風機風門開度與電機用電率的計算

風門開度與風量的關系：

風機的風門開度(葉片角度)與風量之間的關系是非線性的，不同類型的風機的風門開度(葉片角度)與風量之間的關系也是不一樣的。離心式風機在不同風門開度時的特性曲線之間的間隔是不均勻的，也就是說其線性度很差；

離心式風機各個風門開度、風量及風壓的關系數據列于下表1，離心式風機的風門開度+風量曲線的線性度很差：小風門時，隨著風門的開大，風量增大很快：當風門開度大到50％ 以上時，風量增大的速度明顯放慢，當風門開度大到75％以上時，風量增大已不太明顯了。

在知道了不同工況的風門開度時，就可以用查表的方法求出風量和風壓值，并以此作為節能計算的依據。

表1 離心式風機風門開度與風量，風壓和節電率的關系

風門開度（度）風門開度（%） 風量（%）      風壓（%）       節電率

10。     11.1％    25．O％  10．O％    9O％

15。     16．7％   35．0％  l5．0％    80％

20。     22 2％    45．0％  22.O％     70％

25。     27．7％   55．O％  32．0％    60％

30。     33_3％    61．7％  42．O％    50％

35。     38 9％    68.3％   50．0％    40％

40。     44．4％   76．7％  60．0％    30％

45。     50．0％   81．7％  68．0％    20％

50。     55 6％    83．3％  75 0％     16％

55。     61．1％   85．5％  80．0％    l3％

60。     66．7％   88.3％   84．0％    10％

65。     72．2％   90．8％  87。3％    7％

70。     77，8％   93.1％   90。4％    5％

75。     83．3％   95．1％  93。3％    3％

80。     88．9％   96.7％   95.8％     2％

85。     94．4％   98．8％  98．O％    0％

90。     1O0．0％  1O0．O％  100．O％  一4％

2 不同風量和不同控制方式時的軸功率

由于現場數據調查表中提供的風機軸功率一般不是風機的額定軸功率，而是電動機的額定輸出功率；而用風機的額定風量、風壓和效率來計算風機的額定軸功率，又因為沒有風機效率數據以及給出的風量和風壓數據明顯有誤，所以也不是風機真正的額定軸功率：即使有風機的額定軸功率數據，由于鍋爐(窯爐)的阻力曲線也不能精確計算，所以當風門全開時的風機軸功率與其額定軸功率也會有出入：如風道的阻力過大，則因為風壓增大，會使風機的軸功率超過其額定軸功率；反之如風道的阻力過小，則因為風壓減小，而會使風機的軸功率低于其額定軸功率等等!因為工程中不乏這樣的案例：有的風機在風門全開運行時，其電動機的電流還遠遠小于額定電流；而有的風機在風門開度尚不到50％時，其電動機已因過載而跳閘了。

那么到底應當如何計算當風門全開時的風機軸功率呢?這個數據對于節能計算來說又是至關重要的!很多的節能計算出現較大誤差的原因主要就是不能精確的計算出當風門全開時的風機軸功率。工程上有一種計算方法算出的風門全開時的風機軸功率較為準確，即根據某一風門開度時的電動機運行功率來反推風門全開時的風機運行功率(包括電動機的損耗)。

 

3 調速范圍的確定

當風機采用轉速調節時，其風量和風壓可用比例定律計算，在確定調速范圍時應兼顧風量和風壓的要求，一般這時將風門開到最大，僅用轉速來調節風量，并留有一定的風壓裕量。所以一定要知道生產工藝所要求的最小風壓，作為確定最低轉速的根據。當然， 當最小風壓要求低于最小風量要求時，可以風量要求為準。注意：這只是最低轉速，不能作為節能計算的轉速依據；節能計算時應以中心調節頻率為準，中心調節頻率則為最低頻率和額定頻率(50Hz)的中心值。如最低調速頻率為3OHz，則中心調節頻率為40Hz，為額定轉速的80％。

 

