风机水泵节电控制系统

 概述

    在工矿企业中大量地使用着风机、水泵，这些机械一般都以交流电动机驱动。其中大部分电动机均不是工作在额定功率，而经常只有额定功率的50%-70%，甚至更低。但电动机大部分处在恒速运行状态，并以档板、阀门或放空回流的办法进行流量或压力的调节，从而白白损失大量的电能，功率越大的风机、水泵，损失的电能越多。我公司生产的风机水泵节电控制器（以下简称SHARING－FJ） 是新一代技术的智能节电器，它综合可编程技术、变频技术、跟踪调功技术、软启动技术、动态功率因数补偿技术，通过PID闭环控制，自动跟踪负载的工作状况，实时调节供电功率，减少电能浪费，大幅度节省电能。

 产品特点

■ 节电率达20%-60%,有效防止机械磨损，延长电机使用的寿命，瞬时态转矩反映；

■采用最新一代IGBT功率模块，最大载波频率达16kHz，静音运行；

■瞬时输出电压自动调整，即使输入电网存在较大的波动，输出电压也基本保持不变；

■双显示屏数字键盘，控制方式灵活、方便；

■回升制动等功能，适应各种应用场合;

■内置PID调节器，闭环控制系统结构简单；

■液晶字符、图形显示，中、英文显示方式随时设定，人机界面友好；

■双键盘互动切换控制，本机、远程操作自由选择；

■保护功能完善，具备电流限幅、过压失速保护、短路、过流、过载、过压时，系统均能即时保护。

节电原理

①调速节电

    风机，是传送气体装置。水泵，是传送水或其它液体的装置。就其结构和工作原理而言，两者基本相同。现先以风机为例加以说明。采用SHARING－FJ对风机进行控制，属于减少空气动力的节电方法，它和一般常用的调节风门控制风量的方法比较，具有明显的节电效果。　　

由图可以说明其节电原理：图中，曲线（1）为风机在恒定转速n1下的风压一风量（H―Q）特性，曲线（2） 为管网风阻特性（风门全开）。

　　假设风机工作在A点效率最高，此时风压为H2，风量为Q1，轴功率N1与Q1、H2的乘积成正比，在图中可用面积AH2OQ1表示。如果生产工艺要求，风量需要从Q1减至Q2，这时用调节风门的方法相当于增加管网阻力，使管网阻力特性变到曲线（3），系统由原来的工况点A变到新的工况点B运行。从图中看出，风压反而增加，轴功率与面积BH1OQ2成正比。显然，轴功率下降不大。如果采用SHARING－FJ内置的变频控制方式，风机转速由n1降到 n2，根据风机参数的比例定律，画出在转速n2风量（Q―H）特性，如曲线（4）所示。可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，功率N3随着显著减少，用面积CH3OQ2表示。节省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面积BH1H3C表示。显然，节电的经济效果是十分明显的。

    由流体力学可知，风量与转速的一次方成正比，风压H与转速的平方成正比，轴功率N与转速的三次方成正比。采用SHARING－FJ进行调速，当风量下降到80%时，转速也下降到80%，而轴功率N将下降到额定功率的51.2%,如果风量下降到60%,轴功率N可下降到额定功率的21.6%,当然

②软起动节电

    通常感应电动机采用直接接入电网起动的方法，电动机的起动电流为额定时的5~7倍不仅损耗大，对电网冲击也大，机械磨损，振动都大，如果用SHARING控制电机起动，可以将起动电流限制到1.2倍额定电流下，这样起动耗电大大降低，既不冲击电网，又不冲击机械。

③轻载降压节电

    任何利用交流感应电动机作为电力传动方式的生产机械，电动机的功率是按最大负荷期额定负荷选择的。而工作时绝大部分不能满载运行，电动机工作于满电压、满速度而负载很小，也会有很多时间轻载运行，由电机设计和运行特性可以知道，电动机只有运行在满载时才是效率最高、功率因数最佳状况,轻载时造成许多不必要的电能损耗。SHARING－FJ采用检测负载大小的方法，根据负载的减少，适当降低定子电压可以提高效率，这是因为当轻载、空载时定子电流有功分量很小，而主要是励磁的无功电流，因此COS￠很低，而空载损耗中占主要成份的是定子满电压的铁损耗，一点没有减少，所以效率很低。如果轻载时适当降低定子电压，见电机定子感应电势公式：

U₁≈E₁=4.44F₁N₁K_N1￠m

    其中: U₁—定子每相绕组串联匝数；K_N1由于轻载、空载时定子电流很小，可以忽略定子绕组的漏阻抗压降，所以U₁≈E₁，当其他条件不变时，降低定子电压U₁，则￠m比例下降,也即励磁无功电流I_M也成比例下降，这样定子电流中的无功分量减少了，COS￠就提高了，适当控制可以接近最佳值。另外，其他条件不变，定子铁耗：P_Fel= p_FeIN ×(U₁/ U_IN)²其中：P_Fel—定子铁耗；p_FeIN —定子额定铁耗；U_IN —定子额定端电压。可以看出，随着U₁下降，P_Fel以平方比例迅速下降，这样轻载、空载时占主要损耗的铁耗大量减少，使电机的运行效率大大提高，这就是轻载降压节电的道理。

④提升功率因数节电

   因SHRAING－FJ内置了功率因数补偿装置，可以功率因数大幅度提高，这样可以节省很大的无功损耗，一般可节省30%左右，企业中的大容量设备后，SHARING－FJ可以增加不少新设备而不需扩容。

以上所述的这些节电功能利用微电脑技术全集成于节电控制器一身，即：SHARING－FJ =变频器+动态调功器+动态功率因数补偿器+软起动器

安装图示

适用范围

1.冶金行业：送风机、除尘风机、加热炉鼓风机、氨水泵；烧结引风机、熔炼铅锌冷却泵、冷却泵、清水泵、降温排风机、煤气加压站风机等。

2.石化行业：注油泵、排污泵、清水泵、深井泵、加压泵、输油泵、供热锅炉鼓风机、引风机等。

3.电力、热力行业：锅炉鼓风机、引风机、补水泵、循环泵、疏水泵、灰浆泵、送风机等。

4.建材行业：旋窑、立窑排风机、罗茨风机、离心风机、集尘系统等。

5.矿山：矿井通风机、抽水泵等。

6.纺织化纤厂：送风机、冷却水塔、清水泵、锅炉风机等。

7.造纸厂：锅炉风机、水泵、纸浆机等。

8.商场、宾馆、写字楼：送风机、循环水泵、冷却水塔、屋顶排风机等。