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案例頻道一：改造原理
由流體傳輸設備水泵和風機的工作原理可知：水泵和風機的流量與其轉速成正比；水泵和風機的壓力（揚程）與其轉速的平方成正比，而水泵和風機的軸功率等于流量與壓力的乘積，故水泵和風機的軸功率與其轉速的三次方成正比（即與電源頻率的三次方成正比）根據上述原理可知：降低水泵和風機的轉速，那么其功率可以下降得更多。例如:將供電頻率由50Hz降為45Hz，則P45/P50=(45/50)3=0.729，即P45=0.729P50（P為電機軸功率）；將供電頻率由50Hz降為40Hz，則P40/P50=(40/50)3=0.512，即P40=0.512P50（P為電機軸功率）。
水泵和風機消耗功率與轉速的三次方成正比。即N=KN3 N：為水泵和風機消耗功率；n：為水泵和風機運行時的轉速；K為比例系數。而水泵和風機設計是按工頻運行時設計的，但除高速外，大部分時間流量較小，由于采用了變頻技術及微機技術有微機控制，因此可以使水泵和風機運行的轉速隨流量的變化而變化，最終達到節能的目的。實踐證明，使用變頻設備可使水泵和風機運行平均轉
速比工頻轉速降低20%，從而大大降低能耗，節能率可達20%-40%。
速比工頻轉速降低20%，從而大大降低能耗，節能率可達20%-40%。
因水泵和風機屬于典型的平方轉矩負載類型，所以其功率（軸功率），轉矩（壓力），轉速滿足以下關系（相似定理）：
P電=P軸=QH
Q’/Q=N’/N 則Q’=QN’/N
P’/P=(N’/N)3 則P’=P(N’/N)3
異步電機的轉速公式 n=60f(1-s)/p
式中：N、Q、H、P——水泵和風機的額定轉速，流量，軸功率
N’、Q’、H’、P’——調速后水泵和風機的額定轉速，流量，軸功率
P電=P軸=QH
Q’/Q=N’/N 則Q’=QN’/N
P’/P=(N’/N)3 則P’=P(N’/N)3
異步電機的轉速公式 n=60f(1-s)/p
式中：N、Q、H、P——水泵和風機的額定轉速，流量，軸功率
N’、Q’、H’、P’——調速后水泵和風機的額定轉速，流量，軸功率
在一定范圍滿足生產要求的前提下，可以通過改變轉速來靈活的調節水壓和流量，以方便均勻的沖洗工件，并且不改變工作周期。這種特性表明，調節水泵和風機轉速，改變電動機出力，使之始終滿足工藝要求。
綜上所述：利用變頻技術改變電機轉速來調節流量和速度的變化用來取代傳統工頻電路的控制，能取得明顯的節能效果
二：現場工況和改造方案
現場為其中為一套清洗工件和烘干系統。清洗工作原理是：工件通過鏈條輸送，以一定的速度進入箱體入口，箱體兩側布滿管道噴射龍頭，噴頭在水泵的作用下，以一定的壓力和流量來清洗工件。工件不斷的向前推進，經過近百米的清洗管道，最終清洗干凈達到產品要求，再從箱體出口處送入烘干系統。烘干系統為風機，通過風機流量的作用下來烘干工件，送入下一工作流程。
整個系統中有11臺清洗用水泵電機和12臺風機電機。由工藝要求可知，每一清洗階段和工件的不同所需清洗壓力和熱風流量也不盡相同，先前水泵和風機系統的流量與壓力是靠閥門和旁通調節來完成，又由于此系統為開環循環水系統，因此，不可避免地存在較大截流損失和大流量現象，不僅大量浪費電能，而且還造成清洗效果不佳的情況。為了解決這些問題，通過調節變頻器轉速，使水泵和風機隨著負載的變化調節水流量并關閉旁通，能使節能效果達到20%。
再因水泵和風機采用工頻起動方式，電機的起動電流均為其額定電流的3～4倍，在大的電流沖擊下，，會影響電網的穩定及其它設備的運行安全用電，也使接觸器、電機的使用壽命大大下降，同時，起動時的機械沖擊和停泵時水垂現象，容易對機械散件、軸承、閥門、管道等造成破壞，從而增加維修工作量和備品、備件費用。
采用德力西CDI9000通用型系列變頻器
該產品的主要特點有：
1．空間電壓矢量控制技術。
2. 轉矩自動提升功能，低頻大轉矩輸出。
3. 載波頻率可調，靜音運行。
4. 控制方式多樣化，通用性強，多段速和程序運行功能。
