風(fēng)機(jī)、水泵變頻器選型原則

1、風(fēng)機(jī)、水泵變頻器選型方法一、首先需要注意，1.羅茨風(fēng)機(jī)及潛水泵及齒輪泵等不是平方轉(zhuǎn)矩的風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載，是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，平方轉(zhuǎn)矩類風(fēng)機(jī)水泵負(fù)載一般都是針對于離心風(fēng)機(jī)及水泵來的，這種負(fù)載在出口關(guān)閉情況下出口壓力升到額定壓力后就不升高了，因?yàn)闆]有流量所以負(fù)荷降低。2.風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載一般在設(shè)計(jì)時(shí)是按照最大需量設(shè)計(jì)的，存在富余功率。對于這類負(fù)載使用變頻器按需使用就有節(jié)能的空間。二、正確的把握變頻器驅(qū)動(dòng)的機(jī)械負(fù)載對象的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩特性，是選擇電動(dòng)機(jī)及變頻器容量、決定其控制方式的基礎(chǔ)。風(fēng)機(jī)、泵類的負(fù)載為平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載。隨著轉(zhuǎn)速的降低，所需轉(zhuǎn)矩以平方的比例下降，低頻時(shí)負(fù)載電流小，電機(jī)過熱現(xiàn)象不會(huì)發(fā)生；但有些負(fù)載的慣量

2、大，必須設(shè)定長的加速時(shí)間，或再啟動(dòng)時(shí)的大轉(zhuǎn)矩引起的沖擊，因此選型時(shí)需考慮裕量； 另：當(dāng)電機(jī)以超出基頻轉(zhuǎn)速以上的轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，負(fù)載所需的動(dòng)力隨轉(zhuǎn)速的提高而急劇增加，易超出電機(jī)與變頻器的容量，將導(dǎo)致運(yùn)行中斷或電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重。對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，要選用G型的變頻器；P型變頻器適用于普通的風(fēng)機(jī)和離心式水泵等負(fù)載。（羅茨風(fēng)機(jī)、螺桿泵、泥漿泵、往復(fù)式柱塞泵等則要用G型）-百度文庫及工控網(wǎng)、自動(dòng)化網(wǎng)，總結(jié)的選型方法摘抄如下：1) 根 據(jù) 負(fù) 載 特 性 選 擇 變 頻 器 ，如 負(fù) 載 為 恒 轉(zhuǎn) 矩 負(fù) 載 需 選變 頻 器 ，如 負(fù) 載 為 風(fēng) 機(jī) 、泵 類 負(fù) 載 應(yīng) 選 擇風(fēng)機(jī)、泵類變 頻 器。因?yàn)轱L(fēng)機(jī)、水

3、泵會(huì)隨著轉(zhuǎn)速增大力矩。而剛啟動(dòng)時(shí)力矩較小。2) 選 擇 變 頻 器 時(shí) 應(yīng) 以 實(shí) 際 電 機(jī) 電 流 值 作 為 變 頻 器 選 擇 的 依 據(jù) ，電 機(jī) 的 額 定 功 率 只 能 作 為 參 考 。另 外,應(yīng) 充 分 考 慮 變 頻 器 的 輸 出 含 有 豐 富 的 高 次 諧 波 ，會(huì) 使 電 動(dòng) 機(jī) 的 功 率 因 數(shù) 和 效 率 變 壞 。因 此用 變 頻 器 給 電 動(dòng) 機(jī) 供 電 與 用 工 頻 電 網(wǎng) 供 電 相 比 較 ，電 動(dòng) 機(jī) 的 電 流 會(huì) 增 加 10 而 溫 升 會(huì) 增 加 20 左 右 。所 以 在 選 擇 電 動(dòng) 機(jī) 和 變 頻 器 時(shí) ，應(yīng) 考 慮 到

4、這 種 情 況，適 當(dāng) 留 有 余 量 ，以 防 止 溫 升 過 高 ，影 響 電 動(dòng) 機(jī) 的 使 用 壽 命 。3) 變 頻 器 若 要 長 電 纜 運(yùn) 行 時(shí) ，此 時(shí) 應(yīng) 該 采 取 措 施 抑 制 長 電 纜 對 地 耦 合 電 容 的 影 響 ，避 免 變 頻 器 出 力 不 夠 。所 以 變 頻 器 應(yīng) 放 大 一 、兩 檔 選 擇 或 在 變 頻 器 的 輸 出 端 安 裝 輸 出 電 抗 器 。4) 對 于 一 些 特 殊 的 應(yīng) 用 場 合 ， 如 高 環(huán) 境 溫 度 、 高 開 關(guān) 頻 率（尤其是在樓宇自控等對噪音限制較高的應(yīng)用場所使用時(shí)需注意） 、高 海 拔此 時(shí) 會(huì) 引

