风机水泵智能节电器

 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。鑫仁维风机水泵智能节电器（以下简称RV-F）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。

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RV-F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**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RV-F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RV-F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%,当然还需要考虑由于转速降低会引起的效率降低及附加控制装置的效率影响等.即使这样,这个节电数字也是很可观的,因此在装有风机水泵的机械中,采用转速控制方式来调节风量或流量,在节电上是个**有效的方法。

   同理，水泵的节电原理也可由下图说明：

  许多用泵场合都需在维持恒压的情况下改变给水量（流量Q）从上图可知：当流量Q1降至Q2若不改变水泵转速，扬程将升至B工作点，其功率可用H2*Q2来计算，对应面积BH20Q2。原A工作点功率Q1*HT图上面积AHTOQ1，两者所耗功率变化不大，如果我们降低转速至（2）即可节电Q2*H2－Q2*HT=Q2（H2－HT），图DBH2HT的面积即是节电值。再如流量变至Q3若仍以额定转速运行，所需功率Q3*H1，浪费能量为FCH1HT。

   与风机节电原理相同水泵电机输出功率正比于转速三次方关系，用RV-F进行调速，流量下降，可保持恒压HT若转速下降至额定转速的80%，轴功率下降至额定功率的51.2%,流量下降至Q3,若使扬程恒定,可使转速下降到额定转速的70%,此时轴功率是额定值的34.3%,节电达65.7%,经济效益十分明显。

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RV-F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**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**高、功率因数**佳状况,轻载时造成许多不必要的电能损耗。RV-F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：

  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**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RV-F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，RV-F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RV-F节电控制器一身，即：

  RV-F =变频器+动态调功器+动态功率因数补偿器+软起动器

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。

主要特点

■ 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**新一代IGBT功率模块，**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。

产品系列

RV-F有低压系列和高压系列两大类

低压的是380V电压级别。

高压系列有3KV/6KV/10KV三种电压级别适用电机功率范围为250--2000KW

安装图示

七、RV-F节电器节电效果检验方法

RV-F节电器的节电效果检测有以下几种方法：

1．钳形电流表测试：通过测试节电器投入前和投入后电机电流的变化，即可计算出大致的节电率。

2．有功电度表测试：通过测试电机在相同负荷条件下，节电器分别投入和断开，电机运行相同时间的电耗，即可算出实际的节电率。

3．电参数测试仪测试：通过测试电机在相同负荷条件下，节电器分别投入和断开，电机运行时的电流、有功、无功、功率因数等电参数，即可算出大致的节电率。

八、使用RV-F节电器前需要了解的情况

1． 了解风机水泵的类型和用途

2． 了解风机水泵所用电机的型号、铭牌标称值（电压、电流、功率）、了解水泵风机铭牌上的标称值，如水泵的设计扬程（压力）、设计流量；风机的设计风量、压力。

3． 了解水泵风机实际负荷的基本情况（包括负荷特性和运行周期），如水泵的实际压力、扬程、流量、用什么方式调节压力和流量、阀门的开度；风机的实际压力、风量、用什么方式调节压力和风量，风门或档板的开度

4． 实测运行时的电压、电流。

5． 了解风机水泵的工作时间及电费单价。

详细了解以上情况后请填写《风机水泵节电器应用调查表》，然后根据调查表的数据参考下述条件判断是否适合安装RV-F节电器和安装后大约的节电效果。

怎样判断一个应用是否为一个好的节电应用？

看铭牌标称的压力、扬程、流量、风量与实际运行时的压力、扬程、流量、风量是否差别较大，差别越大，节电效果就越好；

    看阀门、风门或档板的开度，阀门、风门或档板的开度低于90％以下，就会获得比较好的节电效果；

对于没有压力、扬程、流量、风量富余的风机水泵，将不是一个好的节电应用，但可以作为此类电机的软启动器，因此，要注意避免在压力、扬程、流量、风量富余的风机水泵电机使用该节电器作为节能装置。