恒转矩负载
M=常数
轴功率正比于转速
P∝n
罗茨风机,压缩机
恒功率负载
转矩反比于转速
M∝n-1
轴功率不变
P=常数
机床,卷绕机
离心风机,水泵类负载
转矩与转速平方成正比
M∝n2
轴功率正比于转速3次方
P∝n3
离心泵,离心风机
由于啤酒厂几乎没有恒功率负载,下面讨论另两类负载(恒转矩类与离心风机,水泵类)的节能特性.
恒转矩类负载的节能分析
为了分析简便,假定电动机的输入功率等于这类装置的轴功率,即不考虑装置效率影响.
由于这类负载的轴功率正比于电动机转速,有P∝n,理论上这类负载调速所节省的能量与调速范围成正比,例转速降到原来的一半,则比原来节省50%的功耗.啤酒厂主要耗电装置——制冷压缩机即为这类负载,其功率——转速关系见图2.
图2 两类负载理想功率—转速图
离心风机,水泵类负载的节能分析
根据流体力学理论,在理论上改变离心泵转速时,泵特性有如下关系:
式中:Q-流量,H-扬程,P-泵轴功率,n-泵转速,下标1,2表示泵两种不同转速.
从上式可以看出,当流量从100%→80%时,功率从100%→51.2%,可以节省48.8%的功耗,效果非常显著,啤酒厂糖化车间,发酵车间的各类管道输送泵,锅炉上的鼓,引风机属这类负载,其功率——转速关系见图2.
变频调速器在啤酒厂中的应用
2.1变频调速装置目前在啤酒厂中的主要应用场所
变频调速器应用在啤酒厂有两类作用:⑴节能,这类作用已被大部份的厂家所熟知;⑵改善工艺条件.目前变频调速器主要在啤酒厂如下场所应用(表2):
糖化车间麦汁过滤泵上的应用.在麦汁过滤中,为了便于糟层的形成,有必要调节过滤时麦汁的流量,传统的做法是采用调节阀门控制流量,但这样做无法控制泵入口的吸力,对调控糟层的形成不利,有厂家采用变频调速器控制泵的转速,这样不仅可以改变泵流量,还可有效改变泵入口处的吸力,从而控制糟层形成的速度,松紧等,起到改善工艺条件的目的,实际证明可起到很好的效果.另外,采用变频调速器控制泵的流量与采用阀门控制泵的流量相比,可以节约一部分能量,以某啤酒厂为例计算如下:
条件:①电动机功率7.5KW②过滤时间为3小时每锅次③每年生产1200锅次④调速范围10~50Hz,随机分布.
结果:保守计算:7.5*1200*3*50%=13500(度),按每度0.5元,则可节约6750元/每年.
发酵罐冷媒循环供应泵.这是一个典型的恒压供液系统[1],由于泵的功率较大,工作时间长,节能效果非常显著,以某啤酒厂为例计算如下:
条件:①电动机功率22KW②每天工作24小时,一年工作360天③调速范围30~50Hz,随机分布.
结果[1]:可节约22*24*360*33.73%=64114(度),按每度0.5元,则可节约32057元/每年.
除了节约能量外,这种恒压供液系统还有如下好处:稳定供液压力,防止较少发酵罐工作时管道压力升高有可能造成的爆管事故.
上述两种情况下都是调节泵出口阀门与调节泵转速时节能分析的对比,这与管道的阻力特性曲线,液体在管内的流动状态(层流与紊流),所选泵功率与实际需求功率的匹配程度有关,详细分析见参考文献[1].
罐装车间罐装线上传送电机.这部分装置一般由罐装线配套而来,功率较小,节能意义不大,也不能改善啤酒生产工艺条件,主要是方便罐线的柔性运行.
表2 变频调速器应用场所与效果简表
应用场所
电机功率大小

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