变频调速节能技术

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,变频调速节能技术,希望森兰科技股份有限公司,第一部分 调速概念,概述,高效调速与低效调速,调速的主要指标,调速的意义,第一部分 调速概念,n,p,改变电机极对数，变极调速,S,改变电机转差率，调压调速，电磁调速，,绕线式电机转子串电阻调速,f,1,改变电机输入频率，变频调速,一 、概述,2.,异步电机调速公式：,转移电能并能改变频率的能量转换装置,。,1.,变频器定义：,一 、概述,定子调压 、转子串电阻 、滑差调速,n,T,0,T,m,T,L,n,1,S,s,n,T,0,T,m,s,m,T,s,U,N,0.8U,N,0.64T,m,0.64 T,s,n,1,T,L,调压,S,m,不变,Tm,U,1,2,带恒转矩负载无调速意,义 ，带动风机泵类负载,尚可 ，高电阻转子亦可,但特性软需采用闭环控,制 ，,以,提高特性硬度,绕线转子串电阻时,T,m,不变 ，低速下特性软,运行不稳定 ，耗能大,属有级恒转矩调速 ，大,多用于重负载起动,结构简单 、维护方便 、,无级平滑 、价格低、转,子电阻大特性软，可采,用闭环提高硬度，转差,功率消耗使电枢发热,二、高效调速与低效调速,在交流电机中，要使电机输出定转矩，作一定的功，需要从定子侧通过旋转磁场输出一定功率到转子侧，这个电磁功率为：,p,m,T,上式说明：,p,m,与转矩和转磁场速度的乘积成正比，在一定的转矩调速时，若,不变，那么从定子送到转子的功率是不变的，要使转速降低，通常增大转子回路的电阻，使之产生损耗，即：,低效调速,二、高效调速与低效调速,P,2,r,T,T(1-s,）,p,m,sp,m,SP,m,转差功率，消耗在转子电阻上的功率，显然，改变,S,的调速是耗能调速,称为低效调速,.,二、高效调速与低效调速,改变,n,p,f,是一种改变旋转磁场同步速度的 方法，是不耗能的调速,因,S,未变，输出功率不增加，即,P,2,r,T,T(1-s),P,m,(1-S),损耗未增加是高效调速的方法,.,高效调速,三、调速的主要指标,一般,V/f,控制变频器,D 10 1 : 10,矢量控制变频器,D 100 1 : 100,伺服器,1:1000 1:10000,调速比：,调速比,三、调速的主要指标,三、调速的主要指标,不同生产机械的调速比：,车床,20 120(,多挡齿轮变速,),龙门刨,10 40,铣床,20 30,造纸机,10 20,轧钢机,3 10,调速比,三、调速的主要指标,理想空载转速与加载到额定转速时速降 与空载转速之比的百分数,对大多数的调速方式来说，机械特性越硬，则负载变化时速度变化越小，工作越稳定,低速纸机要求静态精度,0.5,以内,中高速纸机要求静态精度,0.1,0.01,静态调速精度,（调速相对稳定性）,静态调速精度：,三、调速的主要指标,动态精度：当负载突然增减时，系统的转速能快速恢复的时间,V/,控制数百,ms,矢量控制数十,ms,直接转矩控制,10ms,以内,动态调速精度,三、调速的主要指标,越接近于,1,平滑度越好。,生产机械的调速级数由生产加工要求而定,:,普通机床级,龙门刨床 接近无级,变频器为无级调速，平滑性好，数字量调节,模拟量调节 。