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一、改造前基本情況

1． 基本情況

2．改造前設備操作的缺點

• 電機及風機轉速高，負荷強度重；

• 調節(jié)精度差，控制不精確；

• 電氣控制直接起動，啟動時電流對電網(wǎng)沖擊大，需要 電源（電網(wǎng)）容量大，功率因素較低；

• 起動時機械沖擊大,設備使用壽命低；

• 電氣保護特性差，當負載出現(xiàn)機械故障時不能瞬間動作保護設備等。

二、傳統(tǒng)方案情況

1、 傳統(tǒng)風機運行情況分析

1.1 電能浪費
    風機功率220KW，擋板的調節(jié)控制風門。風機的轉速恒定，由擋板來控制風量，造成風量的大小與電機輸出功率不成比例，造成大量的能量浪費。
1.2 對生產(chǎn)工藝中負荷的適應能力差
    由于生產(chǎn)負荷在變化，而風門的調節(jié)也在不斷變化，若風量不穩(wěn)定，便造成風壓的變化，影響到工作效率。
1.3 電機起動沖擊電網(wǎng)
    電機啟動采用降壓起動方式。在啟動過程中起動沖擊高壓額不定期電流的3-4倍，對電網(wǎng)沖擊很大。而且操作復雜，維護量大，設備故障率高，維護費用高，造成停產(chǎn)損失大。

2、傳統(tǒng)方案概況

通常在工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品加工制造業(yè)中風機設備主要用于鍋爐燃燒系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、通風系統(tǒng)等場合，根據(jù)生產(chǎn)需要對爐膛壓力、風速、風量、溫度等指標進行控制和調節(jié)以適應工藝要求和運行工況。而最常用的控制手段則是調節(jié)風門、擋板開度的大小來調整受控對象。這樣，不論生產(chǎn)的需求大小，風機都要全速運轉，而運行工況的變化則使得能量以風門、擋板的節(jié)流損失消耗掉了。在生產(chǎn)過程中，不僅控制精度受到限制，而且還造成大量的能源浪費和設備損耗。從而導致生產(chǎn)成本增加，設備使用壽命縮短，設備維護、維修費用高居不下。

三、改造方案設計要求

1、變頻器工作原理

變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。低壓變頻器主要采用交—直—交方式，先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然后再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。通過變頻器可以自由調節(jié)電機的速度。

 圖1 變頻器內的控制電路框圖

2、MV300P變頻器技術參數(shù)

2.1 MEGMEET變頻器MV300系列變頻器的主要技術特點：

• 豐富的驅動器控制模式
  無PG/有PG速度控制、轉矩控制、速度/轉矩控制、擺頻控制、位置控制、速度/位置控制、過程PID控制
• 強大的可編程功
  能模塊化結構、自由連接的可編程單元、豐富的可自定義I/O，使驅動器能夠提供強大的可編程功能。具有一個比較器、4個邏輯單元、2個定時器（4種定時模式）、1個計數(shù)器、2個算術單元
• 簡單易用設計
  多種操作控制模式（操作面板、外部端子及串行通訊），操作面板（參數(shù)拷貝功能、運行方向切換、點動）采用人性化的三級菜單操作，拔插式控制端子，配線靈活方便。
• 模塊化結構  
  多功能輸入/輸出、斜坡啟動/停產(chǎn)、S曲線、跟蹤啟動；危險速度回避、制動控制、自動重啟；PID過程控制（轉矩/轉速修正功能、PID預設、反饋異常檢測）
• 緊湊型設計  
  體積最小的設計方案，可并排緊密安裝，節(jié)省安裝空間
• 接口配置靈活
  +10v雙極性模擬輸入/輸出，可作雙向速度和轉矩控制；PULS/SIGN/PFO脈沖輸入輸出，可作同步和位置定位應用。A/B/Z碼盤輸入，直接支持閉環(huán)速度控制
• 內置標準RS-485通訊接口，開放的MODBUS協(xié)議
• 32位高速DSP內核，搭載高性能電機驅動和強大應用功能

•  

  高可靠（高品質元器件和降額使用，單板采用三防漆處理）,設計壽命MTBF>50000,適應長期連續(xù)工作

   

• 變頻器技術規(guī)范

3、 節(jié)能方案

3.1 改造原理

變頻器的節(jié)能功能實質上是它通過對電機轉速的控制來盡量減少電機不必要消耗而工藝卻必須消耗的那部分能量。以風機為例，傳統(tǒng)的控制是利用風門擋板的開度來調節(jié)風量，在這種情況下電機是以恒定速度運行的，輸出的功率也是恒定的，但是在風門不是全開的情況下，總是有能量消耗在風門擋板上，而采用變頻器時，風門全開，靠的是降低電機的轉速來調節(jié)風量的，這種情況下，電動機是靠減小輸出功率來實現(xiàn)減小風量的，節(jié)省的電能就是原系統(tǒng)中消耗在擋板上的那部分能量。在這個過程中，轉矩是減小的，電壓、電流也減小。  

3 .2 變頻節(jié)能特點和效果

• 變頻調風無可比似的優(yōu)越性

節(jié)能效果顯著。根據(jù)流體力學原理，風機負載的風量Q與轉速N成正比，而所需功率P與轉速N的三次方成正比。因此當風量小于額定風量時，改變電機轉速，其功率明顯下降，具有顯著的節(jié)能效果。

