● 我國電機系統(tǒng)能耗約占全國總發(fā)電量的50%。● 電機及電機系統(tǒng)節(jié)能是節(jié)能減排的重要組成部分。● 變頻調(diào)速是電機系統(tǒng)節(jié)能的重要途徑,最為典型的應(yīng)用是風機、水泵行業(yè)。● 電機能效提升計劃(2013-2015)將變頻調(diào)速技術(shù)作為電機系統(tǒng)節(jié)能改造技術(shù)指南中的關(guān)鍵技術(shù)之一,變頻調(diào)速技術(shù)用風機、水泵的流量調(diào)節(jié),節(jié)能可達10~50%。● 變頻就是改變電機的工作頻率,對于交流電機而言,其轉(zhuǎn)速與供電頻率成正比或近似正比,變頻是交流電機的主要調(diào)速措施。● 某些電機系統(tǒng),用電量隨著電機轉(zhuǎn)速的升高而變大,隨著電機轉(zhuǎn)速的降低而減小。降低這類電機系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速,可以減少用電量。● 只要改變電機的供電頻率就可以降低電機的轉(zhuǎn)速,然而,并非降低頻率就可以節(jié)能。
為了讓大家更好的理解變頻節(jié)能的原理,與大家分享一下變頻調(diào)速節(jié)能和不節(jié)能的兩種經(jīng)典案例。
一、恒壓供水系統(tǒng)——變頻節(jié)能實例
未采用變頻調(diào)速的供水系統(tǒng)工作原理如下圖所示:
供水系統(tǒng)由水泵、電機、管網(wǎng)及閥門構(gòu)成。系統(tǒng)的用電量與水壓及流量的乘積成正比。
流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比,水壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比,用電量與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。
采用變頻調(diào)速之后,根據(jù)需水量實時調(diào)節(jié)供電頻率也就是電機的轉(zhuǎn)速,使在用水低谷和用水高峰的水壓保持恒定。
當水壓恒定時,用電量與需水量成正比,需水量小時,用電量也小,從而起到節(jié)能的作用,并且因為供水過程中能夠保持水壓的恒定,提高了供水質(zhì)量。
二、變頻空調(diào)——不節(jié)能的變頻調(diào)速實例
變頻空調(diào)真的節(jié)能嗎?這個問題的討論,2014年顯得特別的激烈!
首先,我們來了解一下變頻空調(diào)的基本原理。簡而言之,變頻空調(diào)與定頻空調(diào)的根本區(qū)別在于變頻空調(diào)在定頻空調(diào)的壓縮機電機之前加了一個變頻器,通過調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率,即可改變壓縮機轉(zhuǎn)速,達到調(diào)節(jié)輸出制冷量(以制冷型變頻空調(diào)為例)的目的。
認為變頻空調(diào)省電的主要依據(jù)是:變頻空調(diào)低速運行功率小,耗電量少。這是不容置疑的事實。值得討論的是:低速運行功率小與節(jié)能有必然聯(lián)系嗎?為了探討這個問題,我們有必要對節(jié)能做出定義??茖W的定義應(yīng)該是:輸出相同制冷量的前提下,用電量較少視為節(jié)能。輸出相同制冷量是節(jié)能的前提,正如,對于需要2匹空調(diào)的場合,我們不會基于節(jié)能而安裝1匹的空調(diào)。低速運行功率小,相當于輸出冷氣的速度低,輸出冷氣的速度低,為了輸出相同制冷量,需要的時間就長。
可以下結(jié)論了!
最后,對于支持定頻空調(diào)省電的童鞋,編者免費贈送一個論據(jù):定頻空調(diào)停機時,工作頻率是0Hz,0Hz比1Hz更省電。
三、如何判斷變頻調(diào)速是否節(jié)能?
變頻節(jié)能的根本在于根據(jù)最小用電需要調(diào)節(jié)用電功率。
變頻節(jié)能的根本在于根據(jù)最小用電需要調(diào)節(jié)用電功率。
從負荷側(cè)看,避免大馬拉小車;從變頻器輸出看,需要多少給多少;
變頻器用于驅(qū)動電機,電機的效率是輸出功率與輸入功率之比,反映的是電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的能量轉(zhuǎn)換比。不考慮機械能是否有必要,是否有意義,是否有危害!
變頻器本身是一個功率轉(zhuǎn)換設(shè)備,也需要消耗能量,使用不當可能適得其反!
從效率看,采用變頻器后,電機的效率會降低!
事實上,變頻調(diào)速節(jié)能重點關(guān)注的不是設(shè)備的運行效率,而是考慮實際效果,用多少電,供多少水,是效果;用多少電,制多少冷,也是效果。
概括而言,變頻節(jié)能是減少或避免用了電卻沒產(chǎn)生有益效果的行為,若這種行為稱為浪費,變頻節(jié)能是以避免浪費為途徑達到節(jié)能的目的!
本文通過對變頻恒壓供水和變頻空調(diào)一正一反的兩個案例,總結(jié)出是否具備變頻節(jié)能潛力的判斷方法如下:
第一步,看負荷
如果負荷是穩(wěn)定的,不需要調(diào)速,采用合適功率的高效電機最節(jié)能,變頻調(diào)速不能節(jié)能!
定頻供水系統(tǒng)和定頻空調(diào)都屬于波動的負荷。
定頻供水系統(tǒng)在用水低谷時,只需要較少的電能即可滿足供水需要。
定頻空調(diào)在室溫與設(shè)定溫度差異較大時,需要較大的制冷量才能降低溫度,當溫度達到設(shè)定值時,只需較少的制冷量即可維持室溫。
第二步,看用電
當負荷是變化的,如果用電量不變,說明小負荷時,有電能浪費!節(jié)能潛力大!
定頻供水系統(tǒng)(不包括已經(jīng)采取變頻之外的其它自動調(diào)節(jié)措施的供水系統(tǒng))在負荷變化時,電機轉(zhuǎn)速不變,用電量基本維持不變,需水量少時,存在浪費用電,變頻調(diào)速可以減少這種浪費,供水系統(tǒng)具備變頻節(jié)能的潛力大。
定頻空調(diào)在溫度接近或達到設(shè)定值時,自動停機,停止消耗電能。即:未看到明顯的浪費用電。
定頻空調(diào)已經(jīng)具備依據(jù)負荷調(diào)節(jié)用電量的措施,不存在浪費,采用變頻調(diào)速是否節(jié)能,進入下一步。第三步,看能效
沒有浪費,變頻調(diào)速是否能節(jié)能可以另外一個指標。即:產(chǎn)生相同有益效果需要的用電量是否能減少?
就空調(diào)而言,有益效果就是輸出制冷量或制熱量,而制冷量或制熱量與消耗電能的比例稱為空調(diào)能效比。因此,是否能節(jié)能就要看是否能提高空調(diào)能效比。如果運行過程中的能效比是變化的,就要看是否能提高綜合能效比?
空調(diào)壓縮機在額定轉(zhuǎn)速時能效比最高,定頻空調(diào)的壓縮機運行狀態(tài)下始終工作在最高能效下;而變頻空調(diào)采用變頻調(diào)速后,低速時會降低能效比,相同技術(shù)條件下,綜合能效比低于定頻空調(diào)。因此,變頻空調(diào)不節(jié)能。