5. 內置剎車單元，快速停車。
6. 內置PID調節功能，閉環控制簡單。
7. 內置RS-485接口，可計算機聯網控制，也可以與DCS組成閉環控制系統。
8. 具有時間累計功能，可以顯示單次通電運行時間，累計運行時間。
9. 32位電機控制專用微處理器，頻率解析度高達0.01HZ。
2. 轉矩自動提升功能，低頻大轉矩輸出。
3. 載波頻率可調，靜音運行。
4. 控制方式多樣化，通用性強，多段速和程序運行功能。
5. 內置剎車單元，快速停車。
6. 內置PID調節功能，閉環控制簡單。
7. 內置RS-485接口，可計算機聯網控制，也可以與DCS組成閉環控制系統。
8. 具有時間累計功能，可以顯示單次通電運行時間，累計運行時間。
9. 32位電機控制專用微處理器，頻率解析度高達0.01HZ。
根據現場工況分析，需每臺電機加裝一臺變頻器，通過調節變頻器面板上的旋鈕來控制電機轉速，輸出工藝所需要的流量和壓力，提高產品質量，達到節能效果。
三：系統改造后的性能：
（1）關掉旁路閥們，采用變頻器控制，在滿足使用要求的前提下達到了最大限度的節能（20%）。 下圖繪出了閥門控制調節和變頻調速控制兩種狀態的水泵和風機功率消耗——流量關系曲線。
上圖顯示了變頻器控制和閥門控制水泵和風機所消耗的不同功率，從上圖總我們可以清楚的看出在水泵和風機流量為額定的60％時，變頻器控制與閥門控制相比，功率下降了60％；所以水泵和風機僅僅依靠閥門控制是遠遠不夠的，進行變頻器控制的節能改造是十分必要的。
對于水泵和風機來說，流量Q與轉速N成正比，揚程H與轉速N的二次方成正比，而軸功率與P與轉速N的三次方成正比，下表列出了它們之間的關系變化：
|
水泵和風機轉速N% |
運行頻率F(Hz) |
水泵和風機揚程H% |
軸功率P％ |
節電率％ |
|
100 |
50 |
100 |
100 |
0 |
|
90 |
45 |
81 |
72.9 |
27.1 |
|
80 |
40 |
64 |
51.2 |
48.8 |
|
70 |
35 |
49 |
34.3 |
65.7 |
|
60 |
30 |
36 |
21.6 |
78.4 |
從上表中可見用變頻調速的方法來減少水泵和風機流量進行節能改造的經濟效益是十分顯著的，當所需流量減少，水泵和風機轉速降低時，其電動機的所需功率按轉速的三次方下降；
當水泵和風機轉速下降到額定轉速的10%即F=45Hz時，其電動機軸功率下降了27.1%，水泵和風機節電率為27.1％；
當水泵和風機轉速下降到額定轉速的20%即F=40Hz時，其電動機軸功率下降了48.8%，水泵和風機節電率為48.8％；
當水泵和風機轉速下降到額定轉速的30%即F=35Hz時，其電動機軸功率下降了65.7%，水泵和風機節電率為65.7％；
當水泵和風機轉速下降到額定轉速的60%即F=30Hz時，其電動機軸功率下降了78.4%，水泵和風機節電率為78.4% ；
水泵和風機節電率的計算：
計算公式：冷凍和冷卻水泵和風機節電率=[1－（變頻器運行頻率÷50Hz）3]×100%
例如：水泵和風機轉速降低10％，即變頻器運行頻率＝45Hz
水泵和風機節電率＝[1－（45Hz÷50Hz）3]×100%＝27.1％
整個系統總功率為141.5KW，如每天工作8小時，電費按每度0.70元計算，負載系數為0.75，那么每年的可節約電費支出：
141.5×8×365×0.7×0.75×27.1％=58785元
（2）由于降速運行和軟啟運，減少了振動、噪音和磨損，延長了設備維修周期和使用壽命，提高了設備的MTBF（平均故障維修時間）值，并減少了對電網沖擊，提高了系統的可靠性。
（3）系統具有各種保護措施，使系統的運轉率和安全可靠性大大提高。 德力西變頻器公司除為用戶提供高質量的產品外，并且提供相關系統集成、安裝指導、調試和售后服務。我們的產品已經在全國各行各業有普遍的應用，下面是我公司產品在相關行業的業績：
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