我廠(chǎng)粉針車(chē)間空調風(fēng)機使用Y180L-4 22KW電機和Y180M-4 18.5KW電機各一臺。為保證室內空氣潔凈度的要求，每天24中時(shí)運行，周六、周日仍正常運行。造成了風(fēng)機在不生產(chǎn)期間仍在工況下運行，浪費嚴重。又因風(fēng)機容量較大，在正常生產(chǎn)情況下電機運行電流僅為24A，實(shí)測負荷率為50%，風(fēng)機機組效率為37%，運行效率低，進(jìn)一步加大了浪費。
近段時(shí)期粉針車(chē)間開(kāi)工較足，這一問(wèn)題日益突出，為解決這一問(wèn)題并從長(cháng)運考慮，決定選用變頻器改造現有設備。只所以選用變頻器是因為：
1、變頻器具有節電效果明顯，調速平穩，易于實(shí)現控制等優(yōu)點(diǎn)；
2、為了突出節能效果，在粉針車(chē)間下班后，將風(fēng)機轉速調低，可進(jìn)一步節能(一般情況下風(fēng)量降低為80%，節能達50%)，但仍保證生產(chǎn)車(chē)間各室符合工藝要求，如壓力，潔凈度等，這一數據須在設備安裝后進(jìn)行測試，如果用有級調速很難實(shí)現風(fēng)機在晚間運行在最佳狀態(tài)。而變頻器由于在低速情況下有很好的轉矩特性，又可實(shí)現無(wú)級調速，易于實(shí)現上述要求。
一、變頻器容量的選擇：
粉針車(chē)間空調風(fēng)機在正常情況下運行電流為24A，負載率為50%，而變頻器在驅動(dòng)風(fēng)機、水泵類(lèi)等減轉矩負荷時(shí)可以用較小容量變頻器驅動(dòng)大容量電機 ，這時(shí)只須保證電機額定電流小于變頻器在變轉矩情況下輸出的額定電流。(變頻器實(shí)際輸出容量小于變頻器容量)
現以22KW送風(fēng)機為例進(jìn)行計算：
(一)實(shí)際運行情況：
I=24A(實(shí)測) U=0.38KV 查<異步電動(dòng)機最佳運行參數表>
I=24.733A COSφ=0.7312 In=42.5A
P1=√3UICOSφ
=*0.38*24.733*0.7312
=11.90K
正常情況下電機實(shí)際輸出功率為11.90KW。
(二)變頻器裝置的容量
PVD=KPn(N/Nn)3 <風(fēng)機水泵調速節能手冊>
N：實(shí)際轉速 <變頻調速器在微機控制鍋
爐補水系統中的應用>
Pn：電機實(shí)際輸出容量
K：裝置容量綜合系數 1.15
PVD：變頻器容量
PVDMAX=1.15*11.90*1=13.865KW
(三)變頻器選型：
現今變頻器以國外進(jìn)口為多。如日立、丹佛斯、倫茨、ABB等，性能高但價(jià)格高。國產(chǎn)變頻器價(jià)格低，性能稍差。日立J300變頻器在同類(lèi)進(jìn)口變頻器中價(jià)格較低，采用無(wú)速度傳感器矢量控制，具有高起動(dòng)轉矩，且具有適合風(fēng)機、水泵的自動(dòng)節能運行。較為合適。
型號為：日立J300-150HFE
變轉矩時(shí)：UN=380V IN=44A PN變=15KW
由以上計算可知：IN變頻器>IN電機
PN變>PNDMAX
因此選用J300-150HFE 15 KW變頻器可滿(mǎn)足要求。
(四)回風(fēng)機18.5KW 選用J300-150HFE 也可滿(mǎn)足要求，計算略。
二、節能效果：
(一)22KW送風(fēng)機：
1、正常運行情況下電機所需容量：P1=11.90KW
2、改造后：(設電機輸出功率保持不變)
COSφ=0.95 U=0.38KV P1=11.90KW
I2=P/(√3U COSφ)
=11.90/(√3*0.38*0.95)
=19.0366A
3、在保持輸出功率不變的情況下電流由24.733A降為19.037A，所節省電能為：
P節=√3U(I1-I2)COSφ
=√3*0.38*(24.733-19.037)*0.95
=3.5614KW
(二)18.5KW回風(fēng)機：
1、現行情況：
