一、改造前基本情況
1． 基本情況
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風(fēng)機(jī)項(xiàng)目
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數(shù)量
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額定功率
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額定電壓
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額定電流
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額定轉(zhuǎn)速
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運(yùn)行時(shí)間
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擋板開(kāi)度范圍
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1#引風(fēng)機(jī)
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1
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220kw
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380V
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401A
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960
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24
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50%—65%
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2#引風(fēng)機(jī)
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1
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185kw
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380V
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336A
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960
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24
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60%—77%
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2．改造前設(shè)備操作的缺點(diǎn)
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電機(jī)及風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速高，負(fù)荷強(qiáng)度重；
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調(diào)節(jié)精度差，控制不精確；
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電氣控制直接起動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)電流對(duì)電網(wǎng)沖擊大，需要
電源（電網(wǎng)）容量大，功率因素較低；
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起動(dòng)時(shí)機(jī)械沖擊大,設(shè)備使用壽命低；
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電氣保護(hù)特性差，當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)機(jī)械故障時(shí)不能瞬間動(dòng)作保護(hù)設(shè)備等。
二、傳統(tǒng)方案情況
1、 傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況分析
1.1 電能浪費(fèi)
風(fēng)機(jī)功率220KW，擋板的調(diào)節(jié)控制風(fēng)門。風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定，由擋板來(lái)控制風(fēng)量，造成風(fēng)量的大小與電機(jī)輸出功率不成比例，造成大量的能量浪費(fèi)。
1.2 對(duì)生產(chǎn)工藝中負(fù)荷的適應(yīng)能力差
由于生產(chǎn)負(fù)荷在變化，而風(fēng)門的調(diào)節(jié)也在不斷變化，若風(fēng)量不穩(wěn)定，便造成風(fēng)壓的變化，影響到工作效率。
1.3 電機(jī)起動(dòng)沖擊電網(wǎng)
電機(jī)啟動(dòng)采用降壓起動(dòng)方式。在啟動(dòng)過(guò)程中起動(dòng)沖擊高壓額不定期電流的3-4倍，對(duì)電網(wǎng)沖擊很大。而且操作復(fù)雜，維護(hù)量大，設(shè)備故障率高，維護(hù)費(fèi)用高，造成停產(chǎn)損失大。
2、傳統(tǒng)方案概況
通常在工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品加工制造業(yè)中風(fēng)機(jī)設(shè)備主要用于鍋爐燃燒系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等場(chǎng)合，根據(jù)生產(chǎn)需要對(duì)爐膛壓力、風(fēng)速、風(fēng)量、溫度等指標(biāo)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)以適應(yīng)工藝要求和運(yùn)行工況。而最常用的控制手段則是調(diào)節(jié)風(fēng)門、擋板開(kāi)度的大小來(lái)調(diào)整受控對(duì)象。這樣，不論生產(chǎn)的需求大小，風(fēng)機(jī)都要全速運(yùn)轉(zhuǎn)，而運(yùn)行工況的變化則使得能量以風(fēng)門、擋板的節(jié)流損失消耗掉了。在生產(chǎn)過(guò)程中，不僅控制精度受到限制，而且還造成大量的能源浪費(fèi)和設(shè)備損耗。從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，設(shè)備使用壽命縮短，設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用高居不下。
三、改造方案設(shè)計(jì)要求
1、變頻器工作原理
變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。低壓變頻器主要采用交—直—交方式，先把工頻交流電源通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個(gè)部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無(wú)功功率。通過(guò)變頻器可以自由調(diào)節(jié)電機(jī)的速度。
圖1 變頻器內(nèi)的控制電路框圖
2、MV300P變頻器技術(shù)參數(shù)
2.1 MEGMEET變頻器MV300系列變頻器的主要技術(shù)特點(diǎn)：
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豐富的驅(qū)動(dòng)器控制模式
無(wú)PG/有PG速度控制、轉(zhuǎn)矩控制、速度/轉(zhuǎn)矩控制、擺頻控制、位置控制、速度/位置控制、過(guò)程PID控制
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強(qiáng)大的可編程功
能模塊化結(jié)構(gòu)、自由連接的可編程單元、豐富的可自定義I/O，使驅(qū)動(dòng)器能夠提供強(qiáng)大的可編程功能。具有一個(gè)比較器、4個(gè)邏輯單元、2個(gè)定時(shí)器（4種定時(shí)模式）、1個(gè)計(jì)數(shù)器、2個(gè)算術(shù)單元