5、 起 變 頻 器 的 降 容 ，變 頻 器 需 放 大 一 檔 選 擇 。5) 當(dāng) 變 頻 器 用 于 控 制 并 聯(lián) 的 幾 臺(tái) 電 機(jī) 時(shí) ，一 定 要 考 慮 變高 度 等 ，頻 器 到 電 動(dòng) 機(jī) 的 電 纜 的 長 度 總 和 在 變 頻 器 的 容 許 范 圍 內(nèi)。如 果 超 過 規(guī) 定 值 ，要 放 大 一 檔 或 兩 檔 來 選 擇 變 頻 器 。另 外 在 此 種 情 況 下，變 頻 器 的 控 制 方 式 只 能 為 V/F 控 制 方 式 ，并 且 變 頻 器 無 法 實(shí) 現(xiàn) 電 動(dòng) 機(jī) 的 過 流 、過 載 保 護(hù)，此 時(shí) 需 在 每 臺(tái) 電 動(dòng) 機(jī) 側(cè) 加 熔 斷 器

6、 來 實(shí) 現(xiàn) 保 護(hù) 。6) 使 用 變 頻 器 控 制 高 速 電 機(jī) 時(shí) ，由 于 高 速 電 動(dòng) 機(jī) 的 電 抗 小 ，會(huì) 產(chǎn) 生 較 多 的 高 次 諧 波 。而 這 些 高 次 諧 波 會(huì) 使 變 頻 器 的 輸 出 電 流 值 增 加。因 此 ， 選 擇 用 于 高 速 電 動(dòng) 機(jī) 的 變 頻 器 時(shí) ，應(yīng) 比 普 通 電 動(dòng) 機(jī) 的 變 頻 器 稍 大 一 些 。7) 變 頻 器 用 于 變 極 電 動(dòng) 機(jī) 時(shí) ，應(yīng) 充 分 注 意 選 擇 變 頻 器 的 容 量 ，使 其 最 大 額 定 電 流 在 變 頻 器 的 額 定 輸 出 電 流 以 下。另 外 ，在 運(yùn) 行 中 進(jìn)

7、行 極 數(shù) 轉(zhuǎn) 換 時(shí) ，應(yīng) 先 停 止 電 動(dòng) 機(jī) 工 作 ，否 則 會(huì) 造 成 電 動(dòng) 機(jī) 空 轉(zhuǎn) ，惡 劣 時(shí) 會(huì) 造 成 變 頻 器 損 壞 。8) 驅(qū) 動(dòng) 防 爆 電 動(dòng) 機(jī) 時(shí) ，變 頻 器 沒 有 防 爆 構(gòu) 造 ，應(yīng)將 變 頻 器 設(shè) 置 在 危 險(xiǎn) 場 所 之 外。9) 使 用 變 頻 器 驅(qū) 動(dòng) 齒 輪 減 速 電 動(dòng) 機(jī) 時(shí) ， 使 用 范 圍 受 到 齒 輪 轉(zhuǎn) 動(dòng) 部 分 潤 滑 方 式 的 制 約 。潤 滑 油 潤 滑 時(shí)，在 低 速 范 圍 內(nèi) 沒 有 限制 ；在 超 過 額 定 轉(zhuǎn) 速 以 上 的 高 速 范 圍 內(nèi) ，有 可 能 發(fā) 生 潤 滑 油 用 光 的

8、 危 險(xiǎn) 。因 此 ，不 要 超 過 最 高 轉(zhuǎn) 速 容 許 值 。10) 變 頻 器 驅(qū) 動(dòng) 繞 線 轉(zhuǎn) 子 異 步 電 動(dòng) 機(jī) 時(shí) ，大 多 是 利 用 已 有 的 電 動(dòng) 機(jī) 。繞 線 電 動(dòng) 機(jī) 與 普 通 的 鼠 籠 電 動(dòng) 機(jī) 相 比 ，繞 線 電 動(dòng) 機(jī) 繞 組 的 阻 抗 小 。因 此 ，容 易 發(fā) 生 由 于 紋 波 電 流 而 引 起 的 過 電 流 跳 閘 現(xiàn) 象 ，所 以 應(yīng) 選 擇 比 通 常 容 量 稍 大 的 變 頻 器 。一 般 繞 線 電 動(dòng) 機(jī) 多 用 于 飛 輪 力 矩 GD2 較 大 的 場 合 ，在 設(shè) 定 加 減 速 時(shí) 間 時(shí) 應(yīng) 多 注 意 。1

