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1、风机/水泵节能原理一、风机，水泵工作现状分析1、概述风机，水泵是目前工业现场中应用较多的设备，而且电机功率较大。在我国，电能最大的用户是电机，约占总耗的70%。其中风机，水泵耗电占全部电能的50船在通常设计中，用户配用电机的设计容量都要比实际高出很多。也就是大马拉小车现象，同时原风机、水泵的送风、送水系统控制大多数都是采用控制调节阀门的开度来实现送风、送水量的大小，不管需要的风量、水量是大是小，风机、水泵则都是以设计时的最高转速运行，由于使用阀门调节开度来实现变风量、水量的控制，调节方式不方便，造成维护成本增加，系统不稳定性，管网损耗增加，又浪费大量的电能，即“放风、放水就是放电”白白浪费掉，
2、同时电机在工频状态下频繁开/停比较困难，对电网冲击较大，势必造成开/停机时的电流冲击，传统的调节方式己经不能满足现代企业生产工艺的需求，在风机、水泵、等应用领域，引入节能控制技术，能达到很好的节能效果，同时，也降低了电机启动时对电网的冲击，提高了设备的功率因数，延长了机械系统的使用寿命，消除“水锤效应”对管道的冲击，提升了系统的可靠性，另外，因为节电器强大的保护功能，对设备起到了很好的保护作用，有效降低了设备的维护成本。近几年，随着现代电力电子技术的不断推广与应用，从实践结果来看，WSD-E90专用节电器得到了良好经济效应与社会效应，并且，也得到用户的广泛认同。1）电能浪费风机/水泵，挡板、阀
3、门的调节控制风量/水量，风机/水泵的转速恒定，由挡板/阀门来控制风量/水量，造成能量的大小与电机输出功率不成比例，造成大量的能量浪费。2）对生产工艺中负荷的适应能力差由于生产负荷在变化，而风门/阀门的调节也在不断变化，若风量/水量不稳定，就会造成风压/水压的变化，影响到工作效率和生产质量。3）电机起动冲击电流大，管道的“水锤效应”电机启动采用降压起动方式。在启动过程中起动冲击电流是额定电流的3-4倍，对电网电压冲击很大，“水锤效应”对管道的危害，操作复杂设备故隙率高，维护费用高，造成停产损失大。2、一般风机，水泵的节能方法减少运行时间电动机的通、断直接起动、降压起动、转子串电阻起动、软起动传动
4、装置的通、断液力耦合器、无级变速机采用高效设备高效传动装置连轴器、齿轮、液粘离合器、无极变速机高效电动机采用高效电机如Y系列电动机等减少空气动力风阻控制调节入口叶片角度、调节入口风门、调节出口风门转速控制串极调速、双馈、多极电机、液力耦合器、无级变速机二、WSD-E90风机，水泵节电器性能参数节电器工作原理及技术规范(1)节电器原理介绍节电器是利用电力电子器件的通断作用将工频电源变换为另一种电能控制装置。低压节电器主要采用交直一交方式，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成可控制的交流电源以供给电动机。节电器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。中间
5、直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。、节电率25%45乐、节电/市电任意切换和完善的保护功能;、调节简单，使用方便；、软启动、软停车，延长设备使用寿命;、提高设备电网侧的功率因.(2)、节电器技术规范控制方法空间电压矢量控制方式设定分辩率数字:0.01Hz（100HZ以下）,0.1Hz（100HZ以上）模拟：0.05Hz/50Hz,输出范围:0-300Hz精度数字：最大输出的0.01%模拟：最大输出的0.1%V/F比率线性，平方根，任意V/F过载能力额定电流150%-1分钟，额定电流200%-0.5秒。（特性与时间成反比）转矩补偿手动转矩补偿（0-20%）,自动转矩补偿输入信号运行方式键盘
6、/端子/RS485通讯设定模拟：0-1OV/4-20mA/,子板的另外端口（0-10V/4-20m）数字：键盘/RS485通讯启动信弓正转,反转多段速度至多可以设定8个速度（使用多功能端子）加减速时间0-6000秒，加减速时间可切换加减速方式:线性，S型紧急停止中断节电器的输出寸动慢速运行自动运行通过设定的参数自动运行（7段速度）故障复位当保护功能处于有效状态时，可以自动复位故障状态。输出信号运行状态频率检测等级，过载报警，过电压，欠电压，节电器过热，运行，停止，恒速，自动程序运行故障输出触点输出-交流250VIAt直流30VIA模拟输出从输出频率，输出电流，输出电压，直流电压中选择（输出电压
7、：0-10V）运行功能直流制动，频率限制，跳频，滑差补偿，反转保护，PID控制等节电器保护过电压，欠电压，过电流，保险丝断，接地故障，节电器过热，电机过热，缺相，过载保护，外部故隙1,2,通讯错误，速度指令丢失，硬件故障，选件错误等。节电器报警堵转防护，过载报警，温度传感器故障。瞬间掉电小于15亳秒：连续运行大于15亳秒：允许自动重新启动键盘运行信息输出频率，输出电流，输出电压，设定频率，运行速度，直流电压错误信息当故障保护时的运行状态，保存有3个故障历史信息。环境温度-10eC40储存温度-2065环境湿度最大90%RH.（不结露）高度/振动1,000m以下,5.9m秒2(=0.6g)以下应
