变频器在开封某风机泵上的应用

引言：
    风机、泵*为一种常见的负载类型，已经广泛应用于各个行业的各种场合。目前国家提倡节能减排，风机、泵类负载是变频节能改造节电率*明显的类型。目前，在此类负载场合变频器已广泛应用。
右图为泵（风机）扬程流量特性曲线（H-Q）图。在阀门控制的方式下，当系统流量从Qmax减少到Q1时，必须相应地关小阀门。这时，阀门的阻力变大，流体的节流损失增加，流道的阻力线从A0到A。
 泵（或风机）运行的工况点，从b点移到c点，扬程从H0上升到H2，而实际需要的工况点为d点。
根据泵（风机）的功率计算工式：

P＝ρgQH/1000η  式中：
P—水泵使用工况轴功率（KW）
ρ—输出介质的密度（kg/m3）
Q—使用工况点的流量（m3/s）
g—动力加速度（m/s2）
η—使用工况点泵的效率。
可求出运行在c点和d点泵的轴功率分别为：
Pc＝PgQ1H2/1000η;  Pd＝PgQ1H1/1000η;
两者之差为ΔP＝Pc-Pd＝PgQ(H2-H1)/1000η
 上式说明，用阀门控制流量时，有ΔP的功率被损耗浪费掉了。而且，随着阀门不断关小，这个损耗还要增加。
 用变频调速控制时，当流量从Qmax减少到Q，由于阀门的开度没有变化，管网的阻力曲线不变，泵的特性曲线随转速由n0变化到n1。泵（风机）运行的工况点，则从b点移到d点，扬程从H0下降到H1，而用转速控制时，根据流量Q，扬程H，功率P和转速N之间的关系：
Q1/Q2＝n1/n2; H1/H2＝(n1/n2)2; P1/P2＝(n1/n2)3
可知：流量Q与转速N的一次方成正比；扬程H与与转速N成平方比；而功率P与转速N成立方比，若转速下降20%，则轴功率对应下降49%，由此可见，采用变频调速可以大幅降低电机的电耗，节省能源，降低企业成本。 
以北方集中供热场合来说明风机泵上的变频器应用：
集中供热系统主要由锅炉制造热水热气，一次网通过热水循环将热水送到各个换热站二次网，二次网通过个换热站经循环泵送给各使用户，热水通过流经暖气片将热量散发到房间内的空气中，从而进行了热交换，经过了热交换的水又返回锅炉水箱中，从而达到了循环制热的目的。
如下图所示：

 
系统要求：
*有4台锅炉控制及循环、补水系统
*每台锅炉有鼓风、引风系统
*自动及部分单台控制
*能部分检修及部分不间断工作
*DCS控制系统
系统部分控制线路图如下：
 
鼓风机、引风机、循环泵等变频器均由DCS系统给出指令控制：
以引风机530KW变频器为例
RUN----COM  变频器启动/停止信号  
RST-----COM  变频器故障复位
Y3-------COM  变频器运行状态反馈
IS--------GND  变频器频率信号给定  4---20mA
M1-------GND  输出频率反馈至DCS  4---20mA
AM+-----AM-  电流反馈至DCS      4---20mA
A---------C     故障报警
采用此类控制的供热系统：
1）节能效果明显
2）实现了软启动，电机启动电流大幅下降，避免了电机启动时对电网的冲击
3）设备运行平稳，消除了启动和停机时的水锤效应
4）实现了全自动控制，提高了电气自动化水平，运行安全可靠
节能分析：
以一台引风机53KW变频器节能分析，平时日供风量按80%Qn计算，空载损耗按0.1（Yo≈cosnt）
工频全速运转时：Pp=Pn-Pk=530KW-0.1*530KW=477KW
变频运行时：Pb=Pk+K3*Pn=53KW+0.83*530KW=324.36KW
节约功率：Pj=Pp-Pb=477KW-324.36KW=152.64KW
节电率为：Pj/Pp=（152.64KW/477KW）*100%=32%