,平滑性,用相邻两级的转速（线速度）之比来表示，平滑系数,三、调速的主要指标,投资回收率,经济性,故障率，寿命,效率,四、调速的意义,生产工艺要求,四、调速的意义,提高功效,节能,第二部分 变频器调速节能技术,我国的能源利用的基本特点,变频调速节能技术是电动机运行的最佳节能技术,变频器节能应用实例,第二部分 变频器调速节能技术,一,概述：,中国经济在过去的,20,年得到了快速的发展，改革开放激活了国内市场经济，使中国经济持续,20,年增长，从,1991,年到,2001,年，中国,GDP,增长都在,7,以上，,10,年时间中国经济规模翻了,2,翻。,2001,年，中国加入,WTO,，中国迅速融入全球经济体系，为中国经济增长带来了新的增长动力，,2002,年至,2006,年,GDP,增长连年超过,9,，,2007,年第一季度甚至可能超过,11%,。,中国经济规模的迅速增长开始暴露出许多问题：,GDP,增长主要依赖固定资产投资，而目前的投资方向侧重于重化工行业，投资效率低下；能耗和物耗太高，国内资源消耗太快；基础原料依赖进口，而产品依赖于出口；环境状况恶化，环保投入不足。这些问题将会限制中国经济的,一,概述：,可持续,发展。,为了保障中国经济的长期可持续发展，中国的“十一五”计划提出来一个重要目标，单位,GDP,能耗降低,20%,，即每年降低单位,GDP,能耗,4%,。这个目标是相对保守的，在,2004,年，中国单位,GDP,的能耗是日本的,7,倍、美国的,6,倍，甚至是印度的,2,8,倍，相对而言中国的能源效率还是较低的，有很大的上升空间。在,2006,年，中国扭转了单位,GDP,能耗持续上升的局面，下降,1.2%,，但是没有达到预期计划下降的,4%,目标。,能耗过高的原因,:,我们从能源的开采，传输、转化、运用以及新能源的使用的各个环节来研究中国能源使用状况，上面的,GDP,单位能耗数据主要表明了能源传输、,转化运用效率，实际上能源效率还包括其他环节的效率。,产业结构中重化工偏高是造成中国单位,GDP,能耗过高的原因之一。,2005,年中国第一产业、第二产业和第三产业,GDP,贡献率分别为,12.6,、,47.5,和,39.9,，而能耗分别为,3.6,、,72.1,和,24.3,，万元,GDP,能耗分别为,0.346,、,1.852,、,0.743,吨标准煤（数据来源：国家统计局）。从上面的数据可以看出，第二产业的能耗明显高于其他行业，中国第二产业在,GDP,中还占,47.5,的比例，而美国和日本第二产业占,GDP,的比例只有,25,和,30,。按照目前的能源使用效率计算，如果中国的第二产业比重下降到,40,，单位能耗就能够下降,7,，也就是说，以,2005,年的能源,效率计算，第二产业的比重每下降,1,个百分点，单位,GDP,能。,耗就可以下降,0.91%,。,中国一次能源结构也是中国单位,GDP,能耗上升的重要原因。,2005,年中国的一次能源结构中煤炭所占的比重为,68.9,，原油,21,、天然气,2.9,、水电、核电、风电,7.2,，与之对应的是，美国这,4,类能源的比重分别为,24,、,39,、,26,、,11,。从能源转化效率来看，煤炭最低、电最高。按照目前的能源使用效率，煤炭的比重每下降一个百分点，中国的单位,GDP,能耗能减少,0.82,。,能源转化效率低是中国能耗高的重要原因之一。,2005,年,中国电力工业全国平均供电煤耗为,374g/kWh,生产厂用电率为,5.95%,电网综合线损率为,7.18%,与国外先进水平,相比差距甚大。如日本东京电力公司,1999,年的供电煤耗为,320 g/kWh,厂用电率为,4%,；法国电力公司,1999,年的供电煤耗为,331.6 g/kWh,厂用电率为,4.47%,；德国巴伐利亚电力公司,1999,年的供电煤耗为,332.1g/kWh,厂用电率为,5.42%,（含脱硫装置用电）。