0705新2第五讲经济效益赞变频Word格式.docx
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(2)变频运行时
3.变频器的相应功能
(1)低减U∕f比节能
图5-10节能与U∕f比
图5-11电流-电压曲线
(2)自动搜索最佳工作点(电流-电压曲线)节能
5.1.4 特性不符情意差
图5-12 直流电动机的有效转矩线
a)直流电动机 b)机械特性曲线 c)有效转矩线
1.直流电动机的有效转矩线
图5-13 机械调速的有效转矩线
a)机械调速 b)有效转矩线
2.机械调速的有效转矩线
图5-14 直流电动机和机械调速带二次方律负载
a)直流电动机带风机 b)机械调速带风机
3.特性不符的结果
①──风机的机械特性
②──直流电动机的有效转矩线
③──机械调速的有效转矩线
5.2 风、水这边独好
5.2.1 恒压供水已有成就
5.2.1.1 供水系统的模型和主要参数
图5-15 供水系统的基本模型
1.供水系统的基本模型
2.主要参数:
流量是单位时间内流过管道内某一截面的水流量,符号是Q,常用单位是m3∕min。
扬程是单位重量的水被水泵上扬时所获得的能量,符号是H,常用单位是m。
扬程主要包括三个方面:
(1)提高水位所需的能量;
(2)克服水在管路中的流动阻力(管阻)所需的能量;
(3)使水流具有一定的流速所需的能量。
全扬程
也叫总扬程,或水泵的扬程。
是说明水泵的泵水能力的物理量。
包括把水从水泵的吸入口上扬到最高水位所需的能量,以及克服管阻所需的能量和保持流速所需的能量,符号是HT。
实际扬程
即通过水泵实际提高的水位所需的能量,符号是HA。
损失扬程
全扬程与实际扬程之差,即为损失扬程,符号是HL。
HA、HT和HL之间的关系是:
HT=HA+HL
管阻
表示管道系统(包括水管、阀门等等)对水流阻力的物理量,符号是R。
压力
是表明供水系统中某个位置(某一点)水压的物理量,符号是p。
其大小在静态时主要取决于管路的结构和所处的位置,而在动态情况下,则还与供水流量与用水流量之间的平衡情况有关。
5.2.1.2 供水系统的基本特性与工作点
1.扬程特性
图5-16供水系统的扬程特性
以管路中的阀门开度不变为前提,表明在某一转速下,全扬程与流量间关系的曲线HT=ƒ(Q)。
2.管阻特性
以水泵的转速不变为前提,表明阀门在某一开度下,全扬程与流量间关系的曲线HT=ƒ(Q)。
图5-17供水系统的管阻特性
图5-18供水系统的工作点与调节流量的比较
3.供水系统的工作点
4.供水功率
PG=CP·
HT·
Q(kW)
供水系统的额定功率与面积ODAG成正比。
5.2.1.3 供水系统节能的几个方面
1.供水功率的节能如图5-18:
(1)阀门控制法
设QX=60%QN,当关小阀门时,管阻特性为曲线③,扬程特性仍为曲线①,工作点移至B点。
供水功率PG与面积OEBF成正比。
(2)转速控制法
当QX=60%QN时,扬程特性为曲线④,管阻特性仍为曲线②,故工作点移至C点。
供水功率PG与面积OECH成正比。
(3)两种方法的比较 转速控制方式节约的供水功率ΔP与面积HCBF(图中的阴影部分)成正比。
(4)比较前提
调速之前也具有自动平衡流量的功能(阀门开度能够自动调节)。
图5-19 ΔP与流量的关系
(5)ΔP有最佳点
2.电动机输出功率的节能
(1)水泵工作效率的近似计算公式
ηP*=C1(
)-C2
C1-C2=1。
(2)不同控制方式时的工作效率
阀门控制法设C1=1.9;
C2=0.9,则:
Q*
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
η*
0.34
0.62
0.82
0.94
0.98
转速控制法
η*≡1.0
节能效果
Q*
0.9
fX
20Hz
30Hz
40Hz
45Hz
ΔPG*
0.336
0.384
0.29
0.17
ΔPM*
0.669
0.554
0.342
0.191
ΔPG*──供水功率的节能效果(未计入水泵效率)
ΔPM*──电动机输出轴的节能效果(计入水泵效率)
3.电动机输入功率的节能
通过变频调速,可以较好地消除大马拉小车的现象,提高电动机的功率因数和效率,进一步减小电动机的输入功率。
5.2.1.3 恒压供水系统的控制
1.接线图
图5-20 恒压供水电路
2.主要功能预置(采用森兰BT12S系列变频器)
功能码
功能名称
数据码
数 据 码 含 义
F04
最大频率
50Hz
F07
转矩提升
1
最小档
F08、F09
加减速时间
30s
F44
控制对象
4
压力控制
F45
负载选择
二次方律负载
F47
目标给定
模拟电压0~5V
F50
反馈方式
2
反馈量为模拟电压1~5V
F51
反馈逻辑
0
正逻辑
F60
比例常数
1000
F61
积分时间
50s
