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          變頻調速節能原理

          • 瀏覽次數:13265次
          • 發布時間:2014/9/29 22:45:59
          • 作者:AnyWay中國

          ●  我國電機系統能耗約占全國總發電量的50%。
          ●  電機及電機系統節能是節能減排的重要組成部分。
          ●  變頻調速是電機系統節能的重要途徑,最為典型的應用是風機、水泵行業。
          ●  電機能效提升計劃(2013-2015)將變頻調速技術作為電機系統節能改造技術指南中的關鍵技術之一,變頻調速技術用風機、水泵的流量調節,節能可達10~50%。 
          ●  變頻就是改變電機的工作頻率,對于交流電機而言,其轉速與供電頻率成正比或近似正比,變頻是交流電機的主要調速措施。
          ●  某些電機系統,用電量隨著電機轉速的升高而變大,隨著電機轉速的降低而減小。降低這類電機系統的轉速,可以減少用電量。
          ●  只要改變電機的供電頻率就可以降低電機的轉速,然而,并非降低頻率就可以節能。


          變頻不等于節能

           為了讓大家更好的理解變頻節能的原理,與大家分享一下變頻調速節能和不節能的兩種經典案例。


          分割線

          一、恒壓供水系統——變頻節能實例

          未采用變頻調速的供水系統工作原理如下圖所示:
          供水系統由水泵、電機、管網及閥門構成。系統的用電量與水壓及流量的乘積成正比。
          流量與轉速的一次方成正比,水壓與轉速的平方成正比,用電量與轉速的三次方成正比。
          未采用變頻調速的供水系統工作原理

          分割線1

          采用變頻調速之后,根據需水量實時調節供電頻率也就是電機的轉速,使在用水低谷和用水高峰的水壓保持恒定。



          采用變頻調速的供水系統工作原理

                 當水壓恒定時,用電量與需水量成正比,需水量小時,用電量也小,從而起到節能的作用,并且因為供水過程中能夠保持水壓的恒定,提高了供水質量。

          分割線

          二、變頻空調——不節能的變頻調速實例


          變頻不等于節能2

          變頻空調真的節能嗎?這個問題的討論,2014年顯得特別的激烈!

          首先,我們來了解一下變頻空調的基本原理。簡而言之,變頻空調與定頻空調的根本區別在于變頻空調在定頻空調的壓縮機電機之前加了一個變頻器,通過調節變頻器輸出頻率,即可改變壓縮機轉速,達到調節輸出制冷量(以制冷型變頻空調為例)的目的。
          認為變頻空調省電的主要依據是:變頻空調低速運行功率小,耗電量少。
          這是不容置疑的事實。
          值得討論的是:低速運行功率小與節能有必然聯系嗎?
          為了探討這個問題,我們有必要對節能做出定義??茖W的定義應該是:輸出相同制冷量的前提下,用電量較少視為節能。
          輸出相同制冷量是節能的前提,正如,對于需要2匹空調的場合,我們不會基于節能而安裝1匹的空調。低速運行功率小,相當于輸出冷氣的速度低,輸出冷氣的速度低,為了輸出相同制冷量,需要的時間就長。


          用電公式

          雇傭誰劃算?
          誰的耗油量大?

          可以下結論了!

          變頻空調改善了溫度調節性能

          最后,對于支持定頻空調省電的童鞋,編者免費贈送一個論據:定頻空調停機時,工作頻率是0Hz,0Hz比1Hz更省電。


          分割線


          三、如何判斷變頻調速是否節能?

          變頻節能的根本在于根據最小用電需要調節用電功率。

          變頻節能的根本在于根據最小用電需要調節用電功率。

          從負荷側看,避免大馬拉小車;從變頻器輸出看,需要多少給多少;

          變頻器用于驅動電機,電機的效率是輸出功率與輸入功率之比,反映的是電能轉變為機械能的能量轉換比。不考慮機械能是否有必要,是否有意義,是否有危害!

          變頻器本身是一個功率轉換設備,也需要消耗能量,使用不當可能適得其反!

          從效率看,采用變頻器后,電機的效率會降低!

          事實上,變頻調速節能重點關注的不是設備的運行效率,而是考慮實際效果,用多少電,供多少水,是效果;用多少電,制多少冷,也是效果。

          概括而言,變頻節能是減少或避免用了電卻沒產生有益效果的行為,若這種行為稱為浪費,變頻節能是以避免浪費為途徑達到節能的目的!

          本文通過對變頻恒壓供水和變頻空調一正一反的兩個案例,總結出是否具備變頻節能潛力的判斷方法如下:

          是否具備變頻節能潛力的判斷方法

                為方便理解記憶,不妨稱之為“三步法”

          第一步,看負荷 

          如果負荷是穩定的,不需要調速,采用合適功率的高效電機最節能,變頻調速不能節能!

          定頻供水系統和定頻空調都屬于波動的負荷。

          定頻供水系統在用水低谷時,只需要較少的電能即可滿足供水需要。

          定頻空調在室溫與設定溫度差異較大時,需要較大的制冷量才能降低溫度,當溫度達到設定值時,只需較少的制冷量即可維持室溫。

          從第一步看,兩者都有可能節能或不節能,因此,進入下一步 。

          第二步,看用電 

          當負荷是變化的,如果用電量不變,說明小負荷時,有電能浪費!節能潛力大!

          定頻供水系統(不包括已經采取變頻之外的其它自動調節措施的供水系統)在負荷變化時,電機轉速不變,用電量基本維持不變,需水量少時,存在浪費用電,變頻調速可以減少這種浪費,供水系統具備變頻節能的潛力大。

          定頻空調在溫度接近或達到設定值時,自動停機,停止消耗電能。即:未看到明顯的浪費用電。

          定頻空調已經具備依據負荷調節用電量的措施,不存在浪費,采用變頻調速是否節能,進入下一步。

          第三步,看能效 

          沒有浪費,變頻調速是否能節能可以另外一個指標。即:產生相同有益效果需要的用電量是否能減少?

          就空調而言,有益效果就是輸出制冷量或制熱量,而制冷量或制熱量與消耗電能的比例稱為空調能效比。因此,是否能節能就要看是否能提高空調能效比。如果運行過程中的能效比是變化的,就要看是否能提高綜合能效比?

          空調壓縮機在額定轉速時能效比最高,定頻空調的壓縮機運行狀態下始終工作在最高能效下;而變頻空調采用變頻調速后,低速時會降低能效比,相同技術條件下,綜合能效比低于定頻空調。因此,變頻空調不節能。


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