由于電機轉速與其軸功率的立方的關系,當電機轉速稍有下降時,軸功率將大幅下降。如當流量為額定流量的80%時,Pn=Q3Pe=08Pe=051Pe,即電機軸功率僅為額定功率的51%,下降近一半,因而當變頻器應用于風機水泵,當流量有變化時能節能,且節能效果非常顯著。若采用代門調節流量,電機運行于額定轉速,在不同流量Q時,電機軸功率為PQ,則PQ=(04+06Q)Pe。
同樣當Q為額定流量的80%時,Pe=(04+0608)Pe=088Pe,即電機軸功率仍為額定功率的88%.變頻節電率P%=(PQ-Pn)/PQ=(088Pe-051Pe)/088Pe=42%.
根據風機、水泵負載軸功率P與流量Q之間關系分析,在流量降低時,幾種方法的節能效果是不同的。吸入側加擋板好于出風側加擋板的節能效果,轉速調節(閥門全開)的節能效果要明顯好于擋板調節。雖然轉速調節時泵的輸入功率大幅下降,但電機功率的下降與調速方法有關。變頻器由于既可降低電流、又可降低電壓,本身損耗低,不存在滑差損耗,所以效果最好。
投資回收期計算及方案選擇若按全年流量運行于額定負荷的85%計算,以240kW凝結水泵為例,電機功率240kW變頻調速比擋板調節時的節電量為P=PQ-Pn=088Pe-051Pe=037Pe=037220=81kW.每月30d的節能電量Q電=P2430=58320kWh,按電廠成本價042元/(kWh)計算,每月節電費5832004223萬元。240kW容量級別的變頻器投資約27萬元,其投資回收期為27/2312個月,即1a可收回全部投資,具有相當高的投資效益。
存在的問題a)增加了電機溫升。因變頻器高次諧波干擾和電機轉速下降后散熱能力的降低,導致電機溫升增加。在環境溫度為3540時,電機表面溫度達到7095,在變頻器出口側加裝電抗器才使問題得以解決。
b)對電源的干擾。因變頻器會產生高次諧波,對周圍設備產生一定程度的干擾,如果增裝濾波設備就更為完善。
c)運行信號干擾情況。變頻器的輸入信號都很小,對干擾很敏感。在安裝時由于沒有使用屏蔽線,且與220V電源線使用了同1條電纜,致使輸入信號存在較大的干擾信號,存在電機轉速不平穩、發熱等一系列問題,改用獨立的屏蔽線后問題消失。散熱片溫度過高故障,另一方面影響變頻器的使用壽命。
應用變頻器要注意的問題a)充分考慮風機、水泵等高耗能設備的運行情況。如設備運行參數穩定,基本全速運行,不需調速,則不要用變頻器,可考慮用其它的高效節能設備。
b)風機、水泵的調速范圍,當轉速低于額定轉速的40%50%時,設備效率將明顯降低,一般控制在70%以上,不低于50%.
c)選擇調速時注意流量與壓力2個指標,滿足工藝要求的低轉速可能會使壓力很低,以至產生不能使用的后果。擴展閱讀:變頻器