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由流體力學知識我們知道：風機、水泵類設備屬于平方轉矩負載，其流量Q、揚程H、功率P與轉速N之間存在如下關系：

即：流量與轉速成正比，壓力與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比。

因此，只要調節轉速，就可以實現控制流量和壓力的目的。由于功率和轉速是三次方關系，轉速的降低可以引起功率的減小，從而達到節能降耗的目的。例如：當電機在額定轉速的80％運行時，理論上其消耗的功率為額定功率的51．2％，去除機械損耗、電機銅損、鐵損以及變頻器自身的損耗等影響，節電效率也接近40％。同時由于電機運行速度降低，機械轉動噪音也因此變小。 

應用案例 一
      某電廠一臺75kW風機，原由風門控制風量。晝夜運行，每年運行時間約8000小時，其中4000小時需風量85%，另4000小時需風量60%。現進行節能改造，即將所有風門全開，由變頻器調節風機的轉速，從而調節風量。節能效果計算如下：

風門控制總能耗

= 75kW(85%流量) ×91%×4000小時+75kW(60%流量) ×76%×4000小時

= 273,000+228,000 kWh

= 501,000 kWh

使用變頻器調節風機轉速時電動機的耗電量

= 75kW×(85%流量）×61%×4000小時+75kW×(60%流量）×22%×4000小時

= 183,000+66,000

= 249,000 kWh

年節能千瓦時= 501,000-249,000= 252,000 kWh

直接經濟效益= 252,000×0.65=163,800元（電費按0.65元/小時計算）

應用案例 二

                                        發電廠引風機節能改造方案
1.項目背景 
發電廠既是電能的生產者，又是電能的用戶和消費者，我國的發電能源構成中，火電占70%以上，而一般的火電機組，其廠用電一般占發電量的4%～7%，拖動大容量風機、水泵類輔機的高壓廠用電動機的耗電量占廠用電的80%左右。由于電力體制改革中廠網分開、競價上網等事物的出現，電廠的發電煤耗、廠用電率已成為發電廠考核的重要指標，直接關系到電廠的經濟效益和企業競爭力。而風機、水泵類輔機的變速調節所起到的節能效果可顯著地降低廠用電和發電成本，因此選擇合適的高壓廠用電動機調速系統成為電廠節能工作的當務之急。

2.改造方案

      中電投某電廠對1×300MW機組的引風機進行高壓變頻調速改造，本次改造對機組一臺電動機進行改造，采用一拖一自動隔離方式，引風機電動機可采用工、變頻兩種方式運行。選用我公司高壓變頻器，該變頻器整流器件為二極管，逆變器件為IGBT（如圖1所示），控制方式采用無速度傳感器矢量控制，運行性能更加優越。

圖1 功率單元原理圖 

變頻器的6kV電源經變頻裝置輸入刀閘與接觸器后到高壓變頻裝置，變頻裝置輸出經出線刀閘和接觸器送至電動機；6kV電源還可經旁路接觸器直接起動電動機。進出線刀閘與接觸器和旁路刀閘與接觸器的作用是：一旦變頻裝置出現故障，即可馬上斷開進出線刀閘與接觸器，將變頻裝置隔離，手動合旁路接觸器，在工頻電源下起動電機運行。旁路柜具備五防閉鎖功能；具備工、變頻方式指示功能；帶電指示功能和帶電閉鎖柜門功能。系統改造一次回路如圖2所示。

--為了充分保證系統的可靠性，給變頻器同時加裝工頻旁路裝置，變頻器異常時，變頻器停止運行，電機可以直接自動（工藝要求手動）切換到工頻運行狀態下運行，這樣可以保證機組的正常安全運行。

--為了實現變頻器故障的保護，變頻器對6KV開關QF進行聯鎖，一旦變頻器故障，變頻器跳開QF。當工頻旁路時，變頻器始終允許QF合閘，撤消對QF的跳閘信號，使電機能正常通過QF合閘工頻啟動。

變頻調速系統由用戶開關、自動旁路柜、GD5000系列高壓變頻器、高壓電機組成。旁路柜是由三個真空高壓接觸器KM1、KM2、KM3和高壓隔離開關QS1、QS2組成。正常運行時QS1、QS2全部閉合，只有在檢修時斷開。電機以變頻方式運行時，KM1、KM2閉合，QS3斷開；電機以工頻方式運行時，KM3閉合，KM1、KM2斷開。變頻與工頻之間切換自動/手動完成。旁路柜嚴格按照“五防”聯鎖要求設計，變頻輸出開關KM2和工頻開關KM3互鎖，完全能夠保證變頻調速系統安全運行。

由于在整個變頻調速系統中前級用戶開關柜具有過載保護裝置，因而手動旁路柜不會對電機進行過載保護。同時用戶開關柜必須按照8-10倍額定電流設置速斷保護值，確保躲過激磁涌流。

3.方案效果

為了便于分析變頻改造后的節能情況，選取在1號機組分別帶150MW、300MW負荷的兩種種不同工況下對引風機工頻和變頻兩種運行方式下的參數情況進行了對比。節能效果參見表1，從表1可以看出，當機組負荷分別為150MW、300 MW時，引風機變頻運行比工頻運行每小時分別節電256kW·h、535kW·h。變頻改造后，節電效果顯著。

表1 節能效果對比

4.總結

引風機經過變頻改造以后，節能效果非常明顯，而且啟動頻率低，轉速低，電流小且平穩。實現了軟啟動，避免了以前用工頻啟動時的大電流大轉矩對電機、電纜、開關及機械設備的沖擊。不僅延長了電機等設備的壽命，也減輕了軸承的磨損，提高了安全供電的可靠性。