风机和泵类节电技术

1、风机和泵类节电技术l工作机械的负载特性 负载特性是指电力拖动负载的转矩与转速之间的关系，也叫负载转矩特性。电动机节电，特别是调速节电，与负载特性的关系极为密切，除要了解电动机的运行特性之外，还要掌握被拖动工作机械的负载转矩随转速变化的特性。典型的负载特性有恒转矩负载特性、恒功率负载特性、风机泵类负载特性三种，见表3-6。表3-6 电力拖动典型负载特性表注：资料来源，见参考文献15、20和28。恒转矩负载特性指负载转矩M与转速n无关的负载特性，当转速发生变化时负载转矩大致保持不变，它的轴功率P与转速n是正比关系。恒功率负载特性指转速n变化时轴功率P恒定不变的负载特性，它的负载转矩M与转速n是反比

2、关系，相当一个双曲线。风机泵类负载特性是负载转矩M与转速n成平方关系，相当一个抛物线，它的轴功率P与转速是三次方关系。由此可见，风机泵类最适合以节电为目的的调速运行，能够取得显著的节电效益。2风机和泵类拖动调速的节电效果风机和泵类是压缩或传输气体和液体两种流体的工作机械。它们的结构和工作特性基本相同，其工作特性主要表现在流量Q、风压或扬程H和轴功率P的关系上。当风机和泵类的转速一定时，它们的轴功率与单位时间的内流过的流量和风压或扬程的乘积成正比，即风机和泵类的绝大多数是应用感应电动机作为拖动的原动机，它的主要任务就是按工艺要求传输和调节流量，因为普通笼型感应电动机本身没有调速功能，90以上用调

3、节挡板或闸门的开度来调节流量。风机和泵类设备是按最大流量选定的，当流量需要减少时，是通过减少挡板或闸门的开度、增加管网流体阻力的方法来实现流量调节，导致了风机和泵类运行的压头损失，其结果电动机的运行功率下降不大。由于风机和泵类的轴功率与转速的三次方成正比，采用调速方式调节流量替代挡板和闸门的流量调节，就会消除节流损失和同时提高风机和泵类的运势效率，虽然由于电动机负载率的下降会使其运行效率降低，但因风机和泵类运行功率的下降幅度很大，电动机的损耗也有所减少，最终使电动机运行功率大幅度下降（见图3-18），从而达到节电的目的。图3-18中的曲线1为风机在恒速下的H-Q特性曲线，曲线2为管网风阻特性曲

4、线（风门挡板全开）。若风机在挡板全开位置，此时的运行点在A，其送风量 Q1为100，根据式（321）轴功率与面积AH1OQ1成正比。当风量需由Q1减少到Q2（如50风量）时，如采用减小风门开度增加管网阻力的方法降低流量，则管网风阻特性曲线由2变到3，风机工况由A点移到B点，轴功率与面积 BH2OQ2成正比，它与面积 AH1OQ1相比减少不多。若采用调速方式降低流量，风机H-Q特性曲线下移为曲线4，在同一流量Q2下，轴功率与面积CH3OQ2成正比，它与面积BH1OQ2 相比减少甚多，节省的功率损耗相当与面积BH2H3C成正比，可见节电效果相当显著。理论上，如果流量为额定流量的75，使感应电动机转

5、速控制在额定转速的3/4运行，其轴功率为额定功率的42，与采用挡板或闸门调节相比，可减少58的功率；如果流量下降到额定流量的50，使感应电动机转速在额定转速的1/2运行，其轴功率为额定功率的1/8，与挡板或闸门调节相比，可减少7/8的功率。由于调速转差功率损耗和控制装置的附加功率损耗都比调速减少的功率损耗小得多，实际节电效果还是相当明显的。因此，调速技术应用在负载率偏低和流量变动较大的风机和泵类等流体设备的电力拖动上可获得显著的节电效益，这也是为什么风机和泵类是调速技术节电应用重点对象的主要原因。事实上，风机和泵类的运行工况是随机变化的，而且多种多样，采用的调速技术性能也各有不同，运行操作和管

6、理水平也存在不小的差异，即使采用同一调速技术实际节电效益差异也很大。根据 1994年对全国石油、发电、建材、石化、化工、有色金属、造纸、纺织、钢铁等九大行业的大量应用实例的调查，高效调速方式的平均节电率大多在 2050，低效调速方式的平均节电率大都在1025。我国现有电力拖动作业的电动机占全国发电量的6070（包括空调制冷电动机），其中风机和泵类约占电力拖动用电量的一半，可见电动机调速节电的技术潜力相当可观。五、单位千瓦节电量正如前述，交流调速技术可在两个方面发挥较大的节电效果，一个是用于风机和泵类工作机械的流量调节上，另一个是用于需要重载启动轻载运行的工作机械上。不管用在什么工作机械上，它们

7、都要获得节电量效益。在需求方管理的调速节电分析中，单位千瓦节电量是一个主要的求算目标。单位千瓦节电量可用下式计算节电率ld是电力拖动调速节电的一个重要参数，它的大小与施动系统的工作特性和运行工况等多种因素有关。电力拖动与电光源不同，它总在变工况下运行，它没有大致固定的节电率，甚至也无法用计算来求得，通常是以实践计累的运行经验为基础确定的，在没有实践过程的场合，主要是通过同行实践经验、典型测试和理论分析相结合的方式来确定ld。显然，ld是年平均节电率。【例3-3】某油田一台由鼠笼型电动机拖动的游梁式抽油机，由于它重载启动轻载运行，平均用电负载率只有0.33，运行效率很低。改用了一台具有空载启动转矩特性地电磁调速电动机替代鼠笼型，使电动机装置容量比原鼠笼型电动机小得多，大幅度地提高了运行负载率，平均节电率达到了13，年运行时数为8700h，问它的单位千瓦节电量是多少？根据式（326），更换每千瓦鼠笼型电动机装置容量后一年的节电量为【例3-4】某油田一台由鼠笼型电动机拖动的输油泵由闸门调节流