I=24.2A U=0.38KV ，查<異步電動(dòng)機最佳運行參數>，I3=24.692A COSφ=0.777
P3=√3UI3COSφ3
=√3*0.8*24.692*0.777
=12.628KW
2、改造后：
COSφ=0.95 U =0.38KV P3=12.628KW
I4= P3/(√3U COSφ)
=12.628/(√3*0.38*0.95)
=20.196A
3、在保持輸出功率不變情況下電流由24.2A降為20.196A所節省電能為：
P節=√3U(I3-I4)COSφ
=√3*0.38*(24.2-20.196)*0.95
=2.504KW
(三)非生產(chǎn)情況下節能分析：
下班后，可將風(fēng)機轉速降低，這時(shí)只需保持室內壓力及潔凈度即可。一般情況下轉速下降到20%時(shí)，最高運行效率幾乎不變，但節能效果卻非常顯著(zhù)。
P=(K3*PN)/η
1)K=N/NN N:實(shí)際轉速 NN：額定轉速
∵N∝f ∴K∝f
2)η：效率
3) P：電機所需功率
1、22KW送風(fēng)機節能情況
|
頻率 |
50 |
49 |
48 |
47 |
|
P輸出 |
11.90 |
11.20 |
10.52 |
9.884 |
|
P節 |
0 |
0.699 |
1.372 |
2.016 |
|
頻率 |
46 |
45 |
44 |
43 |
|
P輸出 |
9.266 |
8.675 |
8.110 |
7.569 |
|
P節 |
2.634 |
3.225 |
3.790 |
4.331 |
|
頻率 |
42 |
41 |
40 |
|
P輸出 |
7.053 |
6.561 |
6.093 |
|
P節 |
4.847 |
5.339 |
5.807 |
2、18.5KW回風(fēng)機節能情況
|
頻率 |
50 |
49 |
48 |
47 |
|
P輸出 |
12.628 |
11.89 |
11.17 |
10.49 |
|
P節 |
0 |
0.743 |
1.46 |
2.14 |
|
頻率 |
46 |
45 |
44 |
43 |
|
P輸出 |
9.83 |
9.21 |
8.61 |
8.03 |
|
P節 |
2.79 |
3.42 |
4.02 |
4.60 |
|
頻率 |
42 |
41 |
40 |
|
P輸出 |
7.49 |
6.96 |
6.47 |
|
P節 |
5.14 |
5.67 |
6.16 |
(四)節能效果計算：
1、工作時(shí)間節電量：(設工作時(shí)間為8小時(shí)，全年305天)
(3.5614+2.504)*8*305=14799.58KWh
2、非工作時(shí)間節電量：f=45HZ
(3.225+3.42)*16*305+(3.225+3.42)*24*60=41996.4KWh
3、全年節電量：
14799.58+41996.4=56795.98KWh
4、節約費用:
工作時(shí)間：14799.58*(0.5583*1.5+0.037+0.01)*0.5+14799.58*(0.5583+0.037+0.01)*0.5=6544.74+4479.09=11023.83元
非工作時(shí)間：41996.4*0.25*(0.5583*1.5+0.037+0.01)+41996.4*0.75*(0.5583*0.5+0.037+0.01)=19558.77元
5、全年節約費用：
11023.83+19558.77=30582.6元
6、投資費用:日立J300-150HFE 每臺售價(jià)為16000元(包含配電柜及其它附件)，調試費用為2400元，共須資金36800.00元。
7、投資回收期為：由上計算知，節約費用為30582.60元，投資費用為36800.00元，則投資回收期為：
N=(36800/30582.6)*12=14.44月
三、注意事項：
1、變頻器雖然具有很好的節能效果，但初投資大，回收周期長(cháng)；
2、轉速不能過(guò)低，避免電機過(guò)熱；
3、在變頻過(guò)程中應避免與設備產(chǎn)生共振
4、諧波損耗較大，電磁波干擾，必要加裝濾波裝置。
