电机效率变化对变频改造节能效果的影响分析VIP免费

电机效率变化对变频改造节能效果的影响分析丁旭元1程林2刘耀年3(1.3．东北电力大学吉林省吉林市132012；2.清华大学北京市海淀区100084)摘要：对需要变速运行的风机实施变频调速节能改造是电机系统节能的重点，而准确的节能效果评估是节能项目投资决策的重要环节。目前的风机变频改造节能效果评估方法没有考虑变频前后电动机效率变化的影响，论文对变频后电动机的效率进行了理论推导指出在变频后电动机效率变化明显，应该计及该效率变化对节能效果的影响。通过对某水泥厂实际风机的变频改造节能效果评估，表明电动机效率变化对节能效果影响较大，在变频改造项目的节能效果评估中有必要计及电动机效率变化对节能效果的影响。关键字：风机变频改造节能效果评估电机效率EffectofMotorEfficiencyonEnergysavingEstimationofFrequencyConversionretrofitsXu-yuanDing1,Lin-Cheng2,Yao-nianLiu31、3.：Dept.ofElectricalEngineering,NortheastDianliUniversity,Jilin,China;2：Dept.ofElectricalEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing,ChinaAbstract:Transformationoffanwithfrequencycontrolisthekeypointofenergyconservationprojectinmotorsystem,andenergysavingestimationisoneofthemostimportantpartsofthetransformation.Thepresentestimationmethoddidnotconsidertheeffectofmotorefficiencyvaryingwithfrequencycontrol,butthederivationinthepaperindicatedthevariationofmotorefficiencyisobvious.Therefore,theeffectshouldbeconsidered.Thecasestudyshowedtheeffecttakenontheresultsoftheestimationdemonstratingitisnecessarytoconsiderthemotorefficiencyinenergysavingestimation.Keywords:fan;frequencycontrol;energysavingestimation;motorefficiency引言：我国风机与泵的耗电量已占到全国总消费电能的40%以上[1]。其中风机所占比例较大，且大部分为变负荷运行。当前风机大多采用风门控制调节流量，风机效率低下,电能浪费严重。随着合同能源管理机制的推广和变频技术的发展，风机的变频调速改造项目得以大力推动，准确的节能效果评估是项目投资决策的重要环节。然而目前我国对风机变频改造的节能效果评估大都处于实践阶段，很多评估结果与实施后的实际情况存在差异，还没有形成统一的、精确的评估方法。当前方法中，文献[2]中的方法为基于比例定律的方法，文献[5]提出了基于风机效率的方法。这些方法存在的一个共同的问题是只考虑了变频后风机本身效率的提高，而忽略了电动机效率变化对节能效果的影响。论文通过理论推导分析了变频后电动机的效率的变化情况，指出电动机效率随频率变化明显、应该计及效率变化对节能效果的影响；通过一个实际的评估案例分析了电动机效率变化对节能效果的影响程度，结果表明了电动机效率变化对节能效果的影响较大、在节能评估中有必要计及电动机效率变化的影响。1.风机的变频调速节能原理风机的工作点为其本身特性曲线n1与管路特性曲线R的交点，如图1中a点。当风机的额定流量远大于实际需求流量时，为满足生产工艺需求目前大多采用风门控制增加管路阻力来调节流量，此时工作点如图1中c点。流量减小压力增大，但风机轴功率并未减小。图1风机调速原理Fig.1PrinciplesofFanwithSpeedControl根据风机的比例定律：当输送流体的密度不变、仅转速变化时，输出流量、压力和轴功率与转速存在以下关系：Q1Q2=n1n2（1-1）H1H2=(n1n2)2（1-2）P1P2=(n1n2)3（1-3）改变电动机电源频率可改变电动机转速，风机特性随转速平移，工作点改变，如由图1中由a点移至b点。转速减小时，流量、压力、轴功率都随之减小，风机效率提高，实现节能。2.频率变化对电机效率的影响由式（1-1）可知，若风机实际需求流量为Q，则采用变频调速时的控制转速可表示为：n=nNQQN（2-1）QN、nN分别为风机额定流量、额定转速。风机的转矩随转速平方成正比变化，则流量Q时风机的转矩倍数可表示为：λ=(nnN)2（2-2）设f1为转速为n时的控制频率。频率改变时，电动机等效电路中的各电抗参数不再为恒定值，而随频率变化，若不考虑变频器输出谐波的影响，此时电动机等效电路可用图2表...