鼓风机电动机变频改造的节能理论估算

1.对鼓风机流量的估算

目前某厂的鼓风机风量由挡板调节，其风压H与风量Q的理想特性曲线可以用二次抛物线来拟合，如图7-11所示。

图7-11 鼓风机电动机运行时的H—Q曲线

某厂单机额定流量设计为锅炉额定负载时所需风量的75%（一般在锅炉风机容量设计时，鼓风机运行时具备带75%负载运行的能力，这主要是从机组运行的安全性出发的），即上图中的Q₁点，锅炉额定负载下双机并列运行时的单机风量比Q₁点小。现在以图中Q₁点的风量和风压为参考量，其他点的风量和风压用标幺值表示，一般H_max=1.3～1.5，在这里选取H_max=1.4，假设图中2点的风量标幺值为a；其中a∈（0，1]。H—Q曲线可以表示为：

H=1.4-0.4Q²

根据电动机轴功率与风压、风量之间的关系：

P∝H×Q

将上式转化为：P=K×H×Q（K为常数） （7-1）

P₁=K×1×1=K

P₂=K×H×Q=K×（1.4a-0.4a³）

根据上述公式可得用挡板调节风量时，减小风量节约的电能比为：

ΔP/P₁=1-1.4a+0.4a³，a∈（0，1） （7-2）

某厂鼓风机电动机平均功率P₀=41kW，即实际运行时的功率P₂₀；额定功率P₁₀=75kW；电动机效率按照98%计算，平均功率P=40kW，额定功率P₁=75kW；

ΔP/P₁=0.53 （7-3）

将式（7-3）中的结果带入式（7-2）中可得：a=0.64

2.节能估算（见表7-1）

表7-1 节能估算

当引风机电动机采用变速调节控制时：H—R—Q之间的关系如图7-12所示。

图7-12 变速控制时风量为Q₂的H—Q曲线

其中，理想的风道阻力曲线R是一条与风量有关的抛物线；H₀为净风压；标幺值一般为0.2～0.4；在这里取H₀=0.3进行估算。当风量为Q₂时，R曲线可以用函数表示：

R=0.3+（1-0.3）×Q²=0.3+0.7Q²(www.xing528.com)

（7-4）

则：

P₂′=K×（0.3Q+0.7Q³）/η （7-5）

其中，η为所使用变频器的效率，在此取η=0.95，可以得到表达式：

P₂′/P₂=（0.3a+0.7a³）/η（1.4a-0.4a³）

（7-6）

将某厂a=0.64的数据带入上式得到：

P₂′/P₂=0.5 （7-7）

P₂′₀=（40/2）/0.98=19kW（电动机效率为0.98）

节电百分比：（40-19）×100/40=50% （7-8）

由式（7-8）可知：从理论上讲，风机采用变频器变速调节以后，引风机用电量（包括变频器电能损耗）将会比以前少一半。通过对数据的分析可以看出变频改造后综合厂用电百分比下降0.64。每年带来的经济效益为：

40×0.5×6200×4/10000=49.6万度 （7-9）

根据以上数据分析可以看出，鼓风机电动机的变频改造每年可节约49.6万度电能。

（四）降低噪声试验

1）试验按照锅炉运行和操作规范进行。

2）试验线路图如图7-13所示。

图7-13 试验线路图

3）试验数据见表7-2。

表7-2 试验数据

通过对实验数据的对比分析，可以看出如果在鼓风机变频运行的情况下，频率降低，噪声会随之快速减低，实际上锅炉的运行效率基本上都在80%左右，工频50Hz运行的情况很少，基本上都是在工频35～40Hz左右，这样就可以有效地降低噪声对人体和环境的影响。

本文在数据的计算过程中，所用的数据模型都是理想化的，与鼓风机在变频改造后的实际运行曲线有一定出入。因而本文得到的数据与改造后的实际数据有一定误差，误差的正负都有可能出现。但是引风机电动机的变速调节控制改造后的效益是很明显的。