• 風機的效率提高 

風機的工作效率由下式計算： 

ηp=C1（Q/n）-C2（Q/n）2 

式中Q為風量，n為轉速，C1C2為常數(shù) 

通過風門控風量時，因轉速n不變，而風量Q下降，故效率ηp下降，而通過轉速控制風量時，風量與轉速成正比，比值（Q/n）不變，故效率ηp始終保持最佳狀況。 

• 其他好處

① 網(wǎng)側功率因數(shù)提高：原電機直接由工頻驅動時，滿載時功率因數(shù)為0.85左右，實際運行功率因數(shù)遠低于0.8。采用節(jié)能控制系統(tǒng)調速系統(tǒng)后，電源側的功率因數(shù)可提高到0.9以上，無需無功補償裝置就能大大的減少無功功率，滿足電網(wǎng)要求，可進一步節(jié)約上游設備的運行費用。

② 設備運行與維護費用下降：采用節(jié)能控制系統(tǒng)調節(jié)后，由于通過調節(jié)電機轉速實現(xiàn)節(jié)能，在負荷率較低時，電機、風機/水泵轉速也降低，主設備及相應輔助設備如軸承等磨損較前減輕，維護周期可加長，設備運行壽命延長；并且節(jié)能控制系統(tǒng)改造后風門/閥門開度可達100％，運行中不承受壓力，可顯著減少風門/閥門的維護量。節(jié)能控制系統(tǒng)器運行中，只需定期對節(jié)能控制系統(tǒng)器除塵，不用停機，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性。隨著生產(chǎn)的需要，調節(jié)風機/水泵的轉速，進而調節(jié)風機/水泵風量，既滿足生產(chǎn)工藝的要求，工作強度又大大降低。采用節(jié)能控制系統(tǒng)技術調速后，減少了機械磨損，維護工作量降低，檢修費用下降。

③ 用節(jié)能控制系統(tǒng)調速裝置后，可對電機實現(xiàn)軟啟動，啟動時電流不超過電機額定電流的1.2倍，對電網(wǎng)無任何沖擊，電機使用壽命延長。在整個運行范圍內，電機可保證運行平穩(wěn)，損耗減小，溫升正常。風機啟動時的噪音和啟動電流非常小，無任何異常振動和噪音。

④ 與原來舊系統(tǒng)相比較，節(jié)能控制系統(tǒng)器具有過流、短路、過壓、欠壓、缺相、溫升等多項保護功能，更完善地保護了電機。

⑤ 操作簡單，運行方便。可通過計算機遠程給定風量或壓力等參數(shù)，實現(xiàn)智能調節(jié)。

⑥ 適應電網(wǎng)電壓波動能力強，電壓工作范圍寬，電網(wǎng)電壓在-15%～+10%之間波動時，系統(tǒng)均可正常運行。

四、改造方案與傳統(tǒng)方案理論上的對比

1、傳統(tǒng)方案

傳統(tǒng)擋板調節(jié)風量特性如下： 

圖1為引風機用擋板門控制時，當風量要求從Q1減小到Q2，必須關小擋板。這時擋板的磨擦阻力變大，管路曲線從R移到R1，揚程則從Ha上升到Hb，運行工況點從a1點移到b1點。 要求揚程增加即電機的功率增加，能耗增加，擋板開度越小能耗越大，同時管網(wǎng)壓力增加，加速設備的老化。由于電機始終工作在工頻，電機電流大，不會隨流量的變化而降低，從而也不會降低電機的使用壽命。

2、變頻器調速方案

調節(jié)電機轉速的流量特性：

上圖為調速控制時，當風量要求從QB減小到QC，由于阻力曲線R不變，引風機的特性取決于轉速。如果把速度從n降到n′，運行工況點則從B點移到C點，揚程從HB下降到HC。風量減小時，電機的揚程減小，功率減小 能耗降低

3、方案對比

在保證相同風量控制時，用擋板控制風量方案，部分功率被損耗浪費掉了（如圖損耗部分的功率為BCHF陰影部分的面積），且隨著擋板不斷關小，這個損耗還要增加。而用轉速控制時，由于風量Ｑ與轉速n的一次方成正比；揚程Ｈ與轉速n的平方成正比；軸功率Ｐ與轉速n的立方成正比，即功率與轉速n成３次方的關系下降。如果不是用關小擋板的方法，而是把電機轉速降下來，那么在轉運同樣風量的情況下，原來消耗在擋板的功率就可以全避免，取得良好的節(jié)能效果，這就是風機調速節(jié)能原理。

因此，目前大部分的風機控制都引入了最先進的變頻控制，有效的降低了系統(tǒng)的功耗，符合國家倡導的綠色節(jié)能政策，目前正被大面積的推廣。  

五、效益分析

六、總結

對風機改造表明：

1、改造后系統(tǒng)運行非常穩(wěn)定，麥米電氣變頻器性能好，品質優(yōu)越，對其他設備無干擾。 
2、采用交輪流變頻器對風機進行節(jié)能改造具有結構簡單、改造方便、節(jié)能效果明顯。
3、使用變頻器后，風機可軟起停、減少設備機械沖擊、延長設備使用壽命、降低設備的維修費用。
4、變頻調速技術先進、成熟，提高了設備的技術含量。