双速通风机分别使用不同系列电机的节能分析
2012-03-02 09:23:47   来源:www.simotd.com   评论:0 点击:

建筑通风领域使用双速通风机非常普遍,一般风机的高速用于排烟,低速用于通风,也有为了不同时间区段的需要分别使用高低速都用于通风功能的。
我国1998年以前只有 YD系列的双速电机,1998年正式有了国家YDT系列电机标准,由于YDT系列电机是根据流体机械的运行特性专门设计的通风机专用双速电机,因而比YD系列电机作为双速通风机的动力源在节能方面有非常大的节能优势。

双速通风机分别使用不同系列电机的节能分析
 
双速通风机
但是因为YD系列电机进入我国通风机制造市场的时间早于 YDT系列电机,而且如将通风机从使用YD系列电机转换到YDT系列电机的话,相关的配电柜设计和相关的消防控制电路就都要有所改动,再有就是用户对节电的认识比较淡薄,导致在我国用于建筑的双速通风机尚有约60%仍在采用YD系列的双速电机,由于在建筑市场并行使用两种不同特性的双速通风机,就经常出现电路的错接现象,导致电机烧毁和影响工程建设速度的问题经常发生,实际上从节能角度出发,YDT系列电机作为双速通风机的动力源更科学、更合理、更节能。

电机的节能分析

YD系列和YDT系列化电机从机械制造角度来讲在工艺上并没有什么难度差别,在机座号方面也完全相同,为了进行有针对性的节能比较,笔者同时选取了高速功率完全相同的YD280S机座号和YDT280S机座号电机进行比较,从表1看出,两种电机的机座号、高速功率、转速和出线端数完全相同,额定负载的功率因数,效率和堵转电流和额定电流之比也极其接近,但两种电机的高速和低速功率的匹配设计和对应的额定低速功率电流却有非常明显的差距。YDT280S的低速额定功率配比只是高速额定功率配置的33.64%,但YD280S的低速额定功率配比却是高速额定功率配置的76.36%,另外两种电机的接线型式也完全不同。业内人士都应该清楚,并且从图1看出,一般电机的负载特性之一是当负载率为1左右时,功率因数cosφ最高,随着负载率的降低,功率因数cosφ明显下降,无功损失必然加大;电机的负载特性之二是当负载率为0.8左右时,电机效率曲线达到峰值,机械效率最高,此点右边,虽负载率从0.8增至1,但电机效率曲线却稍有下降,所以,电机额定效率并不是电机的最高效率。负载率从0.8至0.65电机效率曲线也是稍有下降,下降的程度和负载率从0.8至1时电机效率曲线下降的相近,负载率小于0.65时曲线下降的陡度加大,机械效率降低得比较明显。因此,机械设计中在选定电机这个环节,基本都是按负载率0.8来确定电机的配置。这样,既可保证电机的负载有一定裕度,不至过载,又可保证电机的工作点处于较高的机械效率,以利节能。

上述影响电机运行效率的基本因素都与负载状况有关,因此,对于合理确定电机的负载率来选择通风机的电机配置对节能意义是很大的,但恰恰相反的是YDT系列电机用于通风机由于其高低速的功率配置造成的结果是低速的负载率很低,效率必然很差,从表2看出,当YD280S电机低速运行时,负载率就只有30%多点。

根据上述已被实践所证明的理论,从节能角度出发,分别分析相同的通风机分别使用YD280机座号和YDT280机座号电机的节能情况,当通风机在高速运转时电机负载率为0.8和1.0时分别计算其结果不可能有很大差距。问题在于双速通风机高速运转时间是很少的,绝大部分时间是低速运行,因而,实现双速通风机的节能与否的关键是看低速运行的节能情况,对于双速通风机来说,不同的双速电机的低速负载率是研究衡量区别两种电机节能问题的核心。当通风机叶轮直径和气体密度相同时,根据通风机相似性能换算公式:轴功率P=Pˊ(n/nˊ)3 ,为计算方便,将YD280机座号和YDT280机座号电机(在其极数为6/4极时)高低速度之比大约定为1:0.665,当YD或YDT双速电机高速负载率为1.0时,高速功率为55kW,低速功率对应为P=55×(n/nˊ)3= 16.17kW;当电机高速负载率为0.8时,低速功率对应为P=55×0.8×(n/nˊ)3=12.94 kW, 显然YDT280S电机的低速额定功率与高速额定功率配比55/18.5 kW对于流体机械是合理的,而YD280S电机的低速额定功率与高速额定功率配比55/42 kW中低速额定功率显然比通风机低速实际负载需求超出太多,由于在流体机械中YD280S电机的高速YD280S电机的低速额定功率与高速额定功率配比55/42 kW对于流体机械不只是大马拉小车的表面形式问题,重要的是由于这种现象使得电机的功率因数和机械效率变得极差,不可避免地造成电能源有功功率和无功功率的浪费。计算结果见表2。从表中看出,YD280S电机低速负载时的机械效率与YDT280相差约20%,功率因数下降得就更多,平均约35%。在电机低速负载率0.8时,YD280S电机比YDT280电机的输入功率大约1倍。

电机的节能计算

从节能角度来讲,电机的节能计算应该分成3部分进行,有功节能计算、无功节能计算及线损节能计算,3部分的总合才是总节能。根据表2,进行双速通风机分别使用YD系列和YDT系列化电机的节能计算。

结论

通过以上对双速通风机分别使用YD系列和YDT系列化电机的节能分析和计算非常清楚地看出,双速通风机使用YDT系列化电机比YD系列电机节能42.9%~55.5%。 国内建筑领域使用双速通风机是很常见的,如按双速通风机占0.5%的使用比例数,平均低速功率按5.5 kW计算,国内目前运行的通风机为3800多万台,每天按8计,年节能就可达31亿kW,价值21亿元人民币,对于使用双速通风机的用户,其专业知识可能欠缺,但是,双速通风机的生产商和设计者都是应该清楚的。遗憾的是至今仍有相当多的生产商和设计者仍在选用YD系列电机驱动双速通风机,在我国电能非常短缺的今天,希望引起相关方面重视,为发展节约型社会,在可能的一切范围内减少能源浪费,为创造良好的循环经济做出努力。

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