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在冶金、化工、矿山和发电等行业,大量地使用离心式通风机。为克服起动过程中电动机易过载损坏,以及满足运行时的调速要求,通常在整个风机系统中,配备新型的变频器或传统的液力偶合器调速装置来满足实际要求。本文拟将这两种调速装置的性能及经济运行情况进行比较。
1.
两种调速装置性比较
变频器作为一种高效起动及调速方式,它通过改变电机定子的频率与电压来实现起动与调速,具有调整范围大、调速比可达20:1,起动及制动性能好,自动平滑加减速及快速制动保护性能完善,且能实现故障判断显示,易于在电子计算机系统中使用。此外,还具备精度高、效率高、节能效果好、特性硬等优点。
液力偶合器作为低效无级起动及调速方式,它联结在恒速电机与被驱动机组间,通过调节液力偶合器内的油压,来改变液力偶合器的转差以实现起动与调速,具有调速范围大、调速平稳,无谐波污染,装置结构及控制线路简单,运行可靠、维护方便,可做成大容量等许多优点。另外,除轴承外,偶合器无磨损件,但在运行中,存在附加滑差损耗、耗能大(最高达14.8%)的缺点。两种调速装置性能比较见表1。
表1
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调速装置
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变频器
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液力偶合器
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调速原理
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改变频率
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改变偶合器转差
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可靠性
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取决于元器件质量
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高
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调速精度
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高
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低
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响应速度
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快
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慢
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维护
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技术要求高
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技术要求较高易漏油
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对电网干扰
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有
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无
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价格
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较高
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较低
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功率因数
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高(0.9
~ 0.95)
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较高(0.8
~ 0.85)
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节能
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中低速
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20%
~ 40%
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20%
~ 30%
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效果
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低速
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较好
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较差
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投资回收期
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1
~ 2年
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不到一年
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由表1可知,变频器的优势是显而易见的。然而,配备变频器有投资较大,回收期较长,技术复杂,维护检修水平要求高等不利因素,阻碍了变频器推广使用。
2.
两种调速装置的经济运行分析比较
根据流体力学理论,风机在理想状态下,轴功率与转速的三次方成正比,当风机运转速度降低后,其轴功率随转速的三次方下降,驱动电动机所需的功率也相应减小,从而取得明显的节电效果。风机转速与流量,压力和轴功率及节电率的关系见表2。
表2
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转速/%
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流量/%
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压力/%
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轴功率%
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节电率%
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备注
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100
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100
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100
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100
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0
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由于转速下降会
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90
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90
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81
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72.9
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17.1
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引起风机系统效
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80
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80
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64
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51.2
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48.8
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率下降,加上调速
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70
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70
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49
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34.4
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65.7
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装置效率影响,
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60
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60
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36
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21.6
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78.4
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实际节电率小于
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50
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50
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25
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12.5
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87.5
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表中所列数值。
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由于液力偶合器是通过液压技术进行调速,根据能量守恒定理,液压油传递的机械能,在液力偶合器输出转速低时,转换成了热能,而且电动机的转速是恒定的,所以,节能效果相对来说要差许多,即选用变频器是最佳方案,节电率的大小,随调速方式的不同而不同,一般可达20%
~ 30%。
从以上分析比较可知,变频器调整装置具有许多优点,随着变频器价格的下调,传统的液力偶合调整将被变频器取代。
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