美国、日本和德国,2000,年的电网综合线损率分别为,6.0%,、,3.89%,、,4.6%,，意大利,EVEL 2004,年的综合线损率为,3.0%,。生产装置的落后是造成这种情况的主要原因，目前我国大机组、高参数（超临界、超超临界）机组的比重还较低。,中国单位,GDP,能耗高最主要的原因是能源利用率低。例如，中国粗钢能耗为,830Kg,标准煤,/T,而日本仅为,680kg,标准煤,/T,，中国能耗高,22,；中国大型合成氨,(,30,万吨装置,),的标准能耗为,1400kg,标准煤,/T,，而美国为,970kg,标准煤,/T,中国的小装置能耗甚至高达,1800kg,标准煤,/T,，平均水平也达到了,1,700kg,标准煤,/T,，比美国高出,75,。造成这种情况的主要原因在于装置规模小、工艺落后和能源回收利用比例低。,从数字来看，降低第二产业在国民经济中的比重就能够有效的降低中国单位,GDP,能耗指标。 但是，对于如此巨大的产业规模，产业结构的调整是非常困难的，而且是长期的的任务。,目前中国的产业结构状况是经济发展必然要经历的阶段，这种产业结构比例还将保持相当长的一段时间，只有中国基础工业成熟，生活水平提升，基础设施水平达到较,高的水平之后，服务业充分发展，产业结构重心才能倾向服务业。从中国产业、人口、劳动力资源结构等方面来看，近期接近美国或者日本的产业结构比例是不现实的。,产业结构的调整需要国家政策的引导，限制重化工业，鼓励第三产业。,总体上来看近期不可能由产业结构的调整而带来明显的单位,GDP,能耗指标的下降。要实现,4,的单位能耗下降需要在更多的方面努力。其中电气传动中的节能是重要的方面。,二,变频调速节能技术是电动机运行的最佳节能技术,据统计，全国用电量的,60%,左右是通过电机来消耗的，由于考虑过载，重载启动，系统安全等因素，系统设计时电动机选型都留有一定的余量，高效的电动经常处在低效状态下运行，能源使用的不合理，浪费严重。采用变频调速技术可使电动机回到高效运行状态，具有非常大的节能效果。,（一）,高效调速,:,变频调速是高效的调速方式。,变频器效率,95%96%,，且不随转速的改变而改变；转速越低，节能越显著。其他调速方式，如电磁调速和液力,二,变频调速节能技术是电动机运行的最佳节能技术,偶合器调速的效率与转速的变化成正比，转速越低，效率越低，耗能越大。,实际生产中，电动机的负载是千差万别的，,负载的,机械特性不同，,调速节能的效果也不一样。对于恒转矩负载,电磁调速和液力偶合器调速的效率与转速的变化成正比，损耗功率成比例增加；对平方转矩机械特性负载，转差离合器或液力偶合器损耗功率等于 。变频器调速的损耗功率为 ，由此可见，转差离合器或液力偶合器损耗功率比变频器损耗功率大得多。从目前的技术条件看，没有比变频调速节能更好的节能效果。,（二）,电动机的调压节电,1,电动机的效率：,异步电动机的效率都是负载率的函数，效率表示电机运行时有功功率的利用率，为输出功率与输入功率之比，即：,式中： 时的效率,时的输入功率,(kw),(kw),由上式可见，对于一定的负载，当电机的输出功率为,一定时，电机的效率与总损有关，总损耗大，则效率低；反之效率高。电机总损耗有两部分组成：即固定损耗和可变损耗，固定损耗不随电机的负载而变，可用电机的空载输入功率近似表示，可变损耗与电机负载率的平方成正比。,2,、,电机的损耗分析,异步电机在运行时的总损耗一般分为四类,（,1,）基本铜耗,基本铜耗包括定子铜耗 和转子铜耗,（,2,）基本铁心损耗,交变磁通在电机铁心中产生的磁滞和涡流损失,（,3,）机械摩擦损耗,机械摩擦损耗 包括通风系统损耗,P,V,和轴承摩擦损耗,P,T,（,4,）杂散损耗,漏磁场在金属构件中产生的涡流损耗，气隙中的高次谐波磁场在定转子铁心和导体中引起的损耗，统称为杂散损耗。