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簡(jiǎn)單易用設(shè)計(jì)
多種操作控制模式（操作面板、外部端子及串行通訊），操作面板（參數(shù)拷貝功能、運(yùn)行方向切換、點(diǎn)動(dòng)）采用人性化的三級(jí)菜單操作，拔插式控制端子，配線靈活方便。
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模塊化結(jié)構(gòu)
多功能輸入/輸出、斜坡啟動(dòng)/停產(chǎn)、S曲線、跟蹤啟動(dòng)；危險(xiǎn)速度回避、制動(dòng)控制、自動(dòng)重啟；PID過(guò)程控制（轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速修正功能、PID預(yù)設(shè)、反饋異常檢測(cè)）
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緊湊型設(shè)計(jì)
體積最小的設(shè)計(jì)方案，可并排緊密安裝，節(jié)省安裝空間
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接口配置靈活
+10v雙極性模擬輸入/輸出，可作雙向速度和轉(zhuǎn)矩控制；PULS/SIGN/PFO脈沖輸入輸出，可作同步和位置定位應(yīng)用。A/B/Z碼盤輸入，直接支持閉環(huán)速度控制
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內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)RS-485通訊接口，開(kāi)放的MODBUS協(xié)議
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32位高速DSP內(nèi)核，搭載高性能電機(jī)驅(qū)動(dòng)和強(qiáng)大應(yīng)用功能
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高可靠（高品質(zhì)元器件和降額使用，單板采用三防漆處理）,設(shè)計(jì)壽命MTBF>50000,適應(yīng)長(zhǎng)期連續(xù)工作
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控制
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控制方法
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V/F、矢量控制方式
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頻率設(shè)定分辯率
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數(shù)字 : 0.01 Hz 模擬 : 0.02 Hz / 50 Hz, 輸出頻率范圍:0 – 650 Hz
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頻率精度
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數(shù)字 : 最大輸出頻率的0.01 % 模擬 : 12位絕對(duì)值+符號(hào)位
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V/F 比率
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線性, 平方根, 任意 V/F
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過(guò)載能力
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額定電流150 % -1 分鐘, 額定電流200% - 1秒。(特性與時(shí)間成反比)
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轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償
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手動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償 (0 - 20 %), 自動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償
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運(yùn)行
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輸入信號(hào)
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運(yùn)行方式
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鍵盤/ 端子 /RS485 通訊
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頻率設(shè)定
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模擬 : 0 - 10V / 4 - 20 mA /, 數(shù)字 : 鍵盤/RS485 通訊
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啟動(dòng)信號(hào)
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正轉(zhuǎn),反轉(zhuǎn)
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多段速度
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至多可以設(shè)定8個(gè)速度 (使用多功能端子)
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加減速時(shí)間
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0-600秒，加減速時(shí)間可切換加減速方式:線性, S型
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緊急停止
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中斷變頻器的輸出
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寸動(dòng)
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慢速運(yùn)行
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自動(dòng)運(yùn)行
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通過(guò)設(shè)定的參數(shù)自動(dòng)運(yùn)行(64段速度)
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故障復(fù)位
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當(dāng)保護(hù)功能處于有效狀態(tài)時(shí)，可以自動(dòng)復(fù)位故障狀態(tài)。
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輸出信號(hào)
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運(yùn)行狀態(tài)
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頻率檢測(cè)等級(jí)，過(guò)載報(bào)警，過(guò)電壓，欠電壓，變頻器過(guò)熱， 運(yùn)行，停止，恒速，自動(dòng)程序運(yùn)行
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故障輸出
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觸點(diǎn)輸出 – 交流250V 3A, 直流30V 3A
