变频调速在水泵调速节能中的应用

变频调速在水泵调速节能中的应用
   根据我国水泵、风机负载应用变频调速的实践经验，为了合理有效地应用变频调速技术，国家标准GB/T21056-2007《风机、泵类负载变频调速节电传动系统及其应用技术条件》中规定了技术要求和应用条件。
   1、泵类、风机的运行工况点偏离高效区。
   2、压力、流量变化幅度较大，运行时间长的系统。
   (1)中低流量变化类型的风机、泵类负载机全流量间歇类型的风机、泵类负载运行工况点应符合下列要求：
   流量变化幅度不小于30%、变化工况时间率不小于40%、年总运行时间不小于3000h。
   流量变化幅度不小于20%、变化工况时间率不小于30%、年总运行时间不小于4000h。
   流量变化幅度不小于10%、变化工况时间率不小于30%、年总运行时间不小于5000h。
   (2)流量在额定流量的90%以上变化时，风机、泵类负载不宜用变频调速装置。
   (3)使用挡板、阀门截流以及普通分流等方法调节流量的系统。变频器用于水泵的调速节能时，其容量Pv可按下列公式计算确定：

或

式中：n1，nn为电动机变频式高转速及电动机本身的额定转速；
      Pv，Pn为转速为n及nn时泵或风机的轴功率；
      ηd，ηv为电动机及变频装置在电动机转速为nn时的效率。
      从式中(11-6)可以看出，变频器电容量与电动机变频时的高转速的三次方成正比。因此，若选择较低的电动机变频式的高转速值，则可以大大降低变频器的容量，从而可以大大降低变频器的初投资。如若选定电动机变频时的高转速为电动机额定转速的80%，在电动机额定转速的80%~100%时，由阀门或其他调节方式进行调节，则此时变频器的容量指需要电动机变频到100%额定转速容量的0.8³=0.512倍就够了。因此，在国外有些锅炉送引风机采用变频调速时，变频调速的范围只在电动机额定转速的30%~80%内进行；超过这一范围，即在80%~100%时，有工频电源供电，并采取入口导叶调节工况。

   图11-8为典型的电流型、PWM型及电压型变频调速电动机的变频器效率ηv、综合效率ηz及电源功率因数特性的实测值。
   由于变频调速在宽的转速范围内都具有较高的调速效率，对电动机及电源会此时种种不良影响。但若采用PWM(脉冲宽度调制)型变频器或采用多重化技术的电流型变频器，则这个问题可以得到大大改善。
   由于变频调速在宽的转速范围内都具有高的调速效率，所以是一种很有发展前途的调速方式。在国外一些先进国家，如德国、日本等，在泵的调节方面以普遍应用变频调速，并已应用到火力发电厂的锅炉给水泵的变速调节上。在国内，目前已有多家企业生产中小型容量变频调速装置产品，如电机厂、天津电气传动设计研究所等。
   由于当前变频调速技术的日趋完善，其性能价格比的逐步提高，目前正在火力发电厂的中小型容量的泵和风机上逐步得到推广和应用。