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1、隧道风机变频节能技术方案 隧道风机变频节能技术方案 摘要：国家公布了一系列的节能减排政策，这对暖通专业提出了更高的要求。本文仅对隧道通风中的变频节能技术作出初步探讨，以供参考。 关键词：风机变频节能 中图分类号： TE08 文献标识码： A 近几年来我国国民经济持续高速开展，但能源缺乏成了影响开展的瓶颈。在新闻媒体上不止一次看到这样的信息“我国单位产出能源大大高于兴旺国家和世界平均水平。据计算，2003年我国单位国内生产总值的能源消耗比世界平均水平高2.2倍，比美国高2.3倍，比欧盟高4.5倍，比日本高8倍，比印度还高0.3。从这组数据不难看出一个问题，我国能源利用率太低，低到了严重制约国民经
2、济开展的严重地步。本文将以实例来讲述用变频器多段速功能结合PLC实现隧道风机节能调速。 1、当前控制隧道风机所面临的问题 1.1 电能的严重浪费 隧道不同的工况需要的风量不同。而一般情况下风机都以最大功率运行，因此造成能源浪费，增加了生产本钱。 1.2 启动困难，机械损伤严重 风机采用直接启动，启动时间长，启动电流大，对电机的绝缘有着较大的威胁，严重时甚至烧毁电动机。而高压电动机在启动过程中所产生的单轴转矩现象使风机产生较大的机械振动应力，严重影响到电动机、风机及其它机械的使用寿命。 1.3自动化程度低 风机依靠人工调节挡板，更不具备风量的自动实时调节功能，自动化程度低。在故障状态下，如风流短
3、路，将对正常生产造成严重影响。为了设备的平安生产和降低生产本钱，提升整体的自动化水平，对风机进行变频调速改造具有非常重要的意义。 2、变频器控制风机的意义。 变频器可以从四个方面节电。第一，软启动。一般交流电机的启动电流为电机额定电流的6-7倍。变频调速后启动电流不超过电机的额定电流。第二，节省设计冗余。一般设计都按照使用时的极端条件，因而都留有设计冗余，有的冗余量很大，形成大马拉小车，变频调速可以把冗余节省下来。第三，是调速节电。按流体力学原理，轴功率正比速度的立方，转速下降，轴功率变小。这是变频调速的主要节电原理。第四，系统功率因数高。一般在0.95以上，节省无功，减轻了变压器的负担。 3
4、、变频器工作原理 我们使用的电源分为交流电源和直流电源，一般的直流电源大多是由交流电源通过变压器变压，整流滤波后得到的。交流电源在人们使用电源中占总使用电源的95左右。 无论是用于家庭还是用于工厂，单相交流电源和三相交流电源，其电压和频率均按各国的规定有一定的标准，如我国大陆规定，直接用户单相交流电为220V，三相交流电线电压为380V，频率为50Hz，其它国家的电源电压和频率可能于我国的电压和频率不同，如有单相100V/60Hz，三相200V/60Hz等等，标准的电压和频率的交流供电电源叫工频交流电。 通常，把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器。 为
5、了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电，这个过程叫整流。 把直流电变换为交流电的装置，其科学术语为“inverter(逆变器)。 一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。 变频器输出的波形是模拟正弦波，主要是用在三相异步电动机调速用，又叫变频调速器。 对于主要用在仪器仪表的检测设备中的波形要求较高的可变频率逆变器，要对波形进行整理，可以输出标准的正弦波，叫变频电源。一般变频电源是变频器价格的1520倍。 由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter，故该产品本身就被命名为“
6、inverter，即：变频器。变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。 4、变频器调速原理 我们知道，交流电动机的同步转速表达式位： n60 f(1s)/p (1) 式中 n异步电动机的转速； f异步电动机的频率； s电动机转差率； p电动机极对数。 由式(1)可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在050Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。 5、变频调速节能原理： 从流体力学的理论也可知：风机轴功率与转速的3次方成正比。因此采用变频器控制其转速可实现节电目的。实际应
7、用中是通过调节供电频率改变送风风机和回风风机转速，从而调整送风量，改变风机功率。变频后的风机转速可在很大范围内变化，实现无级变速，风机运行根据不同时刻所需不同风量而适时改变其转速，最大限度工作在所需功率上；同时可降低空调机组噪声，变频器的软启动和平稳调速减少了对电网的冲击。变频技术和控制技术的结合是空调系统运行稳定的关键，变频技术的不断开展成熟以及控制技术的进步解决了控制领域的大局部问题。 6、变频风机的特点 应用变频器后，电机的电压、电流明显下降，电机的输入功率明显减少。 风机转速调速范围不宜太大，通常应不低于额定转速的50%，最好在70%-100%之间。 当转速低于额定转速的40%-50%
8、时，风机本身的效率明显下降，不经济。同时，应防止开机时机组的机械临界点，否那么会损坏机组。 运行工况点明显改善，风门可以全部翻开，完全由转速调节流量，对生产操作极为方便，而且有利于风机的维护保养，延长使用寿命。 变频器直接控制电机，通过调速来驱动风机工作，从而提高了风机的传动效率。 由于变频器加减速时间可以任意设定，防止了风机全负荷启动时的大电流冲击，有利于延长设备使用寿命。 操作方便，控制精度高，响应速度快，使整个系统工作平稳。 节电率在20%-70%之间，具有巨大的节能效益，设备投资回收期短。 7、隧道风机节能计算 对于风机设备采用变频调速后的节能效果,可根据风机在不同控制方式下的流量与负
9、载关系曲线及现场运行的负荷变化情况进行计算。以30kW通风机为例。运行工况以24小时连续运行,其中每天10小时运行在90%负荷，14小时运行在50%负荷，全年运行时间在300天为计算依据,那么变频调速时每年的节电量为 W1=30101-3300=19918kWh W2=30141-3300=117936kWh Wb=W1+W2=19918+117936=137854kWh 挡板开度时的节电量为： W1=3010300=1800kWh W2=3014300=37800kWh Wd=W1+W2=1800+37800=39600kWh W=Wb-Wd=137854-39600=98254kWh 每度
10、电按0.6元计算,那么采用变频调速每年可节约电费58952元。一般来说,变频调速技术用于风机设备改造的投资,可以在一年左右的生产中全部节省回来。 8、结论：风机设备采用变频调速技术是一种理想的调速控制方式,不仅具有显著的节电效果,而且方便了操作,提高了设备效率,减少了设备维护、维修费用,较好地满足了生产工艺要求,经济效益十清楚显。总之，隧道风机采用变频调速，不但实现了软起停，节约了电能，而且可根据隧道风量需求方便的进行调速，应用效果是十分理想的。我国的隧道相当多，变频器在这一方面的应用应当是十分广泛。将变频调速技术列为通用节能技术加以推广，可以提高生产效率、提高产品质量。 参考文献： 【1】陈长亮 ?基于PLC与FPC变频调速系统的研究? 武汉理工大学 【2】石秋洁变频器应用根底机械工业出版社2003