此类损耗与电流的平方成正比，随负载的变化而变化。,对于,15KW,电动机上述各种损耗在总损耗中所占的比例是基本铜耗,30%,50%,；基本铁心损耗,20%,；机械摩擦损耗,20%,35%,；杂散损耗,10%,15%,。电动机运行时这些损耗中机械摩擦损耗是基本不变化的。用提高电动机的效率方法来,节能显然不现实。,总损耗,铁损,铜损，杂散损耗,图,1,电动机供电电压与损耗的关系,铁损,例,1,：计算球磨机变频调速改造后调压节能量，由,GB12497,三相异步电动机经济运行,强制性国家标准实施监督指南中的计算公式，且已知：,=90kw,，,0.935,，,=4.78KW,，,=0.6,，,K=0.25,（,4,极电机），于是,=,则当电机的端电压,U=380*0.75=285V,时，有最佳的节电效果。,计算节约的有功功率：,=,=-0.41+0.68=0.27(kw),陶瓷厂的球磨机，料筒内加料,16T18T,，在工作转速,16r/min,18rmin,下运转,8,小时，料的细度就达到工艺要求，出料后然后再加料，重复上述过程。一般来说，对不同的厂家和球磨的原料不同,球磨机的性能参数也有一定的差别，如发电厂磨煤使用的,MTZ3570,球磨机，料筒有效内径,3500mm,，筒体长度,7000mm,，工作转速,17.3r/min,，电机功率,1120kw(6kv),。球磨机的电气传动方式为，三相交流鼠笼异步电机,液力偶合器,齿轮减速器,皮带轮减速器，或三相交流鼠笼异步电机,齿轮减速器,皮带轮减速器，一般球磨机的料筒作为了减速器的皮带轮使用。,一、球磨机的临界转速和最佳工作转速,球磨机的转速直接影响到钢球和物料的运动状况及物料的磨制过程。在不同的转速下，筒体内的钢球和物料的运动状况如图,1,所示。,图,1,筒体内的钢球和物料的运动状况,效率最高时的工作转速成为最佳工作转速,n,ZJ,。球磨机的临界转速为：,式中：,D,筒体内径,最佳工作转速为：,(r/min),实际运行表明，最佳工作转速与钢球的直径及其装载量、护甲形状、钢球与护甲之间的摩檫系数等因素有关。一般最佳工作转速通常为,，可见转速还是有一定的可调范围，只不过可调范围不大。实际上，如上所述的陶瓷厂的球磨机，料筒转速的变动范围在,16r/min18r/min,之间。可调速范围,011%,。球磨机为恒转矩负载机械，电机输出的轴功率,P,Z,即：,采用变频调速理论上节能的幅度在,011%,之间。,1,风机,泵类平方转矩负载的变频调速节能,风机,泵类通用设备的用电占电动机用电的,50%,左右,那就意味着占全国用电量的,30%,。采用电动机变频调速来调节流量，比用挡板,阀门之类来调节，可节电,20%,50%,，如果平均按,30%,计算，节省的电量为全国总用电量的,9%,，这将产生巨大的社会效益和经济效益。,由于大量的风机,泵类设备陈旧，运行效率低，耗电量过大，设计过程过多考虑建设前后长期工艺要求的差异，使裕量过大。如火电设计规程,SDJ-79,规定，燃煤锅炉的鼓风机,引风机的风量裕度分别为,5%,和,510%,，风压裕度为,10%,和,10%15%,，设计过程中很难计算管网的阻力，,考虑长期运行过程中可能发生的各种问题，通常总把系统的最大风量和风压裕量作为选型的依据，但风机的系列是有限的，往往选不到合适的风机型号就往上靠，,20%30%,的比较常见。