9、1) 變 頻 器 驅(qū) 動(dòng) 同 步 電 動(dòng) 機(jī) 時(shí) ，與 工 頻 電 源 相 比 ，會(huì) 降 低 輸 出 容 量 1020 ，變 頻 器 的 連 續(xù) 輸 出 電 流 要 大 于 同 步 電 動(dòng) 機(jī) 額 定 電 流 與 同 步 牽 入 電 流 的 標(biāo) 幺 值 的 乘 積12) 對 于 壓 縮 機(jī)、振 動(dòng) 機(jī) 等 轉(zhuǎn) 矩 波 動(dòng) 大 的 負(fù) 載 和 油 壓 泵 等 有 峰 值 負(fù) 載 情 況 下，如 果 按 照 電 動(dòng) 機(jī) 的 額 定 電 流 或 功 率 值 選 擇 變 頻 器 的 話 ，有 可 能 發(fā) 生 因 峰 值 電 流 使 過 電 流 保 護(hù) 動(dòng) 作 現(xiàn) 象 。因 此 ，應(yīng)了 解 工 頻 運(yùn)

10、行 情 況 ，選 擇 比 其 最 大 電 流 更 大 的 額 定 輸 出 電 流 的 變 頻 器 。13) 變 頻 器 驅(qū) 動(dòng) 潛 水 泵 電 動(dòng) 機(jī) 時(shí) ，因 為 潛 水 泵 電 動(dòng) 機(jī) 的 額 定 電 流 比 通 常 電 動(dòng) 機(jī) 的 額 定 電 流 大 , 所 以 選 擇 變 頻 器 時(shí) ，其 額 定 電 流 要 大 于 潛 水 泵 電 動(dòng) 機(jī) 的 額 定 電 流 。14) 當(dāng) 變 頻 器 控 制 羅 茨 風(fēng) 機(jī) 或 特 種 風(fēng) 機(jī) 時(shí) ，由 于羅 茨 風(fēng) 機(jī) 為 容 積 形 鼓 風(fēng) 機(jī) ，具 有 輸 出 風(fēng) 壓 高 的 特 點(diǎn) 。從 電 機(jī) 特 性 來 看 ，其 轉(zhuǎn) 矩 特 性 近 似

11、為 恒 轉(zhuǎn) 矩 特 性 ，其 起 動(dòng) 電 流 很 大 ，所 以 選 擇 變 頻 器 時(shí) 一 定 要 注 意 變 頻 器 的 容 量 是 否 足 夠 大 。15) 選 擇 變 頻 器 時(shí)，一 定 要 注 意 其 防 護(hù) 等 級(jí) 是 否 與 現(xiàn) 場 的 情 況 相 匹 配 。否 則 現(xiàn) 場 的 灰 塵 、水 會(huì) 影 響 變 頻 器 的 長 久 運(yùn) 行 。16) 單 相 電 動(dòng) 機(jī) 不 適 用 變 頻 器 驅(qū) 動(dòng)。17)如 果 變 頻 器 的 供 電 電 源 是 自 備 電 源 ，最 好 加 上 進(jìn) 線 電 抗 器 。18) 電 機(jī) 負(fù) 載 非 常 輕 時(shí) ，即 使 電 機(jī) 負(fù) 載 電 流 在 變

12、頻 器 額 定 電 流 之 內(nèi) ，亦 不 能 使 用 比 電 機(jī) 容 量 小 很 多 的 變 頻 器。這 是 因 為 電 機(jī) 的 電 抗 隨 電 機(jī) 的 容 量 而 不 同 ，即 使 電 機(jī) 負(fù) 載 相 同 ， 電 機(jī) 容 量 越 大 其脈 動(dòng)電 流 值 也 越 大，因 而 有 可 能 超 過 變 頻 器 的 電 流 容 許 值。三、一、引言在工業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品加工制造業(yè)中，風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備應(yīng)用范圍廣泛；其電能消耗和諸如閥門、擋板相關(guān)設(shè)備的節(jié)流損失以及維護(hù)、維修費(fèi)用占到生產(chǎn)成本的7%25%，是一筆不小的生產(chǎn)費(fèi)用開支。隨著經(jīng)濟(jì)改革的不斷深入，市場競爭的不斷加??；節(jié)能降耗業(yè)已成為降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)

