1、1变频调速节能改造工程现场速算表说 明：由于现场数据调查表中提供的风机轴功率一般不是风机的额定轴功率，而是电动机的额定输出功率；而用风机的额定风量、风压和效率来计算风机的额定轴功率，又因为没有风机效率数据以及给出的风量和风压数据明显有误，所2以也不是风机真正的额定轴功率；即使有风机的额定轴功率数据，由于锅炉（窑炉）的阻力曲线也不能精确计算，所以当风门全开时的风机轴功率与其额定轴功率也会有出入：如风道的阻力过大，则因为风压增大，会使风机的轴功率超过其额定轴功率；反之如风道的阻力过小，则因为风压减小，而会使风机的轴功率低于其额定轴功率。等等！那么到底应当如何计算当风门全开时的风机轴功率呢？这个数据
2、对于节能计算来说又是至关重要的！很多的节能计算出现较大误差的原因主要就是不能精确的计算出当风门全开时的风机轴功率。工程上有一种计算方法算出的风门全开时的风机轴功率较为准确，即根据某一风门开度时的电动机运行功率来反推风门全开时的风机运行功率（包括电动机的损耗） 。其根据见图 1，并有根据图 1（左）上查出的表 1：图 1 离心式风机在不同调节方式下的能耗和效率曲线表 1离心式风机在不同风门开度（风量）和不同控制方式时的风机轴功率：风门开度（）风 量（Qe）入口门控制（Pe）出口门控制（Pe）10 20 52 60 315 30 54 67 20 40 56 74 25 50 58 81 30 5
3、8 60 85 35 65 63 89 40 71 65 91 45 77 68 93 50 81 71 94 55 83 73 95 60 85 75 96 65 87 78 97 70 89 80 97.575 91 83 98 80 93 86 98.585 95 90 99 90 97 95 99.595 99 98 99.8100 100 100 100 表 2轴流式风机在不同叶片角度（风量）和不同调节方式时的风机轴功率：叶片角度（）风 量（Qe）动叶调节（Pe ）静叶调节（Pe）410 16 28 44 15 19 29 45 20 22 30 46 25 27 31 47 30
4、32 32 48 35 37 34 49 40 42 36 50 45 47 38 52 50 52 41 54 55 57 45 56 60 62 48 58 65 67 53 61 70 72 58 64 75 77 63 67 80 83 69 70 85 89 78 79 90 95 90 90 95 99 98 98 100 100 100 100 一 离心式风机风门开度与风量、风压和节电率的关系：（表 3）5图 2 典型的离心式风机的特性曲线风门开度（ o）风门开度（）风 量（）风 压（）节电率（）10 o 11.1 25.0 10.0 95 15 o 16.7 35.0 15.0
5、 90 20 o 22.2 45.0 22.0 80 25 o 27.7 55.0 32.0 70 30 o 33.3 61.7 42.0 60 35 o 38.9 68.3 50.0 48 40 o 44.4 76.7 60.0 31 45 o 50.0 81.7 68.0 20 50 o 55.6 83.3 75.0 16 55 o 61.1 85.5 80.0 13 60 o 66.7 88.3 84.0 10 65 o 72.2 90.8 87.3 7 70 o 77.8 93.1 90.4 5 75 o 83.3 95.1 93.3 3 80 o 88.9 96.7 95.8 2 8
6、5 o 94.4 98.8 98.0 0 90 o 100.0 100.0 100.0 4 6离 心 式 风 机 的 风 门 开 度 与 风 量 、 风 压 、 电 功 率 及 节 电 率 的 关 系0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%70.00%80.00%90.00%100.00%110.00%0.00% 10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%70.00%80.00%90.00%100.00%风 门 开 度（%）风 量 （ ）风 压 （ ）节 电 率 （ ）入 口 门 控 制 （ Pe）图 3 离心式风机风门开
7、度与风量、风压、工频运行点功率和节电率的关系二动静叶可调轴流式风机叶片角度与风量风压和节电率的关系：图 4 某动叶可调的轴流式风机的特性曲线7表 4动叶可调的轴流式风机叶片角度与风量、风压和节电率的关系叶片角度（ o）叶片角度（）风 量（） 风 压（）节电率（）20 o 100 100.0 100.0 4 15 o 90 95 89.03 3 10 o 80 83 80.65 8 5 o 70 72 65.8 22 0 o 60 62 54.8 38 5 o 50 52 41.9 54 10 o 40 42 29.0 68 15 o 30 32 17.9 79 20 o 20 22 10.8
8、86 25 o 10 16 5.35 88 30 o 0 5.0 1.0 90 注：导叶调节范围30 o20 o。表 5静叶可调的轴流式风机叶片角度与风量、风压和节电率的关系叶片角度（ o）叶片角度（）风 量（） 风 压（）节电率（）30 o 100 100.0 100.0 4 20 o 90 95 89.03 4 10 o 80 83 80.65 10 0 o 70 72 65.8 30 10 o 60 62 54.8 47 20 o 50 52 41.9 62 30 o 40 42 29.0 74 40 o 30 32 17.9 82 50 o 20 22 10.8 87 60 o 10
9、16 5.35 89 870 o 0 5.0 1.0 90 注： 导叶调节范围70 o30 o。三水泵系统在不同静扬程和不同流量时转速、轴功率和节电率：流量静扬程零流量10 20 30 40 50 60 70 80 90转速% 31.6 37.1 42.8 48.5 54.8 61.3 68.4 75.8 83.3 91.2轴功率% 3.16 4.27 7.84 11.4 16.5 23.1 32.0 43.6 57.8 75.910节电率% 90.5 86.7 82.2 75.5 70.4 62.5 51.2 38.3 20.9转速% 44.7 49.5 54.4 59.4 64.5 69.
