機(jī)電設(shè)備配合設(shè)計(jì)原則:電機(jī)最大功率必須滿(mǎn)足負(fù)載下的機(jī)械功率和扭矩。對(duì)于不同的負(fù)載，最大值并不是一直發(fā)生的，負(fù)載的變化是非線性的，而電機(jī)的輸出功率是恒定的，這意味著當(dāng)負(fù)載不是最大值時(shí)，電機(jī)輸出了相當(dāng)一部分多余的功率，電能被浪費(fèi)了。風(fēng)機(jī)和水泵就是典型的例子。

以往風(fēng)機(jī)和泵的風(fēng)量和流量控制很少采用速度控制方式，基本上是由鼠籠式異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)勻速運(yùn)行。當(dāng)需要改變空氣量或流速時(shí)，實(shí)際上調(diào)節(jié)了風(fēng)門(mén)或節(jié)流閥。雖然這種控制簡(jiǎn)單可行，能夠滿(mǎn)足流量要求，但從節(jié)能的角度來(lái)看，對(duì)電機(jī)來(lái)說(shuō)是非常不經(jīng)濟(jì)的。在生產(chǎn)中很容易檢測(cè)到。

這種設(shè)備通常運(yùn)行很長(zhǎng)時(shí)間，甚至長(zhǎng)時(shí)間不停機(jī)。在實(shí)際檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，除了極短時(shí)間內(nèi)的最大流量外，近90%的時(shí)間都是在中低負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，至少浪費(fèi)了總用電量的40%。采用變頻調(diào)速，控制風(fēng)機(jī)和泵的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量，對(duì)節(jié)能和提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)能方法

從流量控制原理來(lái)看，風(fēng)機(jī)和水泵的結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。

1.具體在工廠測(cè)試底部風(fēng)扇的冷卻控制系統(tǒng)。根據(jù)不同的物料和不同的底部冷卻溫度，熔煉爐的設(shè)計(jì)滿(mǎn)足最大冷卻風(fēng)量。四個(gè)18.5KW4極葉輪風(fēng)扇設(shè)計(jì)為滿(mǎn)功率運(yùn)行，但使用最大冷卻風(fēng)量的概率極低。冶煉常用幾種材料，四風(fēng)機(jī)風(fēng)量過(guò)大；兩套分體時(shí)，無(wú)法滿(mǎn)足冷卻要求；一側(cè)開(kāi)一對(duì)，冷卻不均勻，不能滿(mǎn)足工藝要求；原來(lái)設(shè)計(jì)的四分體風(fēng)扇通過(guò)調(diào)節(jié)導(dǎo)風(fēng)板可以滿(mǎn)足冷卻要求，但是對(duì)于電機(jī)來(lái)說(shuō)，浪費(fèi)了電能。風(fēng)板全開(kāi)時(shí)，運(yùn)行電流為24A，全閉時(shí)，為22A。輸入功率從17.0 kW到18.5 kW不等，節(jié)電率小于8%。根據(jù)這一特殊要求，制定了兩個(gè)分體電機(jī)開(kāi)環(huán)變頻控制，兩個(gè)全速風(fēng)機(jī)匹配的方案，可以滿(mǎn)足不同材料的溫控要求，節(jié)約電能。按照這個(gè)方案，節(jié)能效果非常明顯。其中一種材料需要以固定的頻率冷卻，每隔幾個(gè)月更換一次。設(shè)定頻率在25到35之間，完全滿(mǎn)足冷卻要求。以工頻運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)18.5千瓦的風(fēng)機(jī)(變頻器輸出)每小時(shí)耗電11.9度，每天24小時(shí)耗電285.6度。根據(jù)正常運(yùn)行時(shí)不同材料的溫度要求，設(shè)定頻率分別為25Hz、30 Hz、35 Hz、40 Hz和45 Hz。操作測(cè)量參數(shù)如下:

設(shè)置頻率(赫茲)運(yùn)行電流(a)負(fù)載率輸入功率(引腳[1]) 24小時(shí)功耗

(千瓦時(shí))與工頻輸入功率的比較:節(jié)電率

需要指出的是，當(dāng)變頻器輸出頻率降低時(shí)，輸出電壓也相應(yīng)降低，輸入功率明顯下降。當(dāng)電壓相應(yīng)降低時(shí)，電機(jī)不會(huì)升溫。如果在頻率不變的情況下，電壓下降到浮動(dòng)電壓的下限，電機(jī)就會(huì)升溫。

2.水泵省電:原理與風(fēng)扇類(lèi)似。以某酒店750噸中央空調(diào)冷水機(jī)組系統(tǒng)的90KW制冷泵和55KW冷卻泵為例，主機(jī)制冷根據(jù)溫度變化工作，是非線性負(fù)載，而泵電機(jī)基本上是線性恒功率輸出。55KW冷卻水泵的流量可以通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)來(lái)改變。雖然能滿(mǎn)足主機(jī)的運(yùn)行要求，但對(duì)電機(jī)的節(jié)電意義不大。閥門(mén)全開(kāi)全關(guān)時(shí)，電流從107A到97A不等，平均節(jié)電不到7%。通過(guò)改造，主要采用溫度控制，壓力控制為泵電機(jī)閉環(huán)變頻控制。泵電機(jī)平均節(jié)電率在30%以上；90KW冷凍水泵電機(jī)通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)電流在163 ~ 148 a之間變化，平均節(jié)電率小于6%。閉環(huán)控制變頻調(diào)速改造后，平均節(jié)電率在30%以上。為什么省電空間這么大？因?yàn)橹醒肟照{(diào)系統(tǒng)的最大容量是根據(jù)人流量、氣溫、空間散熱三個(gè)極限指標(biāo)(即人流量最大、氣溫最高、空間散熱最差)來(lái)計(jì)算的，所以平時(shí)出現(xiàn)這種情況的概率極低，憑經(jīng)驗(yàn)不足10%。空調(diào)系統(tǒng)大部分運(yùn)行時(shí)間處于中低負(fù)荷狀態(tài)。空調(diào)主機(jī)的負(fù)荷曲線是非線性的，而水系統(tǒng)的泵負(fù)荷是非線性的，這樣，當(dāng)主機(jī)未處于最大負(fù)荷時(shí)，必然有浪費(fèi)電能的空間。通過(guò)變頻調(diào)速，泵電機(jī)的負(fù)載曲線與空調(diào)主機(jī)的負(fù)載曲線一致或接近。

3.由水泵風(fēng)機(jī)變頻器控制的傳動(dòng)調(diào)速設(shè)備均為3KV以上大容量電機(jī)，一般在幾百千瓦到幾千千瓦之間，負(fù)載率大于0.5。節(jié)能效率略低于低壓變頻控制，約為18-25%。電機(jī)容量大，耗電多。雖然節(jié)能率低，但由于所耗電能基數(shù)較大，因此，這部分節(jié)能效益依然十分可觀。