變頻調速技術在風機、泵類應用中的節能分析
    一、在工業生產和產品加工制造業中，風機、泵類設備應用范圍廣泛；其電能消耗和諸如閥門、擋板相關設備的節流損失以及維護、維修費用占到生產成本的7%~25%，是一筆不小的生產費用開支。隨著經濟改革的不斷深入，市場競爭的不斷加��；節能降耗業已成為降低生產成本、提高產品質量的重要手段之一。

    二、通常在工業生產、產品加工制造業中風機設備主要用于鍋爐燃燒系統、烘干系統、冷卻系統、通風系統等場合，根據生產需要對爐膛壓力、風速、風量、溫度等指標進行控制和調節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風門、擋板開度的大小來調整受控對象。這樣，不論生產的需求大小，風機都要全速運轉，而運行工況的變化則使得能量以風門、擋板的節流損失消耗掉了。在生產過程中，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。從而導致生產成本增加，設備使用壽命縮短，設備維護、維修費用高居不下。泵類設備在生產領域同樣有著廣闊的應用空間，提水泵站、水池儲罐給排系統、工業水（油）循環系統、熱交換系統均使用離心泵、軸流泵、齒輪泵、柱塞泵等設備。而且，根據不同的生產需求往往采用調整閥、回流閥、截止閥等節流設備進行流量、壓力、水位等信號的控制。這樣，不僅造成大量的能源浪費，管路、閥門等密封性能的破壞；還加速了泵腔、閥體的磨損和汽蝕，嚴重時損壞設備、影響生產、危及產品質量。

    風機、泵類設備多數采用異步電動機直接驅動的方式運行，存在啟動電流大、機械沖擊、電氣保護特性差等缺點。不僅影響設備使用壽命，而且當負載出現機械故障時不能瞬間動作保護設備，時常出現泵損壞同時電機也被燒毀的現象。近年來，出于節能的迫切需要和對產品質量不斷提高的要求，加之采用變頻調速器（簡稱變頻器）易操作、免維護、控制精度高，并可以實現高功能化等特點；因而采用變頻器驅動的方案開始逐步取代風門、擋板、閥門的控制方案。

    三、節能計算：對于風機、泵類設備采用變頻調速后的節能效果，通常采用以下兩種方式進行計算：1、根據已知風機、泵類在不同控制方式下的流量－負載關系曲線和現場運行的負荷變化情況進行計算。以一臺IS150-125-400型離心泵為例，額定流量200.16m3/h，揚程50m；配備Y225M-4型電動機，額定功率45kW。泵在閥門調節和轉速調節時的流量－負載曲線如下圖示。

    根據運行要求，水泵連續24小時運行，其中每天11小時運行在90%負荷，13小時運行在50%負荷；全年運行時間在300天。則每年的節電量為：W1=45×11×（100%－69%）×300=46035kW•h W2=45×13×（95%－20%）×300 =131625kW•h W = W1＋W2=46035＋131625=177660kW•h 每度電按0.5元計算，則每年可節約電費8.883萬元。2、根據風機、泵類平方轉矩負載關系式：P / P0=（n / n0）3計算，式中為P0額定轉速n0時的功率；P為轉速n時的功率。以一臺工業鍋爐使用的22 kW鼓風機為例。

   運行工況仍以 24小時連續運行，其中每天11小時運行在90%負荷（頻率按46Hz計算,擋板調節時電機功耗按98%計算），13小時運行在50%負荷（頻率按20Hz計算，擋板調節時電機功耗按70%計算）；全年運行時間在300天為計算依據。則變頻調速時每年的節電量為：W1=22×11×[1－（46/50）3]×300=16067kW•h W2=22×13×[1－（20/50）3]×300=80309kW•h Wb = W1＋W2=16067＋80309=96376 kW•h 擋板開度時的節電量為：W1=22×（1－98%）×11×300=1452kW•h W2=22×（1－70%）×11×300=21780kW•h Wd = W1＋W2=1452＋21780=23232 kW•h相比較節電量為：W= Wb－Wd=96376－23232=73144 kW•h
　　每度電按0.5元計算，則采用變頻調速每年可節約電費3.657萬元。某工廠離心式水泵參數為：離心泵型號6SA-8，額定流量53. 5 L/s，揚程50m；所配電機Y200L2-2型37 kW。對水泵進行閥門節流控制和電機調速控制情況下的實測數據記錄如下：流 量L/s 時 間（h） 消耗電網輸出的電能（kW•h）