10、6 74.8 80.1 85.8 92.1轴功率% 8.93 12.1 16.1 21.0 26.8 33.7 41.9 51.4 63.2 78.120节电率% 79.4 75.2 70.8 65.3 59.2 51.5 42.4 31.2 17.0转速% 54.8 58.6 62.5 66.5 70.6 74.7 78.9 83.4 88.1 93.0轴功率% 16.5 20.1 24.4 29.4 35.2 41,7 49.1 58.0 68.4 80.430节电率% 65.6 62.2 59.1 53.4 49.5 42.6 35.0 25.8 14.5转速% 63.2 66.2 69
11、.3 72.5 75.8 79.2 82.7 86.3 90.0 93.9轴功率% 25.2 29.0 33.3 38.1 43.6 49.7 56.6 64.3 72.9 82.840节电率% 55.8 53.5 49.9 46.0 40.5 34.5 28.0 20.9 12.0转速% 70.7 73.1 75.6 78.1 80.7 83.4 86.2 88.9 91.8 94.8轴功率% 35.5 39.1 43.2 47.6 56.7 58.0 64.1 70.3 77.4 85.250节电率% 43.6 41.5 36.0 32.7 29.5 25.8 21.3 16.1 9.4转
12、速% 77.5 79.2 80.9 82.6 84.5 86.6 88.8 91.0 93.3 95.7轴功率% 46.6 49.7 52.9 56.4 60.3 65.0 70.1 75.4 81.2 87.760节电率% 30.1 28.4 26.6 24.5 22.2 18.9 15.5 11.9 6.8转速% 83.7 85.0 86.3 87.6 88.9 90.3 91.8 93.3 94.8 96.6轴功率% 58.6 61.4 64.3 67.2 70.3 73.6 77.4 81.2 85.2 90.270节电率% 12.4 11.4 10.3 9.3 8.3 7.2 6.2
13、 5.1 4.2转速% 89.5 90.3 91.1 91.9 92.7 93.6 94.5 95.4 96.4 97.580轴功率% 71.7 73.6 75.6 77.6 79.7 82.0 84.4 86.8 89.6 92.79节电率% 5.9 5.1 4.3 3.6 3.1 2.6 2.2 1.8 1.5阀门 调节功耗 73 77 80 84 87 90 93 96 98通 常 选定 的 泵理 想 选 定的 泵00.20.20.40.40.60.60.80.81.01.01.21.2H /H0C c=1.0H C/Hc=0.751H2C/Hc=0.5H3C/Hc=0.25H4C/Hc
14、=0P/Pnq /qv vn图 4 泵系统在不同静扬程下的轴功率流量特性 转速调节； - 出口阀门调节四几点说明：1. 由图 1（补充）可以看出不同的风机在采用不同的控制方式时，其能耗曲线是不一样的，从高到低依次为：离心式风机出口门控制，离心式风机入口门控制，静叶可调的轴流式风机，动叶可调的轴流式风机。由图 2 和图 4 可以看出：离心式风机的风门开度与风量之间不存在线性关系，在风门开度较小时，随着风门开大风量增加很快，当风门开度达到 50%时，风量已经超过 80%，以后则随着风门开大风量增加很少了；而轴流式风机的叶片角度与风量之间的线性关系较好，叶片百分比角度基本代表了百分比风量。因此，由表