4 節能效果的計算

風機的調速節能效果計算比較簡單，由于風機系統一般不存在反壓，所以風機調速運行時消耗的電功率可以直接用比例定律求得。注意使用的工頻運行電功率應

為采用風門調節時風機實際消耗的電功率，而不是電動機的額定電功率。而轉速也應為中心調節頻率(轉速)，而不是最低(頻率)轉速。關鍵的是要根據風門開度數據測算出準確的風量數據，才能準確算出節電率來。最準確的是根據各種工況下的風量、風壓和電動機電流數據進行計算：其次是根據風機的特性曲線以及風門開度和電流數據進行計算，風門開度決定節電率，而電動機電流的大小則決定節電量；最后就只能根據風門開度數據用查表法和函數逼近法算出風量來，然后根據風量與轉速的一次方成正比，軸功率與轉速的三次方成正比進行計算了。不論用哪種方法計算，風門開度的準確性都是致關重要的!其次就是風量的計算尤為關鍵，它對計算結果的影響可謂是：“失之毫厘，差以千里”!例如在表4中，開平方法和查表法相比，在45。(50％)風門開度時，其風量的數值相差1 1％!算出的節電率分別為45．9％和16．5％，相差29．4％!而函數法和查表法相比，在40。(44．4％)風門開度時，其風量的數值相差12．4％!算出的節電率分別為57．4％和27．7％ ，相差29．7％!當然這是最大誤差，但是對于節電率來說，就是相差3％～5％都是非常敏感的，更別說是30％了!對節電量和節約電費以及投資回報來講，則更是有天壤之別了。所以說“失之毫厘，差以千里”是一

點也不過分的。

所以風量的計算一定要慎之又慎!

某電站鍋爐為75t／h循環流化床鍋爐，其送風機(一次風機)為離心式風機，設計裕量較大，在滿負荷時入口風門開度僅為70％(出口風門全開)，每天運行時間為8h：80％ 負荷時風門開度為55％ ，每天運行時間為10h；60％負荷時風門開度為45％(低于44％開度時風壓報警)，每天運行時間為6h。試計算變頻調速節能改造后的節能效果。

風機參數： 額定風壓：2 20 00P a，

運行風壓： ≥10000Pa，≤10000Pa~警：

額定風量：66000m ／h，滿負荷運行風量：55000m ／h。

電動機參數：額定功率：560kW ，額定電壓：6000V：

額定電流：65．4A，滿負荷運行電流：42A；

額定轉速：1486r／min；功率因數：0．85；

額定效率：95％。

解：首先確定調速范圍，風機采用變頻調速時，風門全開，全速運行時輸出額定風壓22000Pa，根據比例定律，為保證最低風壓10000Pa時的轉速為額定轉速的67．49％，為了留有風壓裕量，最低轉速取額定轉速fl~J70％(1036 r／min)，

變頻器的最低輸出頻率為35Hz。

(a)滿負荷時風門開度為70％ ，由表1可查得風量約為90％ ，變頻調節時可在90％轉速下(45Hz)運行，此時的風壓為17820Pa，滿足最低風壓要求。由表5可查得此時的電動機功率為全風量功率的80％。風機在滿負荷時的運行電流為42A，電動機的功率為：Pd=1．732×6000X42X0．85=37lkW ：當風機在94％轉速運行時，其消耗的電功率為：Pb=37 1 kW ／0．80× O．90 ／0．96=352kW ．

節省電功率：A P=Pd—Pb=371kW 一352kw=l9kw

節電率為：A P／Pd=5．12％。

(b)80％負荷時風門開度為55％ ，由表1可查出風量約為83％ ，變頻調節時可在83％轉速(41．5Hz)T運行，此時的風壓為15150Pa，滿足最低風壓要求。由表5可查得此時的電動機功率為全風量功率的73％ 。風機在80％負荷時的運行電流為40A，電動機的功率為：Pd=1．732× 6000 X 40 X 0．85=353kW ：當風機在87％轉速運行時，其消耗的電功率為：Pb=353kW ／0．73 X 0．83 ／0．96=288kW ：

節省電功率：A P=Pd—Pb=353kW 一288kW=65kW ：

節電率為：65kW／353kW=18．4％。

(c)60％負荷時風門開度為45％ ，由表1可查出風量約為77％ ，變頻調節時可在77％轉速(38．5Hz)下運行，此時的風壓為13000Pa，滿足最低風壓要求。由表5可查得此時的電動機功率為全風量功率的68％。風機在60％負荷時的運行電流為38A，電動機的功率為：Pd=1．732 X 6000 X 38×0．85=335．6kW ：當風機在83％轉速運行時，其消耗的電功率為：Pb=335．6kW ／0．68×0．77 ／0．96=234．7kW ：

節省電功率：A P=Pd—Pb=335．6kW 一234．7kW=100．9kW；

節電率為：100．9kw／335．6kW=30．06％。

日節電量為：(19kWX 8h+65kW X 10h+100．9kWX6h)=1407．4kW．h。

年節電量為：1407．4kW．hX330天=46．44萬kW．h。