大型交流變頻裝置的節能效益分析
在礦山,冶金,石和輕紡工業中,使用著大量的風機,水泵,攪拌機和壓縮機.這些機械一般都有用交流電機驅動,功率都在幾百以上,有的高達數甚至上,其消耗的電能是非常可觀的.
仔細觀察這些機械的運行狀況,可以以現他們大部分都不是常年工作在額定功率之上.而是經常只有50%-70%甚至更低的輸出量.但目前這類機械大多使用恒速交流傳動,面以擋板,閥門或空放回流的辦法進行調節,白白損失掉大量的電能.越是大功率 的風機水泵,情況越是嚴重.
使用的大型變頻裝置,可以在效率基本不變的情況下,通過改變驅動電源的電壓和頻率,平滑地調節電機轉速,根據輸出量的要求改變輸出功率,從而節省大量的電能.
一,變頻調速的節能原理
眾所周知,風機和泵類的功率與轉速的關系為:
P=KN
式中A值,風機約為3,泵類約為2.
以風機為例,設其額定速度為N1,而根據實際需要確定的轉速為N2則:
P1=KN1,P2=KN2
所節約的功率為:
PH=K1N1(1-)
式中調速范圍D=N1/N2
由于轉速與輸出流量成正比,所以,調速范圍越大,節約電能越多,若不使用調速裝置時,則D=1,PH=O,無節能可言.
考慮到調速裝置的效率,上式可修正為:
由于變頻調整裝置的效率,在速度變化時可保持在高水平(0.85左右)所以其節約效果是顯著的.
二,大功率變頻驅動的節能效益分析.
變頻驅動系統實際使用時,可通過實測或根據其靜態特性,作出其轉速對功率的特性曲線.由于轉速與流量成正比,該曲線就是流量對功率的特性,如圖一所示.與檔板調節相比較,可見其節能是顯著的.
在不同功率下消耗的電能費用為:
E=輸出功率時間電費/度效率
根據驅動系統實際使用情況,列出表格,就可計算出其每年消耗電力的費用,從而計算出節能的經濟效益.
例3500,850的鼓風機,用變頻驅動和閥門控制相比較,其節能效果分析如下.
表一:功率分析
|
負載特性 |
閥門控制 |
變頻器控制 | ||||||||
|
工況 |
流量
ACFM |
功率
HP |
裝置
效率 |
電機
效率 |
功率
KW |
轉速
RPM |
裝置
效率 |
電機
效率 |
變頻器效率 |
功率
KW |
|
1 |
256 |
282 |
15.0 |
92.8 |
1510 |
319 |
91.7 |
85.8 |
82.4 |
325 |
|
2 |
398 |
1035 |
42.1 |
93.9 |
1950 |
492 |
91.6 |
92.2 |
93.0 |
982 |
|
3 |
502 |
2045 |
63.8 |
94.9 |
2528 |
619 |
91.6 |
93.9 |
96.6 |
1836 |
|
4 |
584 |
3184 |
78.4 |
94.9 |
3192 |
719 |
91.6 |
94.5 |
97.4 |
2818 |
表二,耗能分析
|
負載特性 |
閥門控制 |
ROSS變頻控制 | |||||
|
工況 |
流量
ACFM |
功率
HP |
時間小時/年 |
占空比% |
耗能 |
耗能 |
節能 |
|
1 |
256 |
282 |
4380 |
50.0 |
6614 |
1424 |
5190 |
|
2 |
398 |
1035 |
876 |
10.0 |
1708 |
860 |
848 |
|
3 |
502 |
2045 |
1752 |
20.0 |
4428 |
3218 |
1212 |
|
4 |
584 |
3184 |
876 |
10.0 |
2796 |
2468 |
328 |
|
合計 |
|
|
7884 |
90.0 |
15548 |
7970 |
7578 |
表三,經濟分析
|
負載特性 |
閥門控制 |
ROSSHI11變頻控制 | |||||
|
工況 |
流量
ACFM |
功率
HP |
時間小時/年 |
占空比% |
費用
元\年 |
費用
元\年 |
節約開支
元\年 |
|
1 |
256 |
282 |
4380 |
50.0 |
1984200 |
427200 |
1577000 |
|
2 |
398 |
1035 |
876 |
10.0 |
512400 |
258000 |
254400 |
|
3 |
502 |
2045 |
1752 |
20.0 |
1328400 |
965400 |
363600 |
|
4 |
584 |
3184 |
876 |
10.0 |
888800 |
740400 |
98400 |
|
合計 |
|
|
7884 |
90.0 |
4664400 |
2391000 |
2273400 |
|
電費按每度(小時)0.30元計 | |||||||
設購置3500HP, 3.3KV的ROSSHI11變頻系統的費用為380000美金,人民幣對美元匯率為8.6,則設備回收期為:
即一年半左右的時間可收回收投資,實際上,使用大型變頻器還帶來更多的好處,在上述分析中未考慮進去.如:
1,由于”軟啟動”可減少啟動時的峰值功率損耗并減少馬達啟停對機構的沖擊,延長使用壽命.
2.使用變頻調速可使用權馬達與負載直接連接,減少中間傳動環節的費用.
3.完善的監控和可靠性措施提高了系統工程和工作效率.
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