13、量的重要手段之一。而八十年代初發(fā)展起來的變頻調(diào)速技術(shù)，正是順應(yīng)了工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化發(fā)展的要求，開創(chuàng)了一個(gè)全新的智能電機(jī)時(shí)代。一改普通電動(dòng)機(jī)只能以定速方式運(yùn)行的陳舊模式，使得電動(dòng)機(jī)及其拖動(dòng)負(fù)載在無須任何改動(dòng)的情況下即可以按照生產(chǎn)工藝要求調(diào)整轉(zhuǎn)速輸出，從而降低電機(jī)功耗達(dá)到系統(tǒng)高效運(yùn)行的目的。八十年代末，該技術(shù)引入我國并得到推廣?，F(xiàn)已在電力、冶金、石油、化工、造紙、食品、紡織等多種行業(yè)的電機(jī)傳動(dòng)設(shè)備中得到實(shí)際應(yīng)用。目前，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代電力傳動(dòng)技術(shù)的一個(gè)主要發(fā)展方向。卓越的調(diào)速性能、顯著的節(jié)電效果，改善現(xiàn)有設(shè)備的運(yùn)行工況，提高系統(tǒng)的安全可靠性和設(shè)備利用率，延長設(shè)備使用壽命等優(yōu)點(diǎn)隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷

14、擴(kuò)大而得到充分的體現(xiàn)。二、綜述通常在工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品加工制造業(yè)中風(fēng)機(jī)設(shè)備主要用于鍋爐燃燒系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等場合，根據(jù)生產(chǎn)需要對爐膛壓力、風(fēng)速、風(fēng)量、溫度等指標(biāo)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)以適應(yīng)工藝要求和運(yùn)行工況。而最常用的控制手段則是調(diào)節(jié)風(fēng)門、擋板開度的大小來調(diào)整受控對象。這樣，不論生產(chǎn)的需求大小，風(fēng)機(jī)都要全速運(yùn)轉(zhuǎn)，而運(yùn)行工況的變化則使得能量以風(fēng)門、擋板的節(jié)流損失消耗掉了。在生產(chǎn)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(fèi)和設(shè)備損耗。從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，設(shè)備使用壽命縮短，設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用高居不下。泵類設(shè)備在生產(chǎn)領(lǐng)域同樣有著廣闊的應(yīng)用空間，提水泵站、水池儲(chǔ)罐給排系統(tǒng)、工業(yè)水（油）

15、循環(huán)系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)均使用離心泵、軸流泵、齒輪泵、柱塞泵等設(shè)備。而且，根據(jù)不同的生產(chǎn)需求往往采用調(diào)整閥、回流閥、截止閥等節(jié)流設(shè)備進(jìn)行流量、壓力、水位等信號(hào)的控制。這樣，不僅造成大量的能源浪費(fèi)，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(yán)重時(shí)損壞設(shè)備、影響生產(chǎn)、危及產(chǎn)品質(zhì)量。風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備多數(shù)采用異步電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的方式運(yùn)行，存在啟動(dòng)電流大、機(jī)械沖擊、電氣保護(hù)特性差等缺點(diǎn)。不僅影響設(shè)備使用壽命，而且當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)機(jī)械故障時(shí)不能瞬間動(dòng)作保護(hù)設(shè)備，時(shí)常出現(xiàn)泵損壞同時(shí)電機(jī)也被燒毀的現(xiàn)象。近年來，出于節(jié)能的迫切需要和對產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高的要求，加之采用變頻調(diào)速器（簡稱變頻器）易操作、免維護(hù)、

16、控制精度高，并可以實(shí)現(xiàn)高功能化等特點(diǎn)；因而采用變頻器驅(qū)動(dòng)的方案開始逐步取代風(fēng)門、擋板、閥門的控制方案。變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系： n =60 f（1-s）p，（式中n、f、s、p分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)差率、電機(jī)磁極對數(shù)）；通過改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。變頻器就是基于上述原理采用交-直-交電源變換技術(shù)，電力電子、微電腦控制等技術(shù)于一身的綜合性電氣產(chǎn)品。三、節(jié)能分析通過流體力學(xué)的基本定律可知：風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關(guān)系：Qn ，Hn2，Pn3；即，流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速

