风机的节能改造

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在我国各行各业的各类机械与电气设备中与风机配套的电机约占全国电机装机量的60%，耗用电能约占全国发电总量的三分之一。特别值得一提的是，大多数风机在使用过程中都存在大马拉小车的现象，加之因生产、工艺等方面的变化，需要经常调节气体的流量、压力、温度等；许多单位仍然采用落后的调节挡风板或阀门开启度的方式来调节气体的流量、压力、温度等。这实际上是通过人为增加阻力的方式，并以浪费电能和金钱为代价来满足工艺和工况对气体流量调节的要求。这种落后的调节方式，不仅浪费了宝贵的能源，而且调节精度差，很难满足现代化工业生产及服务等方面的要求，负面效应十分严重。
随着近十几年变频技术的不断完善、发展。变频调速性能日趋完美，已被广泛应用于不同领域的交流调速。为企业带来了可观的经济效益，推动了工业生产的自动化进程。 变频节能原理： 1. 风机运行曲线 由图可以说明其节电原理：
图中，曲线（1）为风机在恒定转速n1下的风压一风量（H-Q）特性，曲线（2） 为管网风阻特性（风门全开）。曲线（4） 为变频运行特性（风门全开）
假设风机工作在A点效率最高，此时风压为H2，风量为Q1，轴功率N1与Q1、H2的乘积成正比，在图中可用面积AH2OQ1表示。如果生产工艺要求，风量需要从Q1减至Q2，这时用调节风门的方法相当于增加管网阻力，使管网阻力特性变到曲线（3），系统由原来的工况点A变到新的工况点B运行。从图中看出，风压反而增加，轴功率与面积BH1OQ2成正比。显然，轴功率下降不大。如果采用变频器调速控制方式，风机转速由n1降到 n2，根据风机参数的比例定律，画出在转速n2风量（Q-H）特性，如曲线（4）所示。可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，功率N3随着显著减少，用面积CH3OQ2表示。节省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面积BH1H3C表示。显然，节能的经济效果是十分明显的。 风机在不同频率下的节能率 从流体力学原理得知，风机风量与电机转速功率相关：风机的风量与风机（电机）的转速成正比，风机的风压与风机（电机）的转速的平方成正比，风机的轴功率等于风量与风压的乘积，故风机的轴功率与风机（电机）的转速的三次方成正比（即风机的轴功率与供电频率的三次方成正比）：请看风机定律
根据上述原理可知改变风机的转速就可改变风机的功率。
例如：将供电频率由50Hz降为45Hz，
则P45/P50=453/503=0.729，
即P45=0.729P50将供电频率由50 Hz降为40Hz，
则P40/P50=403/503=0.512，即P40=0.512P50 锅炉风机的变频节能改造： 锅炉的变频节能改造通常是指对锅炉风机的变频节能改造。
锅炉风机在设计时是按最大工况来考虑的，在实际使用中有很多时间风机都需要根据实际工况进行调节，传统的做法是用开关风门、阀门的方式进行调节，这种调节方式增大了供风系统的节流损失，在启动时还会有启动冲击电流，且对系统本身的调节也是阶段性的，调节速度缓慢，减少损失的能力很有限，也使整个系统工作在波动状态；而通过在锅炉风机上加装变频调速器(装置)则可一劳永逸的解决好这些问题，可使系统工作状态平缓稳定，并可通过变频节能收回投资。锅炉的变频改造方案一例如下：
锅炉风机的装机概况：2×75KW，1×55KW。
所有风机均采用一对一（即 一台变频器配一台电机）的配置 方式，保留原工频系统且与变频系统互为备用，一般情况下的调 节方式均为开环调节。
二、投资与节能：
变频节能系统（装置）在各类调速系统中使用时其节能效果对于单台设备可做到20-55%，在风机这类设备的一般应用的节能效果平均也可做到20-50%，在未受到其它因素的影响的情况下一般可取平均值，这些节能效果平均值是由实际应用中得到，权威性数据可由市场上公开出售的资料（书）查到；通过这些数据再进行一些简单的投资回收率的计算可知：变频节能系统（装置）的投资回收期一般为6-15个月（这是经验值也是权威数据）。