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模擬輸出
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從輸出頻率，輸出電流，輸出電壓，直流電壓中選擇(輸出電壓: 0 - 10V)
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運(yùn)行功能
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直流制動(dòng)，頻率限制，跳頻，滑差補(bǔ)償，反轉(zhuǎn)保護(hù)，PID 控制等
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保護(hù)功能
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變頻器保護(hù)
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過(guò)電壓，欠電壓， 過(guò)電流， 保險(xiǎn)絲斷，接地故障， 變頻器過(guò)熱， 電機(jī)過(guò)熱， 缺相，過(guò)載保護(hù)，外部故障1,2， 通訊錯(cuò)誤，速度指令丟失， 硬件故障， 選件錯(cuò)誤等。
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變頻器報(bào)警
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堵轉(zhuǎn)防護(hù)，過(guò)載報(bào)警， 溫度傳感器故障。
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瞬間掉電
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小于15 毫秒：連續(xù)運(yùn)行大于15 毫秒：允許自動(dòng)重新啟動(dòng)
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顯示
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鍵盤
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運(yùn)行信息
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輸出頻率，輸出電流，輸出電壓，設(shè)定頻率，運(yùn)行速度，直流電壓
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錯(cuò)誤信息
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當(dāng)故障保護(hù)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)， 保存有3個(gè)故障歷史信息。
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環(huán)境
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環(huán)境溫度
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-10 ℃ ～ 40 ℃
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儲(chǔ)存溫度
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-20 ℃ ～ 65 ℃
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環(huán)境濕度
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最大90 % RH .(不結(jié)露)
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高度/振動(dòng)
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1,000 m 以下，5.9m/秒2(=0.6g)以下
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應(yīng)用地點(diǎn)
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無(wú)腐蝕氣體、易燃?xì)怏w、油霧及其它
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冷卻方式
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強(qiáng)制風(fēng)冷
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3、 節(jié)能方案
3.1 改造原理
變頻器的節(jié)能功能實(shí)質(zhì)上是它通過(guò)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制來(lái)盡量減少電機(jī)不必要消耗而工藝卻必須消耗的那部分能量。以風(fēng)機(jī)為例，傳統(tǒng)的控制是利用風(fēng)門擋板的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量，在這種情況下電機(jī)是以恒定速度運(yùn)行的，輸出的功率也是恒定的，但是在風(fēng)門不是全開(kāi)的情況下，總是有能量消耗在風(fēng)門擋板上，而采用變頻器時(shí)，風(fēng)門全開(kāi)，靠的是降低電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量的，這種情況下，電動(dòng)機(jī)是靠減小輸出功率來(lái)實(shí)現(xiàn)減小風(fēng)量的，節(jié)省的電能就是原系統(tǒng)中消耗在擋板上的那部分能量。在這個(gè)過(guò)程中，轉(zhuǎn)矩是減小的，電壓、電流也減小。
3 .2 變頻節(jié)能特點(diǎn)和效果
節(jié)能效果顯著。根據(jù)流體力學(xué)原理，風(fēng)機(jī)負(fù)載的風(fēng)量Q與轉(zhuǎn)速N成正比，而所需功率P與轉(zhuǎn)速N的三次方成正比。因此當(dāng)風(fēng)量小于額定風(fēng)量時(shí)，改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，其功率明顯下降，具有顯著的節(jié)能效果。
風(fēng)機(jī)的工作效率由下式計(jì)算：
ηp=C1（Q/n）-C2（Q/n）2
式中Q為風(fēng)量，n為轉(zhuǎn)速，C1C2為常數(shù)
通過(guò)風(fēng)門控風(fēng)量時(shí)，因轉(zhuǎn)速n不變，而風(fēng)量Q下降，故效率ηp下降，而通過(guò)轉(zhuǎn)速控制風(fēng)量時(shí)，風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比，比值（Q/n）不變，故效率ηp始終保持最佳狀況。
① 網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)提高：原電機(jī)直接由工頻驅(qū)動(dòng)時(shí)，滿載時(shí)功率因數(shù)為0.85左右，實(shí)際運(yùn)行功率因數(shù)遠(yuǎn)低于0.8。采用節(jié)能控制系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)后，電源側(cè)的功率因數(shù)可提高到0.9以上，無(wú)需無(wú)功補(bǔ)償裝置就能大大的減少無(wú)功功率，滿足電網(wǎng)要求，可進(jìn)一步節(jié)約上游設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用。
