應用變頻技術改造商場通風系統

[摘要] 傳統的鼓風系統效率低，能耗大。本文介紹了變頻調速改造商場鼓風系統。

[關鍵詞] 鼓風機 節能 變頻器

一、引言：

目前，大中型商場及低下停車場均安裝有鼓風、送風系統，在給人們帶來舒適購物環境的同時，也消耗掉了大量的電力和能源。鼓風機在大多數時間內處于輕載運行，通常采用傳統的節流控制方式—采用調節擋板或閥門來改變鼓風量。即在供風管路上設置一排風口，用擋板或閥門調整排風口開度，使之改變排向空中的風量Q1，從而影響實際供風量Q0。用公式表示為：

Q0=Q-Q1

Q——風機供風量

Q0——實際供風量

Q1——排向空中風量

這種方法必須以風機提供過剩的風量為前提。雖然實際供風量改變了，但電動機的額定電壓和額定轉速不變，使電動機消耗的功率變化不大，電動機長期處于高功耗、低效率、低功率因數下運行，因而造成電能的極大浪費。通過采用變頻調速技術，改造傳統商場的供風系統，能夠顯著地降低電能消耗。

二、風機流量與功耗的關系

通過調節電動機轉速來改變供風流量。在不同轉速下，風機的流量與功耗關系計算如下：

流量與轉速成正比：Q1/Q2=n1/n2

風壓與轉速的平方成正比：P1/P2= (n1/n2)2

而所耗功率：W=PQ/10×n

故W1/W2=(n1/n2)3

電動機消耗的功率與流量或電機轉速的3次方成正比。

上式中：Q——風機風量

P——風機風壓

n——風機轉速

W1——風機轉速為n1時的電動機的功率消耗

W2——風機轉速為n2時電動機的功率消耗

風機轉速（風量）與電力消耗的關系如圖1所示：

可見用變頻器調節風機轉速可以節約大量電能。例如：當風量為額定的60%，變頻調速可節能57%

詳見表1：

表1

由表1可知，當風機大部分時間運行在輕載時，即在50%～80%額定流量時，變頻調速可平均節能50%左右。

三、設備選型及系統原理圖

系統采用東芝VFA5P-4110KP變頻器。該變頻器性能良好、適應性強，保護齊全、監控方便。能實現全程智能控制，使用計算機接口功能可進行參數調整、運轉控制和數據的存儲，使用RS485（任選件）可以用主計算機進行多臺（最多32臺）的變頻調速器的集中管理和控制。同時具有限流、軟失速等功能。極不容易跳閘，能運行于任何場合，即使在1HZ的低速下也可獲得120%以上的轉矩，節能顯著。

該系列變頻器屬于交-直-交電壓型變頻器。其工作原理是：先將供給電機定子的共頻交流電源經橋式整流器轉換成直流電，濾波后，通過微處理器控制逆變器的工作狀態，由IGBT（絕緣柵雙極性晶體管）等將直流電逆變為頻率可調的三相交流電源，輸出電流波形接近于正弦波，提供給調速的電機定子，驅動電機和負載。從而達到控制目的。

變頻器工作基本連接圖見圖2

變頻器主要參數選擇：

（1） 基準頻率：53HZ

（2） 加速時間：1S

（3） 減速時間：1S

（4） V/f特性：直線型

（5） 轉矩限制：150%

（6） 輸出電壓調整：100%

（7） 啟動頻率：0 HZ

（8） 低速信號輸出頻率：6 HZ

四、經濟效益分析

1.節能分析

對單臺鼓風機采用東芝變頻調速器運行試驗和工頻運行試驗各7天，其試驗數據見表2：

表2

節電率:(55.9-28.2)/55.9×100%=49.6%

以110KW風機，按50%節能計：

年節能為110KW×50%×24小時×300天=396000KWh

以0.5元/KWh計：

年節電效益為396000×0.5=198000元

一年左右時間，即可用節電效益收回變頻調速器改造成本。

2.其他

* 延長了設備使用壽命。變頻調速使長期輕載運行的風機工作在低轉速、低電壓狀態下。這樣就使電機發熱少、溫升低、延長使用壽命。

* 提高了功率因數使電網損耗減少，效率提高。

* 降低了風機噪音，改善了生產環境，風機噪聲由95dB降至84dB。

* 變頻器自我檢測、故障診斷、保護功能齊全，有效地防止事故擴大化。縮小了故障程度和事故影響面。

本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。