在生产中，许多设备的能耗都与机组的转速有关，其中油、水泵zui为突出，这些设备一般都是根据生产中可能出现的zui大负荷条件，如zui大流量和扬程进行选择的，但实际生产中所需的流量往往比设计的zui大流量小的多，如果所用的电动机是不能调速的，通常只能通过调节阀门的开度来控制流量其结果在阀门上会造成很大的能量损耗，如果不用阀门调节，而是让电机调速运行，那么，当需要的流量减少时，电动机的转数降低，消耗的能量将会明显减少。

可知，当转速下降1/2时，流量下降1/2，压力下降 1/4，功率下降为1/8，即功率与转速成3次方的关系下降。如果不是用关小阀门的方法，而是把电机转速降下来，那么随着泵的输出压头的降低，在输出同样流量的情况下，原来消耗在阀门上的功率就可以*避免，这就是调速节电的原理所在。简单地说，就是在不装变频调速装置时，泵的出口排量靠出口阀调节，电机易过负荷，流量小时，靠关小阀门调节，增加了管道阻力， 使部分能量白白消耗在泵出口阀门上，安装变频调速器后， 可以降低泵的转速，泵的扬程也相应降低， 电机的电耗也相应降低，使原来消耗在泵出口阀上的能量， 用变频调速方法得到了解决。由于采用恒转矩特性， 变频降速后的电机转矩不变，拖动力矩恒定，可以保证排量，从而实现了节约电能的作用。

变频器产品特性

1.节电效益显著，节电率高达20%~60%；

2.平滑启动，消除启动时的冲击电流，启动时电机电流可限制在其额定电流的150%之内；

3.减少电机发热及运动部件的磨损程度，有效延长电机使用寿命，降低维修成本；

4.微电脑智能控制，自动适应、自动跟随，无需人工调整；

5.市电及节电状态自动转换，故障自动报警，不影响正常工作。

 

我公司*台变频器是用在污水提升泵上的，型号是FRN75-P74的日本富士产品。由于当时对变频器的性能，可靠性等并不十分了解，所以在污水提升泵上应用变频器属于试验性质的。*台变频器投用后，电机工作电流下降了近50%，电机运行温度明显下降，机械磨损减少了，维护工作量也减少了，运行中发现，变频器各种保护功能可靠，消除了因电机过载或单相运行而烧毁电机的现象，确保了安全运行。 

根据污水提升泵应用变频器的效果，我公司又在生活饮用水和生活热水泵上安装了变频调速器。饮用水和热水泵电机的功率分别是 55 kw 和 37kw，白天用水量大，需将泵的出口阀全打开，而夜间用水量较小，需适当关小出口阀，而关小出阀的后果是造成泵憋压，管网被憋漏的情况也时有发生，为了解决以上问题在饮用水和热水泵上分别安装了变频器，采用了恒压闭环控制方案。投用后，运行平稳，未出现任何故障，即解决了憋压问题又收到了较好的节电效果。

我公司共有各类油泵上百台，总装机容量为近万kw，其中，zui大电机容量为500kw。在近几年的工艺改造过程中，为了适应今后生产发展的需要，泵和电机的富裕量都较大，以常减压装置为例，主要机泵的能力可以达到每年加工原油250×104 t。而实际生产中，每年的实际加工量为（l00～140）×104t。调查结果表明，泵的功率消耗在泵出口阀和控制阀上为30%～60%。所以在油泵上应用变频器将有较大的节能潜力。

由于锅炉是炼油企业的主要动力，而锅炉鼓风机是锅炉系统主要耗电设备，运行中常有风机震动，轴温过高等现象，所以在鼓风机上安装变频器具有重要意义。选用的变频调速装置应具备多种保护功能，才能较好的保障锅炉运行的安全性和可靠性。

经过对锅炉运行状况的调查和认真分析，认为在锅炉鼓风机安装变频器，须在技术上解决以下问题：   （l）锅炉的安全运行是全公司动力的根本保证，虽然变频调速装置是可靠的， 但发生问题时，须确保锅炉安全供汽。所以，必须实现工频一变频调速运行的自动切换。    

（2）锅炉风机的拖动电机容量为135kw，对于这种大惯量负荷的风机，可能存在扭曲共振。运行中，一旦发生共振，将严重损坏风机和拖动电机。所以，必须计算风机一电机连接轴系扭振临界转速以及采取相应的技术措施。

针对以上问题，采取了如下办法：   

（1）设置了由工频切换至变频及变频切至工频的快速瞬时切换工能。 经过现场试验及实际应用，切换功能保证了工频一变频间快速瞬时互相切换，能够满足风机运行过程中的切换要求。

（2）为了进一步分析风机一电机系统是否可能存在扭曲共振问题，经查阅有关资料及结构图，获得了风机一电机轴系扭振固有频率为：*阶扭振固有频率为1222.4Hz，第二阶为3867.4Hz。由此可以得出，在0～50HZ 调速绝不会出现扭曲共振。

锅炉鼓风机安装变频器后，收到了以下效果：

（1）适当降低炉膛压力可以大幅度地降低风机电耗。当锅炉负荷均为 50 t/h，燃烧工况及操作条件相似的情况下，安装变频器前后的电机电流由180A降为90A，按年8000h计算，年节电30×104kw?h。   

（2）由于操作控制调节系统的改善，使燃烧工况趋于低氧燃烧，提高了锅炉热效率。风机变频安装前，锅炉风量控制手段是调节风机入口挡板和火嘴风门，入口挡板的调节方法即不灵活又十分粗略，无法进行风量的准确调节，为此，操作中风量往往过大。实现变频调速后，锅炉燃烧过程中氧含量的控制十分方便准确。在操作室就可以对锅炉燃烧所需的风量进行微量调节，使燃烧工况趋于低氧燃烧，过剩空气系数由1.2降为1.1，锅炉热效率提高0.8个百分点，降低了燃料消耗，年节约燃烧油 200～500t。   