15、 3、表 4、表105 可以看出：在相同的百分比风量时，轴流式风机的节电率不如离心式风机；而在相同的风门（叶片）百分比开度时，轴流式风机的节电率又要高于离心式风机！可见在比较这两钟风机的节电效果时，要搞清楚是在相同的风门开度还是相同的风量下？一般来讲是在相同的风量时来比较其节能效果的，离心式风机的节电效果要大于轴流式风机；而静叶可调的轴流式风机的节电效果又要大于动叶可调的轴流式风机。2. 在风机水泵系统中对于电动机大马拉小车的情况，通过采用变频调速（AVR 运行方式）并不能节约多少电能，这与电动机轻载降压节电的道理是一样的：节省的只是电动机铁耗的一部分，充其量也只有 12 个百分点，因为不能减
16、少输出轴功率（有功功率） ，节省的主要是无功功率，对提高功率因数有利，节省的有功功率主要是提高提高电动机的效率来体现。反映到工况调查时，仅仅根据电动机的运行电流小于其额定电流的多少来估算节能效果是不对的，而要看设备能不能降速和降速的范围大小来计算。3. 对于风机系统，其消耗的电功率（电流的大小）与需要的风量及系统的阻力有关，在实际中完全存在风门开度很大而电流很小（系统阻力小）或风门开度很小就会使电动机因过载而跳闸的情况（系统阻力大） 。所以在进行风门全开（100开度）时的功率折算时完全可能出现算出的功率远小于电动机的额定功率或大于电动机的额定功率的情况，这属于正常情况，它是由电动机的运行电流的
17、大小客观地反映出来的，不需要也不应当加以修正。 4. 对于风机来说，节电率只决定于风门开度；而节电量则决定于工频实际运行电流（工频功率） 、风门开度（节电率）和年运行时间；节约的电费多少则还与电价有关。5. 关于阀门（风门）调节：a) 入口门调节 当阀门关小时，流量和压力同时减小，电功率的减小比较明显；b) 出口门调节 当阀门关小时流量减小，而压力却增大，电功率减小不明显，因而当水泵（或风机）的流量过载时，其电功率增加得并不多（因为压力减小了） 。6. 风机水泵系统阀门调节工况现象分析：11a) 风机水泵的入口门以后，出口门以前称为风机（水泵）系统，出口门以后则称为管道系统；水泵系统的特性曲线
18、为典型的入口门全开，用出口门调节流量时的特性曲线；水泵系统采用出口门调节流量是为了防止水泵气蚀。b) 风机系统的特性曲线则为出口门全开，用入口门调节流量时的特性曲线，成一组梳状曲线，与出口门调节特性的差别较大；相对于出口门调节来说比较节省电功率。c) 当捏住一部分橡皮水管的出口，则流量变小，而压力增大（射得远） ，尚属于出口阀前特性；而关小水龙头，则流量、压力都变小得情况则属于阀后特性，即属于管道系统的入口门调节特性了，因为水流经过阀门后已经过管道的扩容了。7. 阀门（风门）开度与流量的关系：a) 风机的风门（入口）开度与其风量及风压有一一对应的关系；b) 水泵的阀门（出口）开度与其流量及压头
19、则没有固定的对应关系，而因为泵径与管径的关系而千差万别，千万不能简单地用阀门开度来估计其节电率；因为常常存在阀门开度才 30而水泵已经过载的情况，如湄洲湾发电厂的给水泵，当机组满负荷运行时（给水泵为 75额定流量） ，其阀门开度仅为 26！c) 水泵（包括风机）系统的节电率的计算应以其实际流量为依据，当然对于水泵系统来说还应考虑其静扬程的影响。五工程实例：例 1. 某钢厂离心式高炉鼓风机风机型号：C7002.33，额定流量：700m 3/min，额定风压：115009.8Pa，额定轴功率：1650kW，风门开度：50。电动机型号：Y5601-2，额定功率：1800 kW，额定电压：6 kV，额
20、定电流：205.2A，额定转速：2985 rpm，功率因数：0.88,12运行电流：120142A。年运行 300 天，电价 0.5 元/度，试计算其节电率和每年能节约的电费。解：由离心风机数据表可以查得，当风门开度为 50时，风量为 81.7，节电率为 20；工频运行时的电动机功率为：Pd 1.73261420.88 1298.6 kW1298.6kW20%243000.5 93.5 万元。验算：根据风门开度为 50时，风量为 81.7，以及额定轴功率为1650kW，可以计算出变频运行功率为：Pz 1650kW0.817 3/0.9/0.96 1041.4 kW,节约的电功率为： 1298.
