风机、水泵变频器选型原则

1、风机、水泵变频器选型方法一、首先需要注意，1.罗茨风机及潜水泵及齿轮泵等不是平方转矩的 风机水泵类负载，是恒转矩负载，平方转矩类风机水泵负载一般都是 针对于离心风机及水泵来的，这种负载在出口关闭情况下出口压力升 到额定压力后就不升高了，因为没有流量所以负荷降低。2.风机水泵类负载一般在设计时是按照最大需量设计的，存在富余功 率。对于这类负载使用变频器按需使用就有节能的空间。二、正确的把握变频器驱动的机械负载对象的转速 转矩特性，是 选择电动机及变频器容量、决定其控制方式的基础。风机、泵类的负载为平方转矩负载。随着转速的降低，所需转矩以平方的比例下降，低频时负载电流小， 电机过热现象不会发生；但

2、有些负载的惯量大，必须设定长的加速时 间，或再启动时的大转矩引起的冲击，因此选型时需考虑裕量；另：当电机以超出基频转速以上的转速运行时，负载所需的动力随转 速的提高而急剧增加，易超出电机与变频器的容量，将导致运行中断 或电机发热严重。对于恒转矩负载，要选用G 型的变频器；P 型变频器适用于普通的风机和离心式水泵等负载。(罗茨风机、螺杆泵、泥浆泵、往复式柱塞泵等则要用G 型) 百度文库及工控网、自动化网，总结的选型方法摘抄如下：1) 根 据 负 载 特 性 选 择 变 频 器 ，如 负 载 为 恒 转 矩 负 载 需 选变 频 器 ，如 负 载 为 风 机 、泵 类 负 载 应 选 择风机、泵类

3、变频 器。因为风机、水泵会随着转速增大力矩。而刚启动时力矩较小。2) 选择变频器时应以实际电 机 电流值作 为变频器选择的 依 据 ，电 机 的额 定 功 率只 能 作 为参 考 。另 外,应充分考虑变频器的输 出 含有丰富 的高次谐波，会 使 电 动 机 的 功率 因 数 和效 率 变 坏。因 此用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比 较 ，电 动 机 的 电 流 会 增 加10而 温 升 会 增 加20左 右。所以 在 选 择 电 动 机和变 频器时，应 考虑到这 种情况， 适 当 留 有 余 量 ，以防 止温升过高，影响电动机的使用寿命。3) 变频器 若 要 长 电 缆 运 行时，此时

4、应该采取措施 抑 制 长 电 缆 对 地 耦 合 电 容 的 影 响 ，避 免 变 频 器 出 力 不 够 。所 以 变 频 器 应 放 大 一 、两 档 选 择 或 在变频器的输出端安装输出电抗器。4) 对于 一 些 特 殊 的 应 用 场 合 ， 如 高 环 境 温 度 、高 开关 频 率 (尤其是在楼宇自控等对噪音限制较高的应用场所使用时需注意)、高 海 拔此 时 会 引 起 变 频 器 的 降 容 ，变频器需放大一档选择。5) 当 变 频 器 用 于 控 制 并 联 的 几 台 电 机 时 ，一 定 要 考 虑 变高 度 等 ， 频 器 到 电 动 机 的 电 缆 的 长 度 总 和

5、在 变 频 器 的 容 许 范 围 内。如 果 超 过 规 定 值 ，要 放 大 一 档 或 两 档 来 选 择 变 频 器 。另 外 在 此 种 情 况 下， 变 频 器 的 控 制 方 式 只 能 为 V/F 控 制 方 式 ， 并 且 变 频 器 无 法 实 现 电 动 机 的 过 流 、过 载 保 护，此 时需在每台电动机侧加熔断器来实现保护。6) 使 用 变 频 器 控 制 高 速 电 机 时 ，由 于 高 速 电 动 机 的 电 抗 小 ，会 产 生 较 多 的 高 次 谐 波 。而 这 些 高 次 谐 波 会 使 变 频 器 的 输 出 电 流 值 增 加。 因 此 ， 选 择