生产中实际操作时，常用阀门、挡板进行节流调节，增加了,1,风机,泵类平方转矩负载的变频调速节能,管路的阻尼，电机仍旧以额定速度运行，这时能量消耗较大。如果用变频器对风机,泵类设备进行调速控制，不需要再用阀门、挡板进行节流调节，将它们开到最大，管路阻尼最小，能耗也大为减少,节能量可用,GB12497,三相异步电动机经济运行,强制性国家标准实施监督指南中的计算公式，即：,离心泵和风机应用理论依据,流量基本与转速成正比,压力,/,压头,/,杨程基本与转速平方成正比,输入功率基本与流量立方成正比,对风机、泵类，采用挡板调节流量对应电机输入功率,P,L,与流量,Q,的关系,式中：,Pe,额定流量时电机输入功率,kW,Q,N,额定流量,若流量的调节范围（,0.51,）,Q,N,，则调节电率为：,例：有一电机,4,极,Pe=315kW,，驱动风机，风机的实际风量,Q,与额定风量之比,Q/QN,为,0.8,，现采用变频器调速，求电率。,节电率,36%,。,2.,恒转矩类负载的调速节能,对恒转矩类负载，有 ，电机的输入功率与转速的一次方成正比。,2.,恒转矩类负载的调速节能,采用变频调速后节省的功率可用下式计算,节电率：,节省的功率与调速前后的速差成正比，速差越大，节能越显著。,恒转矩负载变频调速一般都用于满足工艺需要的调速，不用变频调速就得采用其他方式调速，如调压调速,绕线式电机转子串电阻调速,电磁调速等。由于这些调速方式是低效的调速，使用变频调速后，可节省因调速消,耗的转差功率，有时节能率也是很可观的。,例如在水泥厂采用变频调速的方法取代电磁调速，经过多个厂家的应用结果表明，平均节能量左右、为什么对电磁调速进行变频改造会有如此大的节能效果呢，因为电磁调速方法是的一种耗能的低效调速方法。,3,、电磁调速系统,电磁调速系统由鼠笼异步电机、转差离合器、测速电机和控制装置组成，通过改变转差离合器的激磁电流来实现实现调速。,转差离合器的本身的损耗是由主动部分的风阻,磨擦损耗及从动部分的机械磨擦损耗所产生的。如果考虑这些,3,、电磁调速系统,电磁调速电机,式中：,T,2,转差离合器,的输出转矩,n,2,-,转差离合器的,输出轴转速,损耗与转差离合器的激磁功率相平衡，且忽略不计的话，转差离合器的输入,输出功率可由下式计算：,电动机轴输出功率,P,1,=T,1,n,1,（,1,）,式中：,T,1,电,动机的输出转矩,n,1,-,电,动机的输出轴转速,转差离合器轴输出功率,P,2,=T,2,n,2,（,2,）,于是可得：,（,5,）,其效率正比于输出转速，,输出最大转速时其效率理论值为,85%,。,转差率可又下式计算：,（,4,）,（,3,）,电动机的输出功率，即为转差离合器的输入功率。 对于恒转矩负载，,T= T,1,= T,2,=,常数，所以，转差离合器的效率 ：,损耗功率公式（,6,）可以清楚看到，电磁调速电机的转速越低，浪费能源越大，然而工作机械的转速通常在,电磁调速电机为鼠笼式电机，由于输入功率和转矩均保持不变，鼠笼式电机的功率基本保持不变。损耗以有功的形式表达出来，损耗功率通过转差离合器涡流发热并由电枢上的风叶散发出去。,（,6,）,可见在恒转负载下，转差离合器的效率正比于输出转速。当转速下降时，输出功率成比例下降，而输入功率基本保持不变，此时损耗功率,P,h,与转差损耗成正比增加，,即：,左右运行，因此改用变频调速的方式会有的节能效果。,4,液力,偶,合器调速系统,液力偶合器是通过控制工作腔内工作油液的动量矩变化，来传递电动机能量，电动机通过液力偶合器的输入轴拖动其主动工作轮，对工作油进行加速，被加速的工作油再带动液力偶合器的从动工作涡轮，把能量传递到输出轴和负载。