變頻調(diào)速在水泵調(diào)速節(jié)能中的應用
根據(jù)我國水泵、風機負載應用變頻調(diào)速的實踐經(jīng)驗，為了合理有效地應用變頻調(diào)速技術(shù)，國家標準GB/T21056-2007《風機、泵類負載變頻調(diào)速節(jié)電傳動系統(tǒng)及其應用技術(shù)條件》中規(guī)定了技術(shù)要求和應用條件。
1、泵類、風機的運行工況點偏離高效區(qū)。
2、壓力、流量變化幅度較大，運行時間長的系統(tǒng)。
(1)中低流量變化類型的風機、泵類負載機全流量間歇類型的風機、泵類負載運行工況點應符合下列要求：
流量變化幅度不小于30%、變化工況時間率不小于40%、年總運行時間不小于3000h。
流量變化幅度不小于20%、變化工況時間率不小于30%、年總運行時間不小于4000h。
流量變化幅度不小于10%、變化工況時間率不小于30%、年總運行時間不小于5000h。
(2)流量在額定流量的90%以上變化時，風機、泵類負載不宜用變頻調(diào)速裝置。
(3)使用擋板、閥門截流以及普通分流等方法調(diào)節(jié)流量的系統(tǒng)。變頻器用于水泵的調(diào)速節(jié)能時，其容量Pv可按下列公式計算確定：
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或
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式中：n1，nn為電動機變頻式最高轉(zhuǎn)速及電動機本身的額定轉(zhuǎn)速；
Pv，Pn為轉(zhuǎn)速為n及nn時泵或風機的軸功率；
ηd，ηv為電動機及變頻裝置在電動機轉(zhuǎn)速為nn時的效率。
從式中(11-6)可以看出，變頻器電容量與電動機變頻時的最高轉(zhuǎn)速的三次方成正比。因此，若選擇較低的電動機變頻式的最高轉(zhuǎn)速值，則可以大大降低變頻器的容量，從而可以大大降低變頻器的初投資。如若選定電動機變頻時的最高轉(zhuǎn)速為電動機額定轉(zhuǎn)速的80%，在電動機額定轉(zhuǎn)速的80%~100%時，由閥門或其他調(diào)節(jié)方式進行調(diào)節(jié)，則此時變頻器的容量指需要電動機變頻到100%額定轉(zhuǎn)速容量的0.8³=0.512倍就夠了。因此，在國外有些鍋爐送引風機采用變頻調(diào)速時，變頻調(diào)速的范圍只在電動機額定轉(zhuǎn)速的30%~80%內(nèi)進行；超過這一范圍，即在80%~100%時，有工頻電源供電，并采取入口導葉調(diào)節(jié)工況。
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圖11-8為典型的電流型、PWM型及電壓型變頻調(diào)速電動機的變頻器效率ηv、綜合效率ηz及電源功率因數(shù)速在水泵調(diào)速節(jié)能中的應用4.jpg){kind=small}
特性的實測值。
由于變頻調(diào)速在寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都具有較高的調(diào)速效率，對電動機及電源會此時種種不良影響。但若采用PWM(脈沖寬度調(diào)制)型變頻器或采用多重化技術(shù)的電流型變頻器，則這個問題可以得到大大改善。
由于變頻調(diào)速在寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都具有高的調(diào)速效率，所以是一種很有發(fā)展前途的調(diào)速方式。在國外一些先進國家，如德國、日本等，在泵的調(diào)節(jié)方面以普遍應用變頻調(diào)速，并已應用到火力發(fā)電廠的鍋爐給水泵的變速調(diào)節(jié)上。在國內(nèi)，目前已有多家企業(yè)生產(chǎn)中小型容量變頻調(diào)速裝置產(chǎn)品，如電機廠、天津電氣傳動設(shè)計研究所等。
由于當前變頻調(diào)速技術(shù)的日趨完善，其性能價格比的逐步提高，目前正在火力發(fā)電廠的中小型容量的泵和風機上逐步得到推廣和應用。