（3）提高了功率因数。变频调速装置上增加了直流电抗器附件，这样即可以防止变频器产生的高次谐波污染电源，也可防止冲击电流，保护整流模块。并使功率因数提高到0.95以上。

1、负载类型与节能关系
　　生产机械是各式各样，种类繁多的，但负载类型主要有三类，P（KW）、M（nm）、N（r/min）。

2、风机水泵节能原理
　　风机水泵的轴功率P与其风（水）量Q、扬程H之间的关系为：P正比Q＊H，当流量Q1变化到Q2时，电动机的转速为n1、n2 , 此时Q、H、P相对于转速的关系如下：
Q2=Q1×（ n2 / n1）
H2=H1×（ n2 / n1 ）2
P2=P1×（ n2 / n1 ）3

 

n1-代表风机水泵在额定转速运行时的特性；
n2-代表风机水泵降速运行在n2转速时的特性；
R1-代表风机水泵管路阻力zui小时的阻力特性；
R2-代表风机水泵管路阻力增大到某一数组时的阻力特性。
       风机水泵在管路特性曲R1工作时，工况点为A，其流量压力分别为Q1、H1，此时风机水泵所需的功率正比于H1与Q1的乘积，即正比于AH1OQ1的面积。由于工艺要求需减小风量（流量）到Q2，实际上通过增加管网管阻，使风机水泵的工作点移到R2上的B点，风压（水压）增大到H2，这时风机水泵所需的功率正比于H2Q2的面积，即正比于BH2OQ2的面积。显然风机水泵所需的功率增大了。这种调节方式控制虽然简单、但功率消耗大，不利于节能，是以高运行成本换取简单控制方式。
       若采用变频调速，风机水泵转速由n1下降到n2，这时工作点由A点移到C点，流量仍是Q2，压力由H1降到H3，这时变频调速后风机水泵所需的功率正比于H3与Q2的乘积，即正比于CH3OQ2的面积，由图可见功率的减少是明显的。由上述原理可知，降低风机水泵的转速，风机水泵的输出功率将下降更多。

3、节能计算
　　将电机的供电频率由50Hz降为40Hz，则理论上，频率改变后与改变前的输出功率之比为 （40/50）3 = 51.2%。例如：一台水泵电机功率为55KW，当转速下降到原转速的4/5时，其耗电量为28.16KW，省电48.8％，当转速下降到原转速的1/2时，其耗电量为6.875KW，省电87.5％。
　　风机、泵类等设备采用变频调速技术实现节能运行是我国节能的一项重点推广技术，受到国家政府的普遍重视，《中华人民共和国节约能源法》第39条就把它列为通用技术加以推广。实践证明，变频器用于风机、泵类设备驱动控制场合取得了显著的节电效果，是一种理想的调速控制方式。既提高了设备效率，又满足了生产工艺要求，并且因此而大大减少了设备维护、维修费用，还降低了停产周期。直接和间接经济效益十分明显，设备一次性投资通常可以在9个月到16个月的生产中全部收回。

4、变频调速在不同行业的典型应用对象

变频调速技术以其优异的调速性能、率、高可靠性在各行各业有着广泛的应用，现举例如下：

    冶金——轧钢机、辊道、高炉风机、泵、起重机械、高炉送料、钢厂抛光等。

    轧钢制线——拉线机、卷绕机、鼓风机、泵、起重机械、定长剪切、自动送料
  
    钢铁——轧机、辊道、风机、泵、起重机、钢包车、转炉倾动等。

    电线业——拉丝机、卷绕机、鼓风机等。

    化工——挤压机、胶片传送带、搅拌机、离心分离机、压缩机、鼓风机、喷雾器、泵等。

    石油——输油泵、电潜泵、注水泵、抽油机等。

     化纤和纺织——纺纱机、精纺机、织机、梳棉机、浆纱机、中央空调、鼓风机、泵类等。

    汽车制造业——传送带、搬运车、涂料搅拌、中央空调、电瓶车等。

    机床制造业——车床、龙门刨、铣床、磨床、机械加工中心、剃齿机等。

    电子制造业——中央空调、风机、泵、空压机、注塑机、传送带等。

    造纸业——造纸机、造纸机械、风机、泵、粉碎机、搅拌机、鼓风机等。

    食品——制面机、制点心机、传送带、搅拌机等。

    煤气、自来水——压缩机、鼓风机、泵、搬运机等。
 
    水泥——回转窑、起重机械、鼓风机、泵、主传动电机、传送带、振动给料机、立窑风机等。

    矿业——泥浆泵、传送带、提升机、切削机、掘削机、起重机、鼓风机、泵、压缩机等。

    交通——电动汽车、电力机车、船舶推进、装卸机械、空压机、电缆车等。

装卸搬运——自动仓库、搬运车、粉体运送器、输出传送带等。

建筑——电梯、传送带、空调设备、鼓风机、泵等。

塑胶——橡胶截断机、注塑机、压出机、塑料薄膜生产线等。

生活、服务——空压机、缝纫机、电风扇、工业及家庭用洗衣机等。

物流——立体车库、自动仓库、传送带等。

电力——锅炉鼓用鼓风机、给水泵、离心混料机、传送带、扬水发电站、飞轮等。

宾馆酒店、大厦——中央空调系统、电梯等。

农业——制茶机、水泵、离舍通风、粮库通风等。

试验研究——电机对拖试验实验装置、主轴实验装置、离心分离机等。