液力偶合器有调速型和限矩型之分，前者用于电气传动的调速，后者用于电机的起动。系统中的液力偶合,器在电机起动时起缓冲作用，,液力偶合器的,效率与电磁调速器的计算方式相同,，,计算的公式为：,4,液力,偶,合器调速系统,5,绕线式电机串电阻调速系统,绕线式电机最常用改变转子电路的串接电阻的方法调,5,绕线式电机串电阻调速系统,（,8,）,其效率正比于输出转速，,输出最大转速时其效率理论值为,95%,。当转速下降时，输出功率成比例下降，而输入功率保持不变，此时损耗功率,P,h,与转差损耗成正比增加，即：,（,7,）,（,9,）,（,10,）,（,11,）,速，随着转子串接电阻的增大，不但可以方便地改变电机的正向转速，在位能负载时，还可使电机返向旋转和改变电机的反向转速。,对于绕线式电机，无论在起动,制动还是调速中，采用转子串电阻方式均会带来电能损耗。这种损耗随着转速的降低，转差率,S,的增大而增大，另外，随着串接电阻的增大，机械特性变软，难以达到调速的静态指标。,绕线式电机的功率关系为：,若,S=0.5,电磁功率有一半消耗在转子电阻上，调速系统效率低于,50%,。,三,变频调速节能与系统功率因数的关系,式中：,用电度表进行计量检测电机实际消耗的电量时，电度表,（,12,）,三,变频调速节能与系统功率因数的关系,：,前已假定电动机系统在使用变频器调速前后的功率因数基本相同，这样在计算节能时可不考虑系统功率因数的影响。实际上，在变频器投入前后，其功率因数可能是不同的，因此，计算的节能量是否考虑变频器调速前后的功率因数的变化呢？,正弦电路中，功率因数是由电压,U,与电流,I,之间的相位角差决定的。在此情况下，功率因数常用,P,表示。电路中的有功功率,P,就是其平均功率，即：,测量的就是电动机系统消耗的有功功率。若原电动机系统的功率因数较低，在使用变频器后以,50Hz,频率恒速运行，这时功率因数有所提高。功率因数提高后，电动机的运行状态并没有改变，电动机消耗的有功功率和无功功率也没有改变。无功能量在变频器中的滤波电容与电动机之间进行交换，因此变频器实际输入电流减小，从而减小了电网与变频器之间的线损和供电变压器的铜耗，同时减小了无功电流上串电网。因此计算节能时，应考虑提高功率因数后的节能,。,（,13,）,配电系统电流下降率和配电系统损耗下降率都是对单台电动机使用变频器前后的电流和线路损耗而言，不是指配电系统电流和损耗的实际变化。,式中：,-,变频器投入前电动机运行的功率因,数,-,变频器投入后电动机运行的功率因,数,配电系统下降的损耗,（,14,）,式中：,对应于实测的电动机线电流,I,求得的负载率。,对应于实测的电动机线电流,I,求得的效率。,（,15,）,下面举一个典型的事例。,例,2,：有一台压料机，电机功率,200Kw,，安装在离配电房,100,多米的地方，计量仪表电压表,电流表和有功电度表均在配电房。工频时电机空载工作电流,192A,；加载时，电机工作电压,356V,电流,231A,。由于负载较轻，导致电动机的负载率和效率都较低。这时电动机的功率因数可由下式计算：,电动机的线路损耗下降率为,79.6%,。由于输电电路较长且线径较细，节能非常显著。,实际上这是一个补偿功率因数节能的实例，如果仅进行无功补偿，只需是用电容对电机进行无功就地补偿，但如果电机需要调速控制，采用变频器后即可达到调速，又可以实现无功就地补偿。,由,(14),式计算,实测功率因数,一般情况下，压料机不需调速，接入变频器后仍以,50Hz,的频率运行，这时实测功率因数为,。