8、用地点无腐蚀气体、易燃气体、油雾或粉尘及其它冷却方式强制风冷三、WSD-E90风机/水泵节电器节能原理1：水泵节电原理由水泵的工作原理可知：水泵的流量与水泵（电机）的转速成正比，水泵的扬程与水泵（电机）的转速的平方成正比，水泵的轴功率等于流量与扬程的乘积，故水泵的轴功率与水泵的转速的三次方成正比（既水泵的轴功率与供电频率的三次方成正比）。根据上述原理可知改变水泵的转速就可改变水泵的功率。流量基本公式：QoCNHN2KW=Q*HN3以上Q代表流量，N代表转速，H代表扬程，KW代表轴功率。例如：将供电频率由50HZ改为45HZ,则P45P50=（45/50）3=0.729,即P45=0.729P5
9、0；将供电频率由50HZ改为40HZ,则P40P50=（40/50）3=0.512,即P40=0.512P50。水泵-一般是按供水系统在设计时的最大工况需求来考虑的，而用水系统在实际使用中有很多时间不一定能达到用水的最大量，一般用阀门调节增大系统的阻力来节流，造成电机用电损失，而采用节电器可使系统工作状态平缓稳定，通过改变转速来调节用水供应，并可通过降低转速节能收回投资。从下图我们可以形象的看到三种流量控制方式的比较。IOOKW三种流量控制方法的耗电实测比较表:流量节电器轴功率w%输入阀门控制轴功率w%输出阀门控制轴功率w%理想轴功率w%5015608412.560256489.521.670
10、38689534.3805572.599.551.2907984103.5731001081061071002：系统原理图出口压力节电器系统核心框图3：风机节电原理如图示为风机风压H-风量Q曲线特性图:讨-代表风机在额定转速运行时的特性；n2-代表风机降速运行在n2转速时的特性；Rb代表风机管路阻力最小时的阻力特性；R2-代表风机管路阻力增大到某一数组时的阻力特性。风机在管路特性曲线Rl工作时，工况点为A,其流量压力分别为QI、Hl,此时风机所需的功率正比于Hl与Ql的乘积，即正比于AHlOQl的面积。由于工艺要求需减小风量到Q2,实际上通过增加管网管阻，使风机的工作点移到R2上的B点，风压增
11、大到H2,这时风机所需的功率正比H2Q2的面积，即正比于BH20Q2的面积。显然风机所需的功率增大了。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。若采用节电器控制，风机转速由M下降到n2,这时工作点由A点移到C点，流量仍是Q2,压力由Hl降到H3,这时变频调速后风机所需的功率正比于H3与Q2的乘积，即正比于CH30Q2的面积，由图可见功率的减少是明显的。四、该方案优势：1、根据风机配置特作如下改造：（I）风机上装设节能系统（如图一）；（2）设置远程控制和就地控制两种方式；（3）保留原工频系统及其联动方式，且和节电器系统互为备用，相互切换，互不干扰。2、大
12、容量风机，水泵采用节能改造控制后，除实现节能降耗经济效益外，其他方面的效益也是明显的：（1）改善了工艺，调速精度得到保证，提高了产品质量的稳定并可提高产量。投入节电器后可以平滑稳定地调整风量风压，提高了效率，特别是使生产线设备利用率得到保证，保证了顺产，进一步提高了产量。风机/水泵节电改造示意图EB一国二（2）设备运行与维护费用下降：采用节能改造后，避免原来转子滑环烧损维护、更换的工作，以及液力耦合器油路、漏油的维护以及由于若打坏齿轮的维修工作，以及由此导致的停产损失；节电器的运行实践证明其可靠性得到保证。（3）延长电机等设备的使用寿命。采用节电器后，可以实现软起动和软制动，几乎不产生冲击，避
13、免水锤，风阻软启动34倍的冲击电流，及液力耦合器启动47倍的冲击电流，可大大延长电机定子、转子轴及轴承等电气与机械寿命。五、产品性能优势（附主要器件配置表）万盛达科技股份有限公司节电器主要器件配置表硬件名称规格型号生产厂家模块FF300德国西门子公司整流桥SKD82德国西门子公司电解电容5600uf英国BHC霍尔200BS日本田村吸收电容1.0uf美国EACO主接触器富士CPU32位（美Tl公司专用电机控制芯片）23板德国西门康风扇1725H台湾鑫四海保险450A法国法拉产品特点 纯正进口原装器件，中美技术合作。 采用节电器控制电机的转速，实现了电机的软启动，软停车彻底的消除了设备对电网的冲击和管道的“水锤效应”有效保护供水管道，降低了设备的故障率，延长了设备的使用寿命，节电效果显著。 电机将在低于额定转速的状态下运行，减少了噪声和振动。 具有过载、过压、过流、欠压、缺相，过热等自动保护功能及声光报警功能。 本方案运转状态灵活多样，可完全实现自动控制，且可与其它自控装置进行电气联锁，实现的自动保护及计算机控制。 减少管路压力损失，保证机组最佳运行效率； 内置RS-485接口，适应远程控制。 软启动、软停车，电流不大于额定电流，消除大电流冲击； 市电/节电运行任意切换，故障自动查询； 提高功率因数，就地补偿，可达0.95以上； 风压任意设定，风压稳定且无波动。