17、的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。在現(xiàn)場控制中，通常采用水泵定速運(yùn)行出口閥門控制流量。當(dāng)流量從Q1減小50%至Q2時(shí)，閥門開度減小使管網(wǎng)阻力特性由r0變?yōu)閞1，系統(tǒng)工作點(diǎn)沿方向I由原來的A點(diǎn)移至B點(diǎn)；受其節(jié)流作用壓力H1變?yōu)镠2。水泵軸功率實(shí)際值（kW）可由公式：P =Q·H（ c· b）×10-3得出。其中，P、Q 、H 、 c 、 b 分別表示功率、流量、壓力、水泵效率、傳動(dòng)裝置效率，直接傳動(dòng)為1。假設(shè)總效率（ c· b）為1，則水泵由A點(diǎn)移至B點(diǎn)工作時(shí)，電機(jī)節(jié)省的功耗為AQ1OH1和BQ2OH2的面積差。如果采用調(diào)速手段改變水泵的轉(zhuǎn)速n，當(dāng)流

18、量從Q1減小50%至Q2時(shí)，那么管網(wǎng)阻力特性為同一曲線r0，系統(tǒng)工作點(diǎn)將沿方向II由原來的A點(diǎn)移至C點(diǎn)，水泵的運(yùn)行也更趨合理。在閥門全開，只有管網(wǎng)阻力的情況下，系統(tǒng)滿足現(xiàn)場的流量要求，能耗勢必降低。此時(shí)，電機(jī)節(jié)省的功耗為AQ1OH1和CQ2OH3的面積差。比較采用閥門開度調(diào)節(jié)和水泵轉(zhuǎn)速控制，顯然使用水泵轉(zhuǎn)速控制更為有效合理，具有顯著的節(jié)能效果。四、節(jié)能計(jì)算對于風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備采用變頻調(diào)速后的節(jié)能效果，通常采用以下兩種方式進(jìn)行計(jì)算：、根據(jù)已知風(fēng)機(jī)、泵類在不同控制方式下的流量負(fù)載關(guān)系曲線和現(xiàn)場運(yùn)行的負(fù)荷變化情況進(jìn)行計(jì)算。以一臺(tái)IS150-125-400型離心泵為例，額定流量200.16m3/h，揚(yáng)程

19、50m；配備Y225M-4型電動(dòng)機(jī)，額定功率45kW。泵在閥門調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時(shí)的流量負(fù)載曲線如下圖示。根據(jù)運(yùn)行要求，水泵連續(xù)24小時(shí)運(yùn)行，其中每天11小時(shí)運(yùn)行在90%負(fù)荷，13小時(shí)運(yùn)行在50%負(fù)荷；全年運(yùn)行時(shí)間在300天。則每年的節(jié)電量為：W1=45×11×（100%69%）×300=46035kW·h（95%20%）×300 =131625kW·hW2=46035131625=177660kW·h每度電按0.5元計(jì)算，則每年可節(jié)約電費(fèi)8.883萬元。、根據(jù)風(fēng)機(jī)、泵類平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載關(guān)系式：P / P0=（n / n0）3計(jì)算，

20、式中為P0額定轉(zhuǎn)速n0時(shí)的功率；P為轉(zhuǎn)速n時(shí)的功率。以一臺(tái)工業(yè)鍋爐使用的22 kW鼓風(fēng)機(jī)為例。運(yùn)行工況仍以 24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，其中每天11小時(shí)運(yùn)行在90%負(fù)荷（頻率按46Hz計(jì)算，擋板調(diào)節(jié)時(shí)電機(jī)功耗按98%計(jì)算），13小時(shí)運(yùn)行在50%負(fù)荷（頻率按20Hz計(jì)算，擋板調(diào)節(jié)時(shí)電機(jī)功耗按70%計(jì)算）；全年運(yùn)行時(shí)間在300天為計(jì)算依據(jù)。則變頻調(diào)速時(shí)每年的節(jié)電量為：W1=22×11×1（46/50）3×300=16067kW·h（20/50）3×300=80309kW·hW2=1606780309=96376 kW·h擋板開度時(shí)的節(jié)電量為：W1=22×（198%）×11×300=1452kW·h（170%）×11×300=217