閥門節流調節 電機變頻調速 47 2 33.2×2=66.4 28.39×2=56.8 40 8 30×8=240 21.16×8=169.330 4 27×4=108 13.88×4=55.5 20 10 23.9×10=239 9.67×10=96.7合計 24 653.4 378.3 相比之下，在一天內變頻調速可比閥門節流控制節省275.1 kW•h的電量，節電率達42.1%。

    四、風機、泵類等設備采用變頻調速技術實現節能運行是我國節能的一項重點推廣技術，受到國家政府的普遍重視，《中華人民共和國節約能源法》第39條就把它列為通用技術加以推廣。實踐證明，變頻器用于風機、泵類設備驅動控制場合取得了顯著的節電效果，是一種理想的調速控制方式。既提高了設備效率，又滿足了生產工藝要求，并且因此而大大減少了設備維護、維修費用，還降低了停產周期。直接和間接經濟效益十分明顯，設備一次性投資通�？梢栽�9個月到16個月的生產中全部收回。

大型建筑物中央空調節能的兩種有效途徑
　  一、中央空調系統的節能措施與辦法除了傳統的加強調試運行管理外，還應該充分利用現在的變頻節能新技術來加以解決。
　　建筑物的中央空調系統設備負荷通常都是按照最大負荷來設計計算和配置的，一般都有 1.5 倍左右的使用余量。實際上最大使用時間往往是很少，每年大約不超過一個月。但是中央空調的大量風機，水泵等運行設備都是在 50Hz 標準電源下運轉，也就是在滿負荷下工作，使整個系統處于能源利用率較低的高速運轉狀態。不但浪費大量電能，而且還帶來設備磨損，縮短壽命等一系列問題。傳統的辦法是對風機水泵直接配置變頻裝置，但是簡單的變頻調速處理往往節電有限，并有可能影響系統的正常安全工作。
　　如果在中央空調節能運行上應用模糊控制理論與變頻技術相接合的智能化成套技術設備后,它能根據中央空調的末端負荷的變化和空調主機的運行狀況自動對冷熱水泵、冷卻水泵、冷卻塔風機等常規設備實施實時優化控制，使得系統水流量隨空調負荷而同步變化。在保證使用要求前提下，達到降低電耗的目的。
　　該成套設備的核心技術是變流量控制器，通過各類傳感器建立的數據庫和已設計的模糊控制運行模型，運用模糊運算規則，最終達到智能模糊控制的目的。各個獨立的子系統，在各種變化的負荷條件下，變流量運行均能保證處于最佳節能工作狀態。
　　該套系統設備安裝測試后，對于一般中央空調，水，風，主機等系統平均節電可達 30％-50％。
　　二、中央空調節能方法的另一重要途徑就是盡可能提高系統設備的熱交換效率。盡可能提高改善各部位換熱設備的傳熱系數(如主機冷凝器蒸發器、風機盤管和冷卻塔等熱交換設備)。
　　中央空調系統大部分都以水為介質，循環運行實現熱量的傳遞。其中水質的處理好壞對能耗的變化極為敏感，影響較大。因為水中的各種鹽類沉淀會造成兩個后果：即造成設備管道大量結垢和不斷產生金屬材料的腐蝕。
　　水處理方法是通過加藥進行化學處理�；瘜W處理投藥的品種很多，如阻垢劑、分散劑、穩定劑、保護劑，緩蝕劑等。加藥的方法分為人工或自動兩大類。
　　水質處理的節能效果是十分顯著的，中央空調系統管道設備的傳熱系數可以穩定的保持在設計參數范圍之中。如果中央空調運行使用五年以后，其節能效果仍可達 10%-20％左右。當前，上述兩種中央空調新技術，正在大型建筑中逐步推廣，特別是老酒店、商住大廈中央空調系統更應該盡早地做節能改造。