6、用 于 高 速 电 动 机 的 变 频 器 时 ，应 比 普 通 电 动 机的变频器稍大一些。7) 变 频 器 用 于 变 极 电 动 机 时 ，应 充 分 注 意 选 择 变 频 器 的 容 量 ，使 其 最 大 额 定 电 流 在 变 频 器 的 额 定 输 出 电 流 以 下。另 外 ，在 运 行 中 进 行 极 数 转 换 时 ，应 先 停 止 电 动 机 工 作 ，否 则 会 造 成 电 动 机 空 转 ，恶 劣 时 会 造 成 变 频 器 损 坏 。8) 驱 动 防 爆 电 动 机 时 ，变 频 器 没 有 防 爆 构 造 ，应 将 变 频 器 设 置 在 危 险 场 所 之 外。

7、9) 使 用 变 频 器 驱 动 齿 轮 减 速 电 动 机 时 ， 使 用 范 围 受 到 齿 轮 转 动 部 分 润 滑 方 式 的 制 约 。润 滑 油 润 滑 时，在 低 速 范 围 内 没 有 限制；在 超 过 额 定 转 速 以 上 的高速范 围 内 ，有可能发生润 滑 油 用 光 的 危 险 。因此，不 要 超 过 最高转速容许值。10) 变 频 器 驱 动 绕 线 转 子 异 步 电 动 机 时 ，大 多 是 利 用 已 有 的 电 动 机 。绕 线 电 动 机 与 普 通 的 鼠 笼 电 动 机 相 比 ，绕 线 电 动 机 绕 组 的 阻 抗 小 。因 此 ， 容易发生由于

8、纹波电流而引起的过电流跳闸现 象，所 以 应 选 择 比 通 常 容 量 稍 大 的变 频 器 。一 般绕线 电 动 机 多 用 于 飞 轮 力 矩 GD2 较大 的场 合 ， 在设定加减速时间时应多注意。11) 变 频 器 驱 动 同 步 电 动 机 时 ，与 工 频 电 源 相 比，会降低输出容量10%20%，变频器的连续输 出电流要大于同步电动机额定电流与同步牵入 电流的标幺值的乘积12) 对 于 压 缩 机、振 动 机 等 转 矩 波 动 大 的 负 载 和 油压泵等有峰值负载情况下，如果 按 照电动 机 的额 定 电 流 或 功 率 值 选 择 变 频 器 的 话 ，有 可 能 发

9、生因峰值电流使过电流保护动作 现 象。因 此 ，应解 工 频 运 行 情 况 ，选 择 比 其 最 大 电 流 更 大 的额定输出电流的变频器。13) 变 频 器 驱 动 潜 水 泵 电 动 机 时 ，因 为 潜 水 泵 电 动机的额定电流比通常电动机的额定电流大, 所 以 选 择 变 频 器 时 ，其 额 定 电 流 要 大 于 潜 水 泵 电动机的额定电流。14) 当 变 频 器 控 制 罗 茨 风 机 或 特 种 风 机 时 ，由 于 罗 茨 风 机 为 容 积 形 鼓 风 机 ，具 有 输 出 风 压 高 的 特点。从 电机特性来看，其 转矩特性近似为恒转矩特性 ，其起动电流很大 ，所

10、以选择变频器时一定要注意变频器的容量是否足够大。15) 选 择 变 频 器 时，一 定 要 注 意 其 防 护 等 级 是 否 与 现 场 的 情 况 相 匹 配 。否 则 现 场 的 灰 尘 、水 会 影 响变频器的长久运行。16) 单 相 电 动 机 不 适 用 变 频 器 驱 动。17)如 果 变 频 器 的 供 电 电 源 是 自 备 电 源 ，最 好 加 上进线电抗器。18) 电 机 负 载 非 常 轻 时 ，即 使 电 机 负 载 电 流 在 变 频 器 额 定 电 流 之 内 ，亦 不 能 使 用 比 电 机 容 量 小 很多的变频器。 这 是 因 为 电 机 的 电抗随电机的容

