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風機水泵節電器

一、概述:
在工礦企業中大量地使用著風機、水泵,這些機械一般都以交流電動機驅動。其中大部分電動機均不是工作在額定功率,而經常只有額定功率的50%-70%,甚至更低。但電動機大部分處在恒速運行狀態,并以檔板、閥門或放空回流的辦法進行流量或壓力的調節,從而白白損失大量的電能,功率越大的風機、水泵,損失的電能越多。高力風機水泵智能節電器(以下簡稱GL-F) 是新一代技術的智能節電器,它綜合可編程技術、變頻技術、跟蹤調功技術、軟啟動技術、動態功率因數補償技術,通過PID閉環控制,自動跟蹤負載的工作狀況,實時調節供電功率,減少電能浪費,大幅度節省電能。
 
 
二、適用范圍
1.冶金行業:送風機、除塵風機、加熱爐鼓風機、氨水泵;燒結引風機、熔煉鉛鋅冷卻泵、冷卻泵、清水泵、降溫排風機、煤氣加壓站風機等。
2.石化行業:注油泵、排污泵、清水泵、深井泵、加壓泵、輸油泵、供熱鍋爐鼓風機、引風機等。
3.電力、熱力行業:鍋爐鼓風機、引風機、補水泵、循環泵、疏水泵、灰漿泵、送風機等。
4.建材行業:旋窯、立窯排風機、羅茨風機、離心風機、集塵系統等。
5.礦山:礦井通風機、抽水泵等。
6.紡織化纖廠:送風機、冷卻水塔、清水泵、鍋爐風機等。
7.造紙廠:鍋爐風機、水泵、紙漿機等。
8.商場、賓館、寫字樓:送風機、循環水泵、冷卻水塔、屋頂排風機等。
 
三、節電原理
1.調速節電
風機,是傳送氣體裝置。水泵,是傳送水或其它液體的裝置。就其結構和工作原理而言,兩者基本相同。現先以風機為例加以說明。
采用GL-F對風機進行控制,屬于減少空氣動力的節電方法,它和一般常用的調節風門控制風量的方法比較,具有明顯的節電效果。  由圖可以說明其節電原理:
圖中,曲線(1)為風機在恒定轉速n1下的風壓一風量(H―Q)特性,曲線(2) 為管網風阻特性(風門全開)。
  假設風機工作在A點效率最高,此時風壓為H2,風量為Q1,軸功率N1與Q1、H2的乘積成正比,在圖中可用面積AH2OQ1表示。如果生產工藝要求,風量需要從Q1減至Q2,這時用調節風門的方法相當于增加管網阻力,使管網阻力特性變到曲線(3),系統由原來的工況點A變到新的工況點B運行。從圖中看出,風壓反而增加,軸功率與面積BH1OQ2成正比。顯然,軸功率下降不大。如果采用GL-F內置的變頻控制方式,風機轉速由n1降到 n2,根據風機參數的比例定律,畫出在轉速n2風量(Q―H)特性,如曲線(4)所示。可見在滿足同樣風量Q2的情況下,風壓H3大幅度降低,功率N3隨著顯著減少,用面積CH3OQ2表示。節省的功率△N=(H1-H3)×Q2,用面積BH1H3C表示。顯然,節電的經濟效果是十分明顯的。
由流體力學可知,風量與轉速的一次方成正比,風壓H與轉速的平方成正比,軸功率N與轉速的三次方成正比。采用GL-F進行調速,當風量下降到80%時,轉速也下降到80%,而軸功率N將下降到額定功率的51.2%,如果風量下降到60%,軸功率N可下降到額定功率的21.6%,當然還需要考慮由于轉速降低會引起的效率降低及附加控制裝置的效率影響等.即使這樣,這個節電數字也是很可觀的,因此在裝有風機水泵的機械中,采用轉速控制方式來調節風量或流量,在節電上是個最有效的方法。
同理,水泵的節電原理也可由下圖說明:
  
許多用泵場合都需在維持恒壓的情況下改變給水量(流量Q)從左圖可知:當流量Q1降至Q2若不改變水泵轉速,揚程將升至B工作點,其功率可用H2*Q2來計算,對應面積BH20Q2。原A工作點功率Q1*HT圖上面積AHTOQ1,兩者所耗功率變化不大,如果我們降低轉速至(2)即可節電Q2*H2-Q2*HT=Q2(H2-HT),圖DBH2HT的面積即是節電值。再如流量變至Q3若仍以額定轉速運行,所需功率Q3*H1,浪費能量為FCH1HT。
與風機節電原理相同水泵電機輸出功率正比于轉速三次方關系,用GL-F進行調速,流量下降,可保持恒壓HT 若轉速下降至額定轉速的80%,軸功率下降至額定功率的51.2%,流量下降至Q3,若使揚程恒定,可使轉速下降到額定轉速的70%,此時 軸功率是額定值的34.3%,節電達65.7%,經濟效益十分明顯。
 