21、6kW1041.4kW 257.2 kW,节电率为： 257.21298.6 19.8 。例 2：某电厂动叶可调的轴流式送风机风机参数：额定流量：400000m 3/h，额定风压：8.42kPa，额定轴功率：1168kW，风门开度：60。电机参数：Ykk500-4，额定功率：1250 kW，额定电压：10 kV，额定电流：89.3 A，额定转速：1485 rpm，额定效率：94，功率因数：0.86，运行电流：58A。年运行 300 天，电价 0.4 元/度，试计算其节电率和每年能节约的电费。解：由轴流式风机数据表可以查得，当风门开度为 60时，风量为 73.6%,节电率为 36；工频运行时的电
22、动机功率为：Pd 1.73210580.86 863.9 kW年节电经济效益： 863.9kW36%243000.4 89.57 万元。验算：根据风门开度为 60时，风量为 73.6，以及额定轴功率为1100kW，可以计算出变频运行功率为：Pz 1168kW0.736 3/0.9/0.96 539.0 kW,13节约的电功率为： 863.9kW539.0kW 324.9 kW,节电率为： 324.9863.9 37.6 。例 3：某电厂锅炉给水泵给水泵型号： 轴功率：1474 kW，额定流量:270 m3/h，额定压力（扬程）： 1515m，额定转速：2880rpm；匹配电机型号：yks500
23、4-2 佳木斯电机股份有限公司。额定功率：1600kW，额定电压：6300V，额定电流 173.93A；额定转速：2985rpm，功率因数 0.88，实际运行电流 140 A；运行参数：给水阀门开度：40, 实际流量: 140m3/h，实际压力：14 Mpa， 汽包压力：10 Mpa。实际日用电量：31200kW.h，年运行天数：180 天，电费标准： 0.40 元/度 （上网电价）。节能计算：工频运行功率： Pdg 1.7326.31400.88 1344.3 kW；(由于汽包压力为 10MPa，水泵系统静扬程为额定扬程的 66，实际流量为额定流量的 52时，由水泵系统节能计算表可以查得：水
24、泵转速为额定转速的 88%左右，即变频器频率为 44Hz。 ）变频运行功率： Pdb 14740.883/0.9/0.96 1162.6 kW；节省的电功率： Pjs 1344.3 kW 1162.6 kW 181.7 kW；节电率： 181.7kW1344.3kW 13.5 。年节电经济效益：181.7243000.40 52.33 万元。（若按水泵节能计算表查得节电率约为 13左右。 ）例 4：某发电厂离心式引风机，额定轴功率为 1800 kW，风门开度为 60，电动机额定功率 2000 kW，供电电压 6 kV，额定电流 220 A，工频运行电流173 A，功率因数 0.85。试计算变频
25、运行时的节电率？ 解：工频运行功率： Pdg 1.73261730.85 1528 kW；变频运行功率： Pdb 18000.863/0.9/0.96 1325 kW；（风门开度为 60时，实际风量为 86，风压为 81，节电率为 14。 ）14节省的电功率： Pjs 1528kW 1325 kW 203 kW；节电率： 2031696 13.3 。例 5 某钢厂除尘风机，电动机额定功率为 1250 kW，10 kV，额定转速为2980 rpm，功率因数 0.85。原来采用液力耦合器调速，高速段转速2250rpm，电流 82 A，每天工作 11 小时；低速段转速 850rpm，电流 68 A，
26、每天工作 13 小时；若按每年运行 330 天，电价 0.5 元/度，试计算每年节约的电费？解：工频运行功率： 高速段：Pdg 1.73210820.85 1207.2 kW；低速段：Pdd 1.73210680.85 1001.1 kW；节电率：高速段： 0.96 2250/2980 96% 75.5% 20.5%；低速段： 0.96 850/2980 96%28.5% 67.5%；年节电量： (1207.2kW20.5%11h1001.1kW67.5%13h)330379.73 万度；年节约电费：379.73 万度0.5 元/度 190 万元。例 6：某水厂的供水泵，其额定轴功率为 165
27、0 kW，额定扬程 88.7m，供水高程26.5m,额定流量 5400 m3/h，平均供水流量 3800 m3/h；电动机额定功率1800 kW，供电电压 10 kV，额定电流 122 A，工频运行电流 115 A，功率因数 0.85。试计算变频运行时的节电率？解：工频运行功率： Pdg 1.732101150.85 1693 kW；变频运行功率： Pdb 16500.8343/0.9/0.96 1108 kW；（水泵系统静扬程为 30，流量为 70时，查表得水泵转速为 83.4%，轴功率为 58，节电率为 35。 ）节省的电功率： Pjs 1693 kW 1108 kW 585 kW；节电率： 5851693 34.55 。