11、量而不同，即使 电 机 负 载 相 同 ， 电机容量越大其脉动电流值也越大，因而有可能超过变频器的电 流容许值三、一、引言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。而八十年代初发展起来的变频调速技术，正是顺应了工业生产自动化 发展的要求，开创了一个全新的智能电机时代。 一改普通电动机只能 以定速方式运行的陈旧模式，使得电动机及其拖动负载在无须任何改 动的

12、情况下即可以按照生产工艺要求调整转速输出，从而降低电机功 耗达到系统高效运行的目的。八十年代末，该技术引入我国并得到推广。现已在电力、冶金、石油、 化工、造纸、食品、纺织等多种行业的电机传动设备中得到实际应用。 目前，变频调速技术已经成为现代电力传动技术的一个主要发展方 向。卓越的调速性能、显著的节电效果，改善现有设备的运行工况， 提高系统的安全可靠性和设备利用率，延长设备使用寿命等优点随着 应用领域的不断扩大而得到充分的体现。:二二二、综述二二通常在工业生产、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

13、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

14、 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。二二近年来，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。变频调速技术的基本原理是根据电

15、机转速与工作电源输入频率成正 比的关系：n =60 f （1-s） /p,（式中n、f、s、p分别表示转速、 输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源 频率达到改变电机转速的目的。变频器就是基于上述原理采用交-直-交电源变换技术，电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气 产品。三、节能分析通过流体力学的基本定律可知：风机、泵类设备均属平方转矩负载， 其转速n与流量Q,压力H以及轴功率P具有如下关系：Q8n , H 8n2, P8n3;即，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比， 轴功率与转速的立方成正比。在现场控制中，通常采用水泵定速运行出口阀门控制流量。当流量从Q1

16、减小50%至Q2时，阀门开度减小使管网阻力特性由r0变为ri, 系统工作点沿方向I由原来的A点移至B点；受其节流作用压力H1 变为H2。水泵轴功率实际值（kW）可由公式：P =QH/ （刀c 力b X10-3得出。其中，P、Q、H、刀c、刀b分别表示功率、流量、 压力、水泵效率、传动装置效率，直接传动为 1。假设总效率（刀c 刀 b）为1 ,则水泵由A点移至B点工作时，电机节省的功耗为AQ1OH1和BQ2OH2的面积差。如果采用调速手段改变水泵的转速 n,当流量从Q1减小50%至Q2时，那么管网阻力特性为同一曲线r0,系统 工作点将沿方向II由原来的A点移至C点，水泵的运行也更趋合理。 在阀门

17、全开，只有管网阻力的情况下，系统满足现场的流量要求，能 耗势必降低。此时，电机节省的功耗为 AQ1OH1和CQ2OH3的面 积差。比较采用阀门开度调节和水泵转速控制， 显然使用水泵转速控 制更为有效合理，具有显著的节能效果。四、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：_U1、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。二二以一台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。

18、 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。二 则每年的节电量为： W1=45< 11X (100%69%)刈00=46035kW hW2=45x13x (95%20%)刈00 =131625kW- h _ W = W1 + W2=46035 + 131625=177660kW h 二二每度电按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

19、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。二则变频调速时每年的节电量为：W1=22< 11汉1 (46/50)3 >300=16067kW- h匚 一W2=22*13x1 (20/50) 3 >300=80309kW hWb = W1+W2=16067 +80309=96376 kW- h二二挡板开度时的节电量为：W1=22< (1 98%) X11>00=1452kW h W2=22X (170%) X11>00=21780kW h Wd = W1+W2=1452 +21780=23232 kW- h二二相比较节电量为： W= WbWd=96376 23232=73144 kW- h二二每度电按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