由于电机转速与其轴功率的立方的关系,当电机转速稍有下降时,轴功率将大幅下降。如当流量为额定流量的80%时,Pn=Q3Pe=08Pe=051Pe,即电机轴功率仅为额定功率的51%,下降近一半,因而当应用于风机水泵,当流量有变化时能节能,且节能效果非常显著。若采用代门调节流量,电机运行于额定转速,在不同流量Q时,电机轴功率为PQ,则PQ=(04+06Q)Pe。
同样当Q为额定流量的80%时,Pe=(04+0608)Pe=088Pe,即电机轴功率仍为额定功率的88%.变频节电率P%=(PQ-Pn)/PQ=(088Pe-051Pe)/088Pe=42%.
根据风机、水泵负载轴功率P与流量Q之间关系分析,在流量降低时,几种方法的节能效果是不同的。吸入侧加挡板好于出风侧加挡板的节能效果,转速调节(阀门全开)的节能效果要明显好于挡板调节。虽然转速调节时泵的输入功率大幅下降,但电机功率的下降与调速方法有关。变频器由于既可降低电流、又可降低电压,本身损耗低,不存在滑差损耗,所以效果最好。
投资回收期计算及方案选择若按全年流量运行于额定负荷的85%计算,以240kW凝结水泵为例,电机功率240kW变频调速比挡板调节时的节电量为P=PQ-Pn=088Pe-051Pe=037Pe=037220=81kW.每月30d的节能电量Q电=P2430=58320kWh,按电厂成本价042元/(kWh)计算,每月节电费5832004223万元。240kW容量级别的变频器投资约27万元,其投资回收期为27/2312个月,即1a可收回全部投资,具有相当高的投资效益。
存在的问题a)增加了电机温升。因变频器高次谐波干扰和电机转速下降后散热能力的降低,导致电机温升增加。在环境温度为3540时,电机表面温度达到7095,在变频器出口侧加装电抗器才使问题得以解决。
b)对电源的干扰。因变频器会产生高次谐波,对周围设备产生一定程度的干扰,如果增装滤波设备就更为完善。
c)运行信号干扰情况。变频器的输入信号都很小,对干扰很敏感。在安装时由于没有使用屏蔽线,且与220V电源线使用了同1条电缆,致使输入信号存在较大的干扰信号,存在电机转速不平稳、发热等一系列问题,改用独立的屏蔽线后问题消失。散热片温度过高故障,另一方面影响变频器的使用寿命。
应用变频器要注意的问题a)充分考虑风机、水泵等高耗能设备的运行情况。如设备运行参数稳定,基本全速运行,不需调速,则不要用变频器,可考虑用其它的高效节能设备。
b)风机、水泵的调速范围,当转速低于额定转速的40%50%时,设备效率将明显降低,一般控制在70%以上,不低于50%.
c)选择调速时注意流量与压力2个指标,满足工艺要求的低转速可能会使压力很低,以至产生不能使用的后果。