我廠粉針車間空調(diào)風機使用Y180L-4 22KW電機和Y180M-4 18.5KW電機各一臺。為保證室內(nèi)空氣潔凈度的要求，每天24中時運行，周六、周日仍正常運行。造成了風機在不生產(chǎn)期間仍在工況下運行，浪費嚴重。又因風機容量較大，在正常生產(chǎn)情況下電機運行電流僅為24A，實測負荷率為50%，風機機組效率為37%，運行效率低，進一步加大了浪費。
近段時期粉針車間開工較足，這一問題日益突出，為解決這一問題并從長運考慮，決定選用變頻器改造現(xiàn)有設(shè)備。只所以選用變頻器是因為：
1、變頻器具有節(jié)電效果明顯，調(diào)速平穩(wěn)，易于實現(xiàn)控制等優(yōu)點；
2、為了突出節(jié)能效果，在粉針車間下班后，將風機轉(zhuǎn)速調(diào)低，可進一步節(jié)能(一般情況下風量降低為80%，節(jié)能達50%)，但仍保證生產(chǎn)車間各室符合工藝要求，如壓力，潔凈度等，這一數(shù)據(jù)須在設(shè)備安裝后進行測試，如果用有級調(diào)速很難實現(xiàn)風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(zhuǎn)矩特性，又可實現(xiàn)無級調(diào)速，易于實現(xiàn)上述要求。
一、變頻器容量的選擇：
粉針車間空調(diào)風機在正常情況下運行電流為24A，負載率為50%，而變頻器在驅(qū)動風機、水泵類等減轉(zhuǎn)矩負荷時可以用較小容量變頻器驅(qū)動大容量電機 ，這時只須保證電機額定電流小于變頻器在變轉(zhuǎn)矩情況下輸出的額定電流。(變頻器實際輸出容量小于變頻器容量)
現(xiàn)以22KW送風機為例進行計算：
(一)實際運行情況：
I=24A(實測) U=0.38KV 查<異步電動機最佳運行參數(shù)表>
I=24.733A COSφ=0.7312 In=42.5A
P1=√3UICOSφ
=*0.38*24.733*0.7312
=11.90K
正常情況下電機實際輸出功率為11.90KW。
(二)變頻器裝置的容量
PVD=KPn(N/Nn)3 <風機水泵調(diào)速節(jié)能手冊>
N：實際轉(zhuǎn)速 <變頻調(diào)速器在微機控制鍋
爐補水系統(tǒng)中的應用>
Pn：電機實際輸出容量
K：裝置容量綜合系數(shù) 1.15
PVD：變頻器容量
PVDMAX=1.15*11.90*1=13.865KW
(三)變頻器選型：
現(xiàn)今變頻器以國外進口為多。如日立、丹佛斯、倫茨、ABB等，性能高但價格高。國產(chǎn)變頻器價格低，性能稍差。日立J300變頻器在同類進口變頻器中價格較低，采用無速度傳感器矢量控制，具有高起動轉(zhuǎn)矩，且具有適合風機、水泵的自動節(jié)能運行。較為合適。
型號為：日立J300-150HFE
變轉(zhuǎn)矩時：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變頻器可滿足要求。
(四)回風機18.5KW 選用J300-150HFE 也可滿足要求，計算略。
二、節(jié)能效果：
(一)22KW送風機：
1、正常運行情況下電機所需容量：P1=11.90KW
2、改造后：(設(shè)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(jié)省電能為：
P節(jié)=√3U(I1-I2)COSφ
=√3*0.38*(24.733-19.037)*0.95
=3.5614KW
(二)18.5KW回風機：
1、現(xiàn)行情況：
I=24.2A U=0.38KV ，查<異步電動機最佳運行參數(shù)>，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(jié)省電能為：
P節(jié)=√3U(I3-I4)COSφ
=√3*0.38*(24.2-20.196)*0.95
=2.504KW
(三)非生產(chǎn)情況下節(jié)能分析：
下班后，可將風機轉(zhuǎn)速降低，這時只需保持室內(nèi)壓力及潔凈度即可。一般情況下轉(zhuǎn)速下降到20%時，最高運行效率幾乎不變，但節(jié)能效果卻非常顯著。
P=(K3*PN)/η
1)K=N/NN N:實際轉(zhuǎn)速 NN：額定轉(zhuǎn)速
∵N∝f ∴K∝f
2)η：效率
3) P：電機所需功率
1、22KW送風機節(jié)能情況
|
頻率 |
50 |
49 |
48 |
47 |
|
P輸出 |
11.90 |
11.20 |
10.52 |
9.884 |
|
P節(jié) |
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(jié) |
2.634 |
3.225 |
3.790 |
4.331 |
|
頻率 |
42 |
41 |
40 |
|
P輸出 |
7.053 |
6.561 |
6.093 |
|
P節(jié) |
4.847 |
5.339 |
5.807 |
2、18.5KW回風機節(jié)能情況
|
頻率 |
50 |
49 |
48 |
47 |
|
P輸出 |
12.628 |
11.89 |
11.17 |
10.49 |
|
P節(jié) |
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(jié) |
2.79 |
3.42 |
4.02 |
4.60 |
|
頻率 |
42 |
41 |
40 |
|
P輸出 |
7.49 |
6.96 |
6.47 |
|
P節(jié) |
5.14 |
5.67 |
6.16 |
(四)節(jié)能效果計算：
1、工作時間節(jié)電量：(設(shè)工作時間為8小時，全年305天)
(3.5614+2.504)*8*305=14799.58KWh
2、非工作時間節(jié)電量：f=45HZ
(3.225+3.42)*16*305+(3.225+3.42)*24*60=41996.4KWh
3、全年節(jié)電量：
14799.58+41996.4=56795.98KWh
4、節(jié)約費用:
工作時間：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(jié)約費用：
11023.83+19558.77=30582.6元
6、投資費用:日立J300-150HFE 每臺售價為16000元(包含配電柜及其它附件)，調(diào)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(jié)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(jié)能效果，但初投資大，回收周期長；
2、轉(zhuǎn)速不能過低，避免電機過熱；
3、在變頻過程中應避免與設(shè)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。