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在能源问题上国家提出“节约与开发并重”的方针，就是依靠技术进步，把节约能源以解决能源问题作为我过重要的技术经济政策。根据数据统计，我国工业所用的风机、水泵、压缩机的用电量占全国用电量的40%-50%，这些电动机大多数是在低的电能利用率下运行，只要将这些电动机电能利用率提高10%-15%，全能可节电大300亿KW以上。
工业风机的特性是在启动时电流对电网冲击极大，使得电网不稳定。工作的时候噪音也大，对现在的工作人员造成较大的影响。;风机常用的通过调节风门开度调节风量，这种常用的调节方式，虽然起到了调节风量的目的，但是通过调节阀门的开度来控制风量的大小，使风机长期处于高管阻运行状态下，这样大大增加了系统的管阻，使风机实际工作点远离了额定工作点，降低了系统的运行效率，电机的功率因数较低，存在一定的电能浪费现象。
那么，在工业设备节能改造中，如何对风机进行节能改造?下面来介绍一款中科宇杰的智能风机节电系统：
它是采用通过软启动+调速+节电模块+提高功率因素+无功补偿+滤谐波等功能实现的，是一个综合型的节电产品，能最高的节能效率。
(1)调速节电：通过北京中科宇杰节能设备的变频器调节电机在一个最佳转速运行，从而调节电机的功率，使电动机及设备运行始终保持在最佳的经济当量，达到电动机节电运行的目的。
(2)无功补偿节电：采用注入电流的补偿方式，即通过向系统注入与需要补偿的谐波和无功电流相等的电流来实现补偿的。控制器根据采样到的信号分析除需要补偿的谐波和无功电流分量，然后通过求解微分方程组控制 IGBT 的空间电压矢量 PWM 控制信号，使得IGBT 逆变桥的输出的电压作用在装置的连接电抗后恰好输出需要补偿的电 流，通过无功补偿可大大提高用电效率。
(3)改善电网供电品质节电：内置的瞬变过滤专用器件能对电网电路产生的瞬变、浪涌、尖峰等干扰杂波有效清除，对电压跌落、下陷、谐波等波形畸变有效矫正，从而有效提高电力品质，改善供电质量。
(4)轻载降压节电，降低线路损耗，提高用电系统的安全性,轻载降压，提高效率，且可维持转速恒定。
(5)软启动节电，通常感应电动机采用直接接入电网起动的方法，电动机的起动电流为额定时的5-7倍不仅损耗大，对电网冲击也大，机械磨损，振动都大，如果用变频调速起动，可以将起动电流限制到很小，如果满载起动，也只要比额定电流稍大就可以了，这样起动损耗大大降低，既不冲击电网，又不冲击机械。

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冷却塔风机是循环水系统的核心设备，就循环水设备管理情况看，无论是从设备的数量、维修工作量、耗电量等方面来讲，冷却塔风机都占有很大比重。风机台数占车间设备总量的57%，维修工时占总量的60%，电耗占总量的22%。如何在节能降耗、减少劳动力的情况下来设备的长周期运行，中科宇杰下面就简单讲一下措施：
一、横流式冷却塔宜控制填料顶部至风机吸入段下缘的高度等于或大于风机直径的0.2倍。
二、逆流式冷却塔填料顶面至风筒进口之间气流收缩段的高度应符合下列规定：
(1)当塔顶盖板为平顶时，从填料顶面算起的气流收缩段顶角宜小于90°；当平顶盖板下设有导流圈(伞)时，从收水器顶面算起的气流收缩段顶角可采用90°～110°。
(2)当塔顶盖板自收水器以上为收缩型时，收缩段盖板的顶角宜采用90°～110°。
三、横流式冷却塔的淋水填料从顶部至底部应有向塔的垂直中轴线的收缩倾角。点滴式淋水填料的收缩倾角宜为9°～11°;薄膜式淋水填料的收缩倾角宜为5°～6°。
四、双侧进风的逆流式冷却塔宜设中部挡风隔板，隔板上缘距填料支撑梁底200～300MM，下缘伸入塔的集水池水面以下。
五、横流式冷却塔宜设置防止空气从填料底至水面间短路流通的措施。