,由（,14,）式,变频器用于密炼机,开炼机，实际的输出电流已经降低较大的幅度，但节电率有限。,1,变频器使用的负载为恒转矩特性的负载，其使用频率仅下降,2-5Hz,，由式,电动机的输入功率下降,4%-10%,，在变频器的运行过程中，变频器本身要消耗,5%,的能量，二者对消后节能率有限，甚至就没有节能也是可能的。,例,2,：浙江海利德公司森兰变频器运行状况,用电度表进行计量检测实际的节能量时，电度表测量的就是电动机系统消耗的有功功率。若原,电动机,系统的功率因数较低，在使用变频器后以,50Hz,频率恒速运行，这时功率因数有所提高。功率因数提高后，电动机的运行状态并没有改变，电动机消耗的有功功率和无功功率也没有改变。变频器中的滤波电容与电动机进行无功能量的交换，因此变频器实际输入电流减小，从而减小了电网与变频器之间,（,1,）,2,电流下降较大的幅度为什么仍不节能？,正弦电路中，功率因数是由电压,U,与电流,I,之间的相位角差决定的。在此情况下，功率因数常用表示。电路中的有功功率,P,就是其平均功率，即：,式中：,-,变频器投入前电机消耗的有功功率,变频器投入后电机消耗的有功功率,于是有：,一般，提高功率因数后，电机的端电压略有所升高，因此（,2,）式 中的值小于,1,，其电流,，,比,（,2,）,的线损和供电变压器的铜耗，同时减小了无功电流上串电网。根据功率因数提高后，电动机的运行状态并没有改变，电动机消耗的有功功率和无功功率也没有改变，可计算功率因数提高后电动机的工作电流：,减小的程度取决于电机运行原来的功率因数和提高后的功率因数的比值。若原来的功率因数比较低，投入变频器后，功率因数可以提高到,0.9,以上， 和 相差就比较大,.,功率,因数提高后，电动机的运行状态并没有改变，电动机消耗的有功功率也没有改变，因为调速的范围较小，尽管电机工作电流下降较大，节能量还是较少或没有节能是可以理解的。但是，配电系统的损耗下降了，配电系统损耗的下降率为：,配电系统的电流下降率和配电系统的损耗下降率都是对单台电动机补偿前后电流和损耗而言，不是指总的配电系,统电流和损耗的实际变化。,(3),第三部分,变频节能应用实例,第三部分,变频节能应用实例,变频器节能应用实例,1.,森兰,SB40,变频器在济南,裕兴化工总厂硫酸生产线,上的应用。,济南裕兴化工总厂是一家生产硫酸的大型企业,，用电量较大，,350KW,风机靠调节风道挡板控制送风量以适应生产负荷的变化。由于投建时风机选型较大，出现“大马拉小车”情况，部分电能被消耗在风道挡板上。改造为变频调速前后的对比,变频器节能应用实例,节省功率,324.5-215=109.5(KW),，节电率：,34.4%,，按每年工作,300,天计算，年节电,788400KWh,，经济效益十分显著。,2.,变频器在重庆某水泥厂的节能应用,中国铁道建筑总公司川东水泥厂,，,2,旋窑（,1,旋窑类似）窑尾排风机型号,Y4-73N022D,，额定流量,175000m,3,/h,，额定风压,1540Pa,，额定转速,580r/min,，配用拖动电机型号,JS12S-10 130KW,，电机为自耦减压起动方式，运行电流,125A,左右。根据该窑正常工况的测算，窑尾排风机实际排风量,110000m,3,/h,左右。显然窑尾排风机能力选型过大，额定风量及风压均大大超过生产的实际需要。正常生产运行,时,不得不通过大幅度关小窑尾进风口导流叶片的角度来调低风量，导流叶片的角度开度一般只有,25%,左右。,选用四川希望集团的森兰,BT40S,系列交流变频器为主，先后对旋窑窑头煤粉风机、窑尾排风机及料浆泵等设备进行了节能技术改造，取得了明显的技术及经济效益。