② 設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用下降：采用節(jié)能控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)后，由于通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)節(jié)能，在負(fù)荷率較低時(shí)，電機(jī)、風(fēng)機(jī)/水泵轉(zhuǎn)速也降低，主設(shè)備及相應(yīng)輔助設(shè)備如軸承等磨損較前減輕，維護(hù)周期可加長(zhǎng)，設(shè)備運(yùn)行壽命延長(zhǎng)；并且節(jié)能控制系統(tǒng)改造后風(fēng)門/閥門開(kāi)度可達(dá)100％，運(yùn)行中不承受壓力，可顯著減少風(fēng)門/閥門的維護(hù)量。節(jié)能控制系統(tǒng)器運(yùn)行中，只需定期對(duì)節(jié)能控制系統(tǒng)器除塵，不用停機(jī)，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性。隨著生產(chǎn)的需要，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)/水泵的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)/水泵風(fēng)量，既滿足生產(chǎn)工藝的要求，工作強(qiáng)度又大大降低。采用節(jié)能控制系統(tǒng)技術(shù)調(diào)速后，減少了機(jī)械磨損，維護(hù)工作量降低，檢修費(fèi)用下降。
③ 用節(jié)能控制系統(tǒng)調(diào)速裝置后，可對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)電流不超過(guò)電機(jī)額定電流的1.2倍，對(duì)電網(wǎng)無(wú)任何沖擊，電機(jī)使用壽命延長(zhǎng)。在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)，電機(jī)可保證運(yùn)行平穩(wěn)，損耗減小，溫升正常。風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的噪音和啟動(dòng)電流非常小，無(wú)任何異常振動(dòng)和噪音。
④ 與原來(lái)舊系統(tǒng)相比較，節(jié)能控制系統(tǒng)器具有過(guò)流、短路、過(guò)壓、欠壓、缺相、溫升等多項(xiàng)保護(hù)功能，更完善地保護(hù)了電機(jī)。
⑤ 操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行方便?？赏ㄟ^(guò)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程給定風(fēng)量或壓力等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)智能調(diào)節(jié)。
⑥ 適應(yīng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)能力強(qiáng)，電壓工作范圍寬，電網(wǎng)電壓在-15%～+10%之間波動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)均可正常運(yùn)行。
四、改造方案與傳統(tǒng)方案理論上的對(duì)比
1、傳統(tǒng)方案
傳統(tǒng)擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量特性如下：
圖1為引風(fēng)機(jī)用擋板門控制時(shí)，當(dāng)風(fēng)量要求從Q1減小到Q2，必須關(guān)小擋板。這時(shí)擋板的磨擦阻力變大，管路曲線從R移到R1，揚(yáng)程則從Ha上升到Hb，運(yùn)行工況點(diǎn)從a1點(diǎn)移到b1點(diǎn)。 要求揚(yáng)程增加即電機(jī)的功率增加，能耗增加，擋板開(kāi)度越小能耗越大，同時(shí)管網(wǎng)壓力增加，加速設(shè)備的老化。由于電機(jī)始終工作在工頻，電機(jī)電流大，不會(huì)隨流量的變化而降低，從而也不會(huì)降低電機(jī)的使用壽命。
2、變頻器調(diào)速方案
調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的流量特性：
上圖為調(diào)速控制時(shí)，當(dāng)風(fēng)量要求從QB減小到QC，由于阻力曲線R不變，引風(fēng)機(jī)的特性取決于轉(zhuǎn)速。如果把速度從n降到n′，運(yùn)行工況點(diǎn)則從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，揚(yáng)程從HB下降到HC。風(fēng)量減小時(shí)，電機(jī)的揚(yáng)程減小，功率減小 能耗降低
3、方案對(duì)比
在保證相同風(fēng)量控制時(shí)，用擋板控制風(fēng)量方案，部分功率被損耗浪費(fèi)掉了（如圖損耗部分的功率為BCHF陰影部分的面積），且隨著擋板不斷關(guān)小，這個(gè)損耗還要增加。而用轉(zhuǎn)速控制時(shí)，由于風(fēng)量Ｑ與轉(zhuǎn)速n的一次方成正比；揚(yáng)程Ｈ與轉(zhuǎn)速n的平方成正比；軸功率Ｐ與轉(zhuǎn)速n的立方成正比，即功率與轉(zhuǎn)速n成３次方的關(guān)系下降。如果不是用關(guān)小擋板的方法，而是把電機(jī)轉(zhuǎn)速降下來(lái)，那么在轉(zhuǎn)運(yùn)同樣風(fēng)量的情況下，原來(lái)消耗在擋板的功率就可以全避免，取得良好的節(jié)能效果，這就是風(fēng)機(jī)調(diào)速節(jié)能原理。
因此，目前大部分的風(fēng)機(jī)控制都引入了最先進(jìn)的變頻控制，有效的降低了系統(tǒng)的功耗，符合國(guó)家倡導(dǎo)的綠色節(jié)能政策，目前正被大面積的推廣。
五、效益分析
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備名設(shè)稱
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極數(shù)
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電機(jī)功率
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改造前功率
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變頻器型號(hào)
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改造后功率
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1#引風(fēng)機(jī)
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四極
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220kW
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158kW
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MV300P-4T220
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83kW
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2#引風(fēng)機(jī)
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四極
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185kW
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110kW
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MV300P-4T200
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72kW
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六、總結(jié)
對(duì)風(fēng)機(jī)改造表明：
1、改造后系統(tǒng)運(yùn)行非常穩(wěn)定，麥米電氣變頻器性能好，品質(zhì)優(yōu)越，對(duì)其他設(shè)備無(wú)干擾。
2、采用交輪流變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、改造方便、節(jié)能效果明顯。
3、使用變頻器后，風(fēng)機(jī)可軟起停、減少設(shè)備機(jī)械沖擊、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、降低設(shè)備的維修費(fèi)用。
4、變頻調(diào)速技術(shù)先進(jìn)、成熟，提高了設(shè)備的技術(shù)含量。
