变频调速技术在风机、泵类应用中的节能分析
    一、在工业生产和产品加工制造业中，风机、泵类设备应用范围广泛；其电能消耗和诸如阀门、挡板相关设备的节流损失以及维护、维修费用占到生产成本的7%~25%，是一笔不小的生产费用开支。随着经济改革的不断深入，市场竞争的不断加剧；节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品质量的重要手段之一。

    二、通常在工业生产、产品加工制造业中风机设备主要用于锅炉燃烧系统、烘干系统、冷却系统、通风系统等场合，根据生产需要对炉膛压力、风速、风量、温度等指标进行控制和调节以适应工艺要求和运行工况。

    而最常用的控制手段则是调节风门、挡板开度的大小来调整受控对象。这样，不论生产的需求大小，风机都要全速运转，而运行工况的变化则使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉了。在生产过程中，不仅控制精度受到限制，而且还造成大量的能源浪费和设备损耗。从而导致生产成本增加，设备使用寿命缩短，设备维护、维修费用高居不下。泵类设备在生产领域同样有着广阔的应用空间，提水泵站、水池储罐给排系统、工业水（油）循环系统、热交换系统均使用离心泵、轴流泵、齿轮泵、柱塞泵等设备。而且，根据不同的生产需求往往采用调整阀、回流阀、截止阀等节流设备进行流量、压力、水位等信号的控制。这样，不仅造成大量的能源浪费，管路、阀门等密封性能的破坏；还加速了泵腔、阀体的磨损和汽蚀，严重时损坏设备、影响生产、危及产品质量。

    风机、泵类设备多数采用异步电动机直接驱动的方式运行，存在启动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点。不仅影响设备使用寿命，而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备，时常出现泵损坏同时电机也被烧毁的现象。近年来，出于节能的迫切需要和对产品质量不断提高的要求，加之采用变频调速器（简称变频器）易操作、免维护、控制精度高，并可以实现高功能化等特点；因而采用变频器驱动的方案开始逐步取代风门、挡板、阀门的控制方案。

    三、节能计算：对于风机、泵类设备采用变频调速后的节能效果，通常采用以下两种方式进行计算：1、根据已知风机、泵类在不同控制方式下的流量－负载关系曲线和现场运行的负荷变化情况进行计算。以一台IS150-125-400型离心泵为例，额定流量200.16m3/h，扬程50m；配备Y225M-4型电动机，额定功率45kW。泵在阀门调节和转速调节时的流量－负载曲线如下图示。

    根据运行要求，水泵连续24小时运行，其中每天11小时运行在90%负荷，13小时运行在50%负荷；全年运行时间在300天。则每年的节电量为：W1=45×11×（100%－69%）×300=46035kW•h W2=45×13×（95%－20%）×300 =131625kW•h W = W1＋W2=46035＋131625=177660kW•h 每度电按0.5元计算，则每年可节约电费8.883万元。2、根据风机、泵类平方转矩负载关系式：P / P0=（n / n0）3计算，式中为P0额定转速n0时的功率；P为转速n时的功率。以一台工业锅炉使用的22 kW鼓风机为例。

   运行工况仍以 24小时连续运行，其中每天11小时运行在90%负荷（频率按46Hz计算,挡板调节时电机功耗按98%计算），13小时运行在50%负荷（频率按20Hz计算，挡板调节时电机功耗按70%计算）；全年运行时间在300天为计算依据。则变频调速时每年的节电量为：W1=22×11×[1－（46/50）3]×300=16067kW•h W2=22×13×[1－（20/50）3]×300=80309kW•h Wb = W1＋W2=16067＋80309=96376 kW•h 挡板开度时的节电量为：W1=22×（1－98%）×11×300=1452kW•h W2=22×（1－70%）×11×300=21780kW•h Wd = W1＋W2=1452＋21780=23232 kW•h相比较节电量为：W= Wb－Wd=96376－23232=73144 kW•h
　　每度电按0.5元计算，则采用变频调速每年可节约电费3.657万元。某工厂离心式水泵参数为：离心泵型号6SA-8，额定流量53. 5 L/s，扬程50m；所配电机Y200L2-2型37 kW。对水泵进行阀门节流控制和电机调速控制情况下的实测数据记录如下：流 量L/s 时 间（h） 消耗电网输出的电能（kW•h）