,技改后各设备实现节电率见下表：,序号,设备名称,变频器功率,控制操作方式,实际运行节电率,1,1,窑头煤粉鼓风机,132KW,机旁远方控制,63.1%,2,1,窑尾排风机,132KW,机旁远方控制,65.2%,3,2,窑头煤粉鼓风机,132KW,机旁远方控制,64.4%,4,2,窑尾排风机,132KW,机旁远方控制,68.3%,5,旋窑窑尾料浆泵,110KW,机旁控制,待测,3,变频器在纺织,.,印染行业的应用,四川某印染厂，,化纤布在印染和后处理工艺中，都离不开热能和压缩空气，,热能：蒸气，漂染工艺的高温高压染色机，常温染色机等,导热油：烘干设备，后处理工艺的印花机，烘干机，拉幅机等,15T,燃煤锅炉，引风机,90KW,（,40Hz),，鼓风机,45KW (45Hz),，给水泵,30KW(40Hz),P=1MPa(0.50.7MPa),导热油燃煤锅炉，循环泵，,400,大卡，引风机,30KW,（,32Hz),，,鼓风机,15KW (45Hz),，油温,250260,度，,0.4MPa,满足日染,4050T,生产需要。,4,注塑机的变频节能改造,5,江油小溪坝神龙水泥厂,:,水泥立窑风机,200kw,，调进风口百叶窗的角度来调节风量。由于设计上留有余量，需要减小进风量，工艺的的变化也需要对风量进行相应调节。,采用变频调速后，将进风口进风量开导最大，调节变频奇的频率来调节进风量，节能在,40%,。,6,北川县建成木业有限公司,75kw,纤维运送风机，,30%,风机变频调速，除上述节电效果明显外，还具有如下,主要优点：,1,变频调速器技术成熟、体积小、重量轻、安装简单、操作方便、自保护功能完善、运行稳定、可靠性高、系统功率因数高。,2,无级平滑可调，调速范围广、精度高。由于电机和风机是降速运行，可明显减少风机叶轮、壳体及轴承的磨损，延长检修换件周期和设备使用寿命，节约运行维修费用。,3,由于变频调速器控制精度高和工作稳定，有利于稳定窑内的热工制度。,结论,:,通过以上对变频调速器应用的定性及定量分析，证明它的确是风机节能运行理想的调节控制装置，投资回收期短（头一年作投资回收，以后每创节电净效益）。我厂将进一步加强对风机、泵类、输送机械、传动调速设备进行有计划的节能技术改造，以取得更大的节电经济效益和综合技术经济效果。,谢谢,!,对于平方转矩特性负载，转矩表达式为：,(7),式中：,T,0,转,速等于零时的静力矩，而,T,C,当,转速等于最高额定转速时的静力矩值,N,0,转,差离合器的最高额定转速,输出功率为：,由,(7),(8),式可知，在平方转矩负载下转差离合器的转矩与转速的二次方成正比，而功率与转速的三次方成正比。于是：,（,8,）,（,9,）,其中：,P,1,速,度为,n,1,时的电机轴输出功率，即为转差,离合器的输入功率。,P,2,速,度为,n,2,(,转差率为,),时的转差离合器轴输,出功率。,上式又可为：,转差离合器的功率损耗为,（,10,）,(11),由,(6),，,(11),式可见，转差离合器的功率损耗，恒转矩负载比平方转矩负载的损耗要大一些。,对任何电动机负载，能够产生节能条件是额定速（,50Hz,）以下的调速。可以设想，如果有一种设备的电动机在工频（,50Hz,）运行，装上变频器后仍然是在,50Hz,运行，这时应该是不节能的。但是，如果负载率较低，比如低于,50%,，这时电动机的效率也很低，用变频器的“节能运行”功能可实现调压节电，以提高电动机的效率，此方法可节省较少的电能，节能率也仅限于,2%3%,以内。,