图5-21 暂停运行功能
3.暂停运行功能
相关功能预置(采用康沃CVF-P2系列变频器)
H-62
压力表量程
1MPa
采用远传压力表
H-63
报警下限
0.8MPa
H-64
报警上限
1.2MPa
H-65
下限压力
0.85MPa
H-66
上限压力
1.15MPa
H-67
苏醒阀值
0.9MPa
图5-15中之pL
H-68
睡眠阀值
1.1MPa
图5-15中之pH
H-69
判断时间
300s
图5-15中之td
5.2.2 水位变频节能也优
5.2.2.1水位控制的节能分析
图5-22水位控制的特点与节能
1.水位控制的特点
水位低于下限水位LL时,起动水泵,向储水器内供水;
水位达到上限水位LH时则关闭水泵,停止供水。
水泵的任务是提供一定容积(下限水位与上限水位之间)的水。
2.水位控制的节能分析
依据:
V=Q1t1=Q2t2
设:
n1=nN→Q1=QN→t1=1小时→W1=P1×
1。
如:
n2=0.8nN→Q2=0.8Q1
→t2=1/0.8=1.25小时
→P2=(0.8)3P1N=0.512P1N
→W2=0.512P1N×
1.25=0.64W1。
ΔW=W1-W2=0.36W1。
即,可节能36%。
图5-23 水位控制方案
3.水位控制方案
(1)水位低于LL→E2“失电”→(E2=0,Ē2=1)
→FWD得到信号,变频器运行,且自锁;
传感器状态
X2状态
X1状态
预置频率
Ē1=1,E2=0
1
(2)水位高于LL→E2“得电”→(E2=1,Ē2=0):
Ē1=1,E2=1
40Hz
(3)水位达到LH→E3“得电”→Ē3=0→变频器停止;
(4)如水位上升到LHH→E4“得电”→紧急停机。
5.2.2.2水源水位变化的节能分析
图5-24冬季的进水特点
1.冬季的进水特点
图5-25夏季的进水特点
2.夏季的进水特点
ΔP=k(H2Q2-H2’Q1)
可见,采用变频调速后的节能效果是相当可观的。
5.2.3 空调变频控制讲究
5.2.3.1中央空调系统的构成
图5-26中央空调系统的大致构成
可调速部分:
1.冷冻主机
2.冷却水系统
3.冷冻水系统
4.冷却塔风机
图5-27冷却水系统及其类比电路
5.2.3.2 冷却水系统的节能分析
图5-28冷冻水系统及其类比电路
5.2.3.3冷冻水系统的节能分析
5.3 切换方式要思考
5.3.1 森兰BT12S变频器的切换功能
图5-291控3主电路
1.主电路
2.扩展控制电路
图5-30扩展控制电路
3.功能预置
F53
电动机台数
2
1控3模式
F54
起动顺序
0
1#机首先起动
F55
附属电动机
无附属电动机
F56
换机间隙时间
100ms
F57
切换频率上限
49.5Hz
F58
切换频率下限
35Hz
5.3.2 瓦萨CX变频器的泵类控制模式
1.水泵台数
(1)变频泵1台;
(2)辅助泵0~2台。
图5-31 泵类与风机控制的外接控制端
2.基本接线图
3.功能预置
备 注
9.1
辅助泵数量
9.2
起动1号辅助泵的上限频率
49.5Hz
9.3
停止1号辅助泵的下限频率
35Hz
9.10
起动辅助泵的确认时间
30s
9.11
停止辅助泵的确认时间
9.12
起动1台辅助泵后目标值增量
0.5%
9.16
休眠的下限频率
30Hz
9.17
休眠的确认时间
60s
9.18
唤醒的下限压力
90%
5.4 效益核算要周到
5.4.1运行节能当然好
1.风机、水泵
一般说来,节能效果约为(20~70)%。
2.起重机械
总体来看,节能效果一般在(30~60)%左右;
3.龙门刨床
据实测结果,节能约(20~40)%左右。
5.4.2电机故障大减少
1.直流电动机
直流电动机的电刷和换向器是最大的薄弱环节。
2.绕线转子异步电动机
绕线转子异步电动机的电刷和滑环,也是薄弱环节。
3.电磁调速电动机
电磁调速电动机也有电刷和滑环,也是薄弱环节。
5.4.3设备寿命有提高
1.机械的磨损减少
2.电动机的故障率下降
3.机械的故障率大幅下降
(1)在供水系统中,水锤效应被彻底消除;
(2)卷取机械的磁粉离合器等易损件取消;
(3)起重机械的制动闸皮、操作杆等配用件的寿命延长了。
5.4.4产品质量变好了
1.轴承光洁度提高
2.浆纱同步准确
3.电梯平稳舒适
4.空调的恒温效果变好
5.空压机的供气质量提高,压力稳定,也能使产品质量提高。
5.4.5意外惊喜常常报
(1)以重油为燃料的燃烧炉,采用变频调速实现恒压供油后,非但节电节油,并且由于燃烧充分,烟囱里不再冒黑烟了;
(2)锅炉的鼓风机和引风机采用变频调速后,非但由于燃烧充分,烟囱里不再冒黑烟,并且因为平均转速降低了,噪音也大为下降。
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- 0705 第五 经济效益 变频