阀门节流调节 电机变频调速 47 2 33.2×2=66.4 28.39×2=56.8 40 8 30×8=240 21.16×8=169.330 4 27×4=108 13.88×4=55.5 20 10 23.9×10=239 9.67×10=96.7合计 24 653.4 378.3 相比之下，在一天内变频调速可比阀门节流控制节省275.1 kW•h的电量，节电率达42.1%。

    四、风机、泵类等设备采用变频调速技术实现节能运行是我国节能的一项重点推广技术，受到国家政府的普遍重视，《中华人民共和国节约能源法》第39条就把它列为通用技术加以推广。实践证明，变频器用于风机、泵类设备驱动控制场合取得了显著的节电效果，是一种理想的调速控制方式。既提高了设备效率，又满足了生产工艺要求，并且因此而大大减少了设备维护、维修费用，还降低了停产周期。直接和间接经济效益十分明显，设备一次性投资通常可以在9个月到16个月的生产中全部收回。

大型建筑物中央空调节能的两种有效途径
　  一、中央空调系统的节能措施与办法除了传统的加强调试运行管理外，还应该充分利用现在的变频节能新技术来加以解决。
　　建筑物的中央空调系统设备负荷通常都是按照最大负荷来设计计算和配置的，一般都有 1.5 倍左右的使用余量。实际上最大使用时间往往是很少，每年大约不超过一个月。但是中央空调的大量风机，水泵等运行设备都是在 50Hz 标准电源下运转，也就是在满负荷下工作，使整个系统处于能源利用率较低的高速运转状态。不但浪费大量电能，而且还带来设备磨损，缩短寿命等一系列问题。传统的办法是对风机水泵直接配置变频装置，但是简单的变频调速处理往往节电有限，并有可能影响系统的正常安全工作。
　　如果在中央空调节能运行上应用模糊控制理论与变频技术相接合的智能化成套技术设备后,它能根据中央空调的末端负荷的变化和空调主机的运行状况自动对冷热水泵、冷却水泵、冷却塔风机等常规设备实施实时优化控制，使得系统水流量随空调负荷而同步变化。在保证使用要求前提下，达到降低电耗的目的。
　　该成套设备的核心技术是变流量控制器，通过各类传感器建立的数据库和已设计的模糊控制运行模型，运用模糊运算规则，最终达到智能模糊控制的目的。各个独立的子系统，在各种变化的负荷条件下，变流量运行均能保证处于最佳节能工作状态。
　　该套系统设备安装测试后，对于一般中央空调，水，风，主机等系统平均节电可达 30％-50％。
　　二、中央空调节能方法的另一重要途径就是尽可能提高系统设备的热交换效率。尽可能提高改善各部位换热设备的传热系数(如主机冷凝器蒸发器、风机盘管和冷却塔等热交换设备)。
　　中央空调系统大部分都以水为介质，循环运行实现热量的传递。其中水质的处理好坏对能耗的变化极为敏感，影响较大。因为水中的各种盐类沉淀会造成两个后果：即造成设备管道大量结垢和不断产生金属材料的腐蚀。
　　水处理方法是通过加药进行化学处理。化学处理投药的品种很多，如阻垢剂、分散剂、稳定剂、保护剂，缓蚀剂等。加药的方法分为人工或自动两大类。
　　水质处理的节能效果是十分显著的，中央空调系统管道设备的传热系数可以稳定的保持在设计参数范围之中。如果中央空调运行使用五年以后，其节能效果仍可达 10%-20％左右。当前，上述两种中央空调新技术，正在大型建筑中逐步推广，特别是老酒店、商住大厦中央空调系统更应该尽早地做节能改造。