效益成正比？根據調查，我國大多數風機的消耗與效益難以成正比。因此，在實踐中，許多單位會通過增加阻力的方式，以浪費電能和金錢為代價來滿足工藝或者工況對于氣體的需求，但這種方式對于能源的浪費極大，調節精度很差，負面效應較高。

四、風機變頻節能的運作

利用變頻節能的方式，使變頻器對風機進行有效控制，減少空氣動力的節電方法，與常用的節電方式效果差異較大。

在圖1中，曲線（1）是風機在恒定轉速下的風壓與風量特性表示；曲線（2）是管網風阻特性表示；曲線（3）是變頻運行特性表示。

如果將A點作為風機運行中最高的效率點，那么當風壓為H2、風量為Q1時，軸功率N1與Q1、H2的乘積成正比，也就是圖中AH2OQ1的面積；但是，如果出于生產工藝的要求，需要風量從Q1降低到Q2，此時通過增加管網阻力的方式，使得管網阻力特性表示圖成為曲線（3），系統也就從原來的A工況點轉變為B工況點，并繼續運行。由圖可知，其風壓會得到一定的增加，軸功率與面積BH1OQ2成正比，可以看不出其降低的效率不大。

但如果采用變頻調速的方式進行節能處理，風機轉速由n1降到n2，根據風機對應的計算方式和已知參數可以得出轉速n2的情況下，風量的特性表示圖如曲線（4）。同理，在滿足同樣風量Q2的情況下，風壓H3大幅度降低，功率N3隨著顯著減少，用面積CH3OQ2表示。節省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面積BH1H3C表示。通過幾個圖的對比，可以很明顯的看出，使用變頻的方式來實現節能，其效果較好。

五、變頻控制的實現

變頻器與計算機相連并進行自動控制，計算機控制系統包括數據采集模塊、自動模塊、保護模塊、信號調理模塊等，可通過在線檢測管路動壓、靜壓、壓差和設備溫升等參數來控制風機頻率。動壓、靜壓、壓差等采用壓力變送器將信號傳輸到計算機，溫升采用溫度傳感器Pt100將信號傳輸到計算機，根據標準、實際情況等在軟件中設置不同的控制參數來實現變頻節能的目的。同時可將多臺風機集成在一個控制系統里進行集中式的自動監測和控制頻率，并自動進行數據記錄和存儲，節約能源的效果更加明顯。

六、結束語

綜上所述，變頻調速節能技術在風機上的應用可有效提高其運行性能，達到明顯的節能效果，同時也降低了噪音，適用于目前大量存在的鼠籠電機、泵類等。但是，由于某些技術問題的存在，使得其實現的程度缺乏。隨著科學技術的不斷發展，這些技術問題也將逐漸被解決，使其被廣泛應用于各行各業之中，從而有效地推動各個行業的發展，為我國社會經濟與企業發展墊定更良好的基礎。同時，其節能性質，也將更好地服務于我國節能環保的理念，將傳統高能耗設備轉變為可持續高效率設備。