2. 軟起動節電
通常感應電動機采用直接接入電網起動的方法,電動機的起動電流為額定時的5~7倍不僅損耗大,對電網沖擊也大,機械磨損,振動都大,如果用GL-F控制電機起動,可以將起動電流限制到1.2倍額定電流下,這樣起動耗電大大降低,既不沖擊電網,又不沖擊機械。
3.輕載降壓節電
任何利用交流感應電動機作為電力傳動方式的生產機械,電動機的功率是按最大負荷期額定負荷選擇的。而工作時絕大部分不能滿載運行,電動機工作于滿電壓、滿速度而負載很小,也會有很多時間輕載運行,由電機設計和運行特性可以知道,電動機只有運行在滿載時才是效率最高、功率因數最佳狀況,輕載時造成許多不必要的電能損耗。GL-F采用檢測負載大小的方法,根據負載的減少,適當降低定子電壓可以提高效率,這是因為當輕載、空載時定子電流有功分量很小,而主要是勵磁的無功電流,因此COS¢很低,而空載損耗中占主要成份的是定子滿電壓的鐵損耗,一點沒有減少,所以效率很低。如果輕載時適當降低定子電壓,見電機定子感應電勢公式:
U1≈E1=4.44F1N1KN1¢m
其中: U1—定子每相繞組串聯匝數;KN1由于輕載、空載時定子電流很小,可以忽略定子繞組的漏阻抗壓降,所以U1≈E1,當其他條件不變時,降低定子電壓U1,則¢m比例下降,也即勵磁無功電流IM也成比例下降,這樣定子電流中的無功分量減少了,COS¢就提高了,適當控制可以接近最佳值。另外,其他條件不變,定子鐵耗:PFel= pFeIN ×(U1/ UIN)2
其中:PFel—定子鐵耗;pFeIN —定子額定鐵耗;
UIN —定子額定端電壓。
可以看出,隨著U1下降,PFel以平方比例迅速下降,這樣輕載、空載時占主要損耗的鐵耗大量減少,使電機的運行效率大大提高,這就是輕載降壓節電的道理。
4.提升功率因數節電
因GL-F內置了功率因數補償裝置,可以功率因數大幅度提高,這樣可以節省很大的無功損耗,一般可節省30%左右,企業中的大容量設備后,GL-F可以增加不少新設備而不需擴容。
以上所述的這些節電功能利用微電腦技術全集成于GL-F節電控制器一身,即:GL-F =變頻器+動態調功器+動態功率因數補償器+軟起動器
 
四、主要特點
節電率達20%-60%
■有效防止機械磨損,延長電機使用的壽命,瞬時態轉矩反映;
■采用最新一代IGBT功率模塊,最大載波頻率達16kHz,靜音運行;
■瞬時輸出電壓自動調整,即使輸入電網存在較大的波動,輸出電壓也基本保持不變;
■雙顯示屏數字鍵盤,控制方式靈活、方便;
■、回升制動等功能,適應各種應用場合;
■內置PID調節器,閉環控制系統結構簡單;
■液晶字符、圖形顯示,中、英文顯示方式隨時設定,人機界面友好;
■雙鍵盤互動切換控制,本機、遠程操作自由選擇;
■保護功能完善,具備電流限幅、過壓失速保護、短路、過流、過載、過壓時,系統均能即時保護。
 
 
五、產品系列 
GL-F有低壓系列和高壓系列兩大類
低壓的是380V電壓級別。
高壓系列有3KV/6KV/10KV三種電壓級別適用電機功率范圍為250--2000KW
 
 
六、安裝圖示
 
七、GL-F節電器節電效果檢驗方法
GL-F節電器的節電效果檢測有以下幾種方法:
1.鉗形電流表測試:通過測試節電器投入前和投入后電機電流的變化,即可計算出大致的節電率。
2.有功電度表測試:通過測試電機在相同負荷條件下,節電器分別投入和斷開,電機運行相同時間的電耗,即可算出實際的節電率。
3.電參數測試儀測試:通過測試電機在相同負荷條件下,節電器分別投入和斷開,電機運行時的電流、有功、無功、功率因數等電參數,即可算出大致的節電率。
 
八、使用GL-F節電器前需要了解的情況
 
1.  了解風機水泵的類型和用途
2.  了解風機水泵所用電機的型號、銘牌標稱值(電壓、電流、功率)、了解水泵風機銘牌上的標稱值,如水泵的設計揚程(壓力)、設計流量;風機的設計風量、壓力。
3.  了解水泵風機實際負荷的基本情況(包括負荷特性和運行周期),如水泵的實際壓力、揚程、流量、用什么方式調節壓力和流量、閥門的開度;風機的實際壓力、風量、用什么方式調節壓力和風量,風門或檔板的開度
4.  實測運行時的電壓、電流。
5.  了解風機水泵的工作時間及電費單價。
詳細了解以上情況后請填寫風機水泵節電器應用調查表》,然后根據調查表的數據參考下述條件判斷是否適合安裝GL-F節電器和安裝后大約的節電效果。
 
怎樣判斷一個應用是否為一個好的節電應用?
看銘牌標稱的壓力、揚程、流量、風量與實際運行時的壓力、揚程、流量、風量是否差別較大,差別越大,節電效果就越好;
看閥門、風門或檔板的開度,閥門、風門或檔板的開度低于90%以下,就會獲得比較好的節電效果;
 
對于沒有壓力、揚程、流量、風量富余的風機水泵,將不是一個好的節電應用,但可以作為此類電機的軟啟動器,因此,要注意避免在壓力、揚程、流量、風量富余的風機水泵電機使用該節電器作為節能裝置。
 
下表列出了不同負荷狀況下可預期的節電效果,實際應用時請以此為參照。
 

分類
閥門、風門或檔板的開度
節電效果預測
1
93%(大于93%)
有挑戰性,5-10%
2
80--90%
較好,20-40%
3
70--80%
好,40-60%
4
50--70%
很好60-75%

 

由上表可以看出,分類4是最理想的情況,可預期獲得顯著的節電率;分類3是比較理想的情況,一般均可獲得好的節電率;分類2的情況,一般可獲得較好的節電率;分類1的情況應慎重對待,盡量避免應用GL-F改造。

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