多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)加工設(shè)備的負(fù)荷以交流異步電動(dòng)機(jī)為主,電力消耗一般占企業(yè)全部電力消耗的65%左右,水泵負(fù)荷量效率較低,特別是2002年我國(guó)加入世貿(mào)組織后,企業(yè)只能通過控制成本來提高經(jīng)濟(jì)效益,從而提高經(jīng)濟(jì)效益。從而提高競(jìng)爭(zhēng)力,降低生產(chǎn)成本,節(jié)約用電,是關(guān)鍵的經(jīng)濟(jì)環(huán)節(jié)。例如某個(gè)供水站,供水系統(tǒng)是根據(jù)用水量的需求進(jìn)行調(diào)節(jié),就是利用調(diào)節(jié)泵出水閥來調(diào)節(jié)流量,需要專人值班,在不同情況下,閥門都要開關(guān)。勞力大,同時(shí),由于閥門強(qiáng)制節(jié)流使泵產(chǎn)生渦旋沖擊,產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪音,增加了泵的使用壽命和維修保養(yǎng)等方面的不利損失。其次是由于電機(jī)轉(zhuǎn)矩基本不變,這種調(diào)整方式形成的供水壓力大,造成節(jié)流功率嚴(yán)重?fù)p失,降低了泵的效率,浪費(fèi)了電能。
因此,根據(jù)水泵的相似原理可知:變速時(shí),流量與轉(zhuǎn)速成正比,揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速平方成正比,軸功率與轉(zhuǎn)速立方成正比,從而得出:相同的水泵變速時(shí),水泵的主要性能參數(shù)將按照上述比例規(guī)律變化,而且,變速時(shí)能保持效率基本不變,如果變速時(shí),水泵的轉(zhuǎn)速可調(diào),就能適應(yīng)當(dāng)時(shí)的需水量變化,這樣,就能避免因水泵機(jī)組在低效區(qū)域運(yùn)行引起的電機(jī)過載,同時(shí),變速時(shí)能保持效率基本不變。與此同時(shí),泵的轉(zhuǎn)速越慢,軸功率就越小,電機(jī)的輸入功率也就越小,這就是調(diào)速泵在供水系統(tǒng)中所起的節(jié)能作用。
水泵變頻節(jié)能改造中的機(jī)泵減速器原理。
根據(jù)交流電機(jī)工作原理中的速度關(guān)系,n=60f(1-s)/p,由公式得出:均勻改變電機(jī)定子繞組的供電頻率,即可使電機(jī)同步轉(zhuǎn)速變化平穩(wěn)。電機(jī)速度變慢,軸功率相應(yīng)降低,電機(jī)輸入功率也隨之降低,泵調(diào)速就起到了節(jié)能作用。
交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速物性為一條稍向下傾斜的曲線,如圖A所示,調(diào)速時(shí)的特性仍為稍向下傾斜曲線,是在不同頻率時(shí)相互平等的一組曲線,如圖B所示:
從兩圖中能看出,變頻器的調(diào)速特性基本保持了電動(dòng)機(jī)固有的轉(zhuǎn)速特性,它是一組不同頻率時(shí)相互平行的特性曲線。變頻調(diào)速具有以下優(yōu)點(diǎn):
①轉(zhuǎn)差率小,轉(zhuǎn)差損失小,效率可高達(dá)90~95%以上。
②實(shí)現(xiàn)平滑地?zé)o級(jí)調(diào)速,精度高,調(diào)速范圍寬(0~100%),頻率變化范圍大(0~50Hz)。
③起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大(可達(dá)額定值的1.1倍),實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)減輕啟動(dòng)電流的沖擊。
④提高電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)。
⑤變頻器可采用高速度的16位CPU與專用的大規(guī)模集成電路配合,用軟件實(shí)現(xiàn)V/5自動(dòng)調(diào)整,具有與計(jì)算機(jī)可編程控制器聯(lián)機(jī)控制的功能,容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。
⑥安裝容易,調(diào)試方便,操作簡(jiǎn)單。
⑦不僅適用于水泵,風(fēng)機(jī)類負(fù)荷的節(jié)能調(diào)速,而且也適用于舊設(shè)備的改造,對(duì)改善工藝條件,提高產(chǎn)品質(zhì)量都有其明顯效果。
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