通風機用電動機采用變頻與液力偶合器調速裝置的比較
在冶金、化工、礦山和發(fā)電等行業(yè)，大量地使用離心式通風機。為克服起動過程中電動機易過載損壞，以及滿足運行時的調速要求，通常在整個風機系統中，配備新型的變頻器或傳統的液力偶合器調速裝置來滿足實際要求。本文擬將這兩種調速裝置的性能及經濟運行情況進行比較。
1. 兩種調速裝置性比較
變頻器作為一種高效起動及調速方式，它通過改變電機定子的頻率與電壓來實現起動與調速，具有調整范圍大、調速比可達20:1，起動及制動性能好，自動平滑加減速及快速制動保護性能完善，且能實現故障判斷顯示，易于在電子計算機系統中使用。此外，還具備精度高、效率高、節(jié)能效果好、特性硬等優(yōu)點。
液力偶合器作為低效無級起動及調速方式，它聯結在恒速電機與被驅動機組間，通過調節(jié)液力偶合器內的油壓，來改變液力偶合器的轉差以實現起動與調速，具有調速范圍大、調速平穩(wěn)，無諧波污染，裝置結構及控制線路簡單，運行可靠、維護方便，可做成大容量等許多優(yōu)點。另外，除軸承外，偶合器無磨損件，但在運行中，存在附加滑差損耗、耗能大（最高達14.8%）的缺點。兩種調速裝置性能比較見表1。
表1
由表1可知，變頻器的優(yōu)勢是顯而易見的。然而，配備變頻器有投資較大，回收期較長，技術復雜，維護檢修水平要求高等不利因素，阻礙了變頻器推廣使用。
2. 兩種調速裝置的經濟運行分析比較
根據流體力學理論，風機在理想狀態(tài)下，軸功率與轉速的三次方成正比，當風機運轉速度降低后，其軸功率隨轉速的三次方下降，驅動電動機所需的功率也相應減小，從而取得明顯的節(jié)電效果。風機轉速與流量，壓力和軸功率及節(jié)電率的關系見表2。
表2
1. 兩種調速裝置性比較
變頻器作為一種高效起動及調速方式，它通過改變電機定子的頻率與電壓來實現起動與調速，具有調整范圍大、調速比可達20:1，起動及制動性能好，自動平滑加減速及快速制動保護性能完善，且能實現故障判斷顯示，易于在電子計算機系統中使用。此外，還具備精度高、效率高、節(jié)能效果好、特性硬等優(yōu)點。
液力偶合器作為低效無級起動及調速方式，它聯結在恒速電機與被驅動機組間，通過調節(jié)液力偶合器內的油壓，來改變液力偶合器的轉差以實現起動與調速，具有調速范圍大、調速平穩(wěn)，無諧波污染，裝置結構及控制線路簡單，運行可靠、維護方便，可做成大容量等許多優(yōu)點。另外，除軸承外，偶合器無磨損件，但在運行中，存在附加滑差損耗、耗能大（最高達14.8%）的缺點。兩種調速裝置性能比較見表1。
表1
|
調速裝置 |
變頻器 |
液力偶合器 | |
|
調速原理 |
改變頻率 |
改變偶合器轉差 | |
|
可靠性 |
取決于元器件質量 |
高 | |
|
調速精度 |
高 |
低 | |
|
響應速度 |
快 |
慢 | |
|
維護 |
技術要求高 |
技術要求較高易漏油 | |
|
對電網干擾 |
有 |
無 | |
|
價格 |
較高 |
較低 | |
|
功率因數 |
高（0.9 ~ 0.95） |
較高（0.8 ~ 0.85） | |
|
節(jié)能 |
中低速 |
20% ~ 40% |
20% ~ 30% |
|
效果 |
低速 |
較好 |
較差 |
|
投資回收期 |
1 ~ 2年 |
不到一年 | |
由表1可知，變頻器的優(yōu)勢是顯而易見的。然而，配備變頻器有投資較大，回收期較長，技術復雜，維護檢修水平要求高等不利因素，阻礙了變頻器推廣使用。
2. 兩種調速裝置的經濟運行分析比較
根據流體力學理論，風機在理想狀態(tài)下，軸功率與轉速的三次方成正比，當風機運轉速度降低后，其軸功率隨轉速的三次方下降，驅動電動機所需的功率也相應減小，從而取得明顯的節(jié)電效果。風機轉速與流量，壓力和軸功率及節(jié)電率的關系見表2。
表2
|
轉速/% |
流量/% |
壓力/% |
軸功率% |
節(jié)電率% |
備注 |
|
100 |
100 |
100 |
100 |
0 |
由于轉速下降會 |
|
90 |
90 |
81 |
72.9 |
17.1 |
引起風機系統效 |
|
80 |
80 |
64 |
51.2 |
48.8 |
率下降，加上調速 |
|
70 |
70 |
49 |
34.4 |
65.7 |
裝置效率影響， |
|
60 |
60 |
36 |
21.6 |
78.4 |
實際節(jié)電率小于 |
|
50 |
50 |
25 |
12.5 |
87.5 |
表中所列數值。 |
由于液力偶合器是通過液壓技術進行調速，根據能量守恒定理，液壓油傳遞的機械能，在液力偶合器輸出轉速低時，轉換成了熱能，而且電動機的轉速是恒定的，所以，節(jié)能效果相對來說要差許多，即選用變頻器是最佳方案，節(jié)電率的大小，隨調速方式的不同而不同，一般可達20% ~ 30%。
從以上分析比較可知，變頻器調整裝置具有許多優(yōu)點，隨著變頻器價格的下調，傳統的液力偶合調整將被變頻器取代。
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