近些年來，我國國民經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展，但能源供應(yīng)明顯不足。另一方面，我國的工業(yè)企業(yè)電動機用電量約占全國發(fā)電量 的60%～70%，風(fēng)機和泵類設(shè)備年耗電量約占全國電力消耗的1/3，造成這種狀況的主要原因是風(fēng)機和泵類等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量，其輸出功率大量消耗在截流過程中，而且因此造成的維護、維修費用占到生產(chǎn)成本的7%～25%，是一筆不小的生產(chǎn)費用開支，節(jié)能顯得尤為重要。
目前，我國在建、新建的飼料廠已呈大型化、智能化，將來還會向特大型化發(fā)展。冷卻風(fēng)機是飼料加工中必不可少的設(shè)備之一，隨著設(shè)備產(chǎn)量的增大，電機功率也相應(yīng)增大，而且經(jīng)常在設(shè)計中，冷卻風(fēng)機電機的容量比實際需要高，存在“大馬拉小車” 的現(xiàn)象，效率低下，造成電能的大量浪費。在競爭成白熱化的飼料加工企業(yè)中，節(jié)能降本增效迫在眉睫。我們知道，冷卻風(fēng)機的軸功率與轉(zhuǎn)速成三次方關(guān)系，當(dāng)風(fēng)機轉(zhuǎn)速下降時，消耗的功率也大大降低，因此節(jié)能潛力非常大。隨著變頻器技術(shù)的快速發(fā)展，在飼料加工的冷卻風(fēng)機上要盡可能推廣交流變頻器調(diào)速裝置的應(yīng)用。
1 變頻調(diào)速原理
三相交流異步電動機的轉(zhuǎn)速計算公式如下：
式中，n為電動機轉(zhuǎn)速，r/min；f為定子交流電源的頻率，Hz；p為電磁極對數(shù)；s為轉(zhuǎn)差率。
由上式可知，電機轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比，通過改變電動機工作電源頻率可以達到改變電機轉(zhuǎn)速的目的。
2 變頻器的結(jié)構(gòu)和工作原理
變頻器是一種電動機控制器，它可將交流主電源輸入轉(zhuǎn)換成可變交流波形輸出。為了控制電動機速度或轉(zhuǎn)矩，輸出的電壓和頻率會受到調(diào)節(jié)。變頻器可以根據(jù)系統(tǒng)的反饋來改變電動機的速度。變頻器還可以根據(jù)來自外部控制器的遠程命令來調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。
其主要構(gòu)成見圖1（丹佛斯FC系列變頻器）。
3 飼料廠冷卻風(fēng)機系統(tǒng)存在的問題
接著重新設(shè)計了冷卻風(fēng)機的二次控制電路，見圖3。最后在冷卻器主體底側(cè)和風(fēng)管上安裝溫度傳感器，根據(jù)所測料溫及對料溫的要求，調(diào)節(jié)變頻調(diào)速器，調(diào)節(jié)冷卻速度，從而降低功耗。
3 飼料廠冷卻風(fēng)機系統(tǒng)存在的問題
（1）電機始終工作在工頻50Hz狀態(tài)下，電能消耗大，浪費嚴重，而且噪音大。
（2）由于電機為直接啟動或星三角降壓啟動，啟動電流等于4～7倍額定電流，這樣會對機電設(shè)備和供電電網(wǎng)造成嚴重的沖擊，并且還會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動時產(chǎn)生的大電流和震動對擋板和閥門的損害極大，對設(shè)備、管路的使用壽命極為不利，對開關(guān)回路電器元件、二次繼電回路儀表損壞較大。
（3）普通控制方式基本上為手動操作調(diào)節(jié)風(fēng)門，工人的勞動強度大、控制精度低、可靠性差、維護工作量大。
4 變頻器在飼料廠冷卻風(fēng)機節(jié)能上的分析
以飼料廠30kW的冷卻風(fēng)機為例，電機銘牌上顯示電壓為380V，電源頻率50Hz，功率因數(shù)為0.82，額定電流為55.6A。
先分析工頻時運行工況：在工頻50Hz運行狀態(tài)下，風(fēng)機恒轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，此時因轉(zhuǎn)速過高，瞬間風(fēng)量過大，造成完整的顆粒料破裂，且使顆粒所含水分降低，從而影響了飼料的品質(zhì)。要解決這個問題只有去調(diào)節(jié)風(fēng)機出風(fēng)的風(fēng)門，致使輸出功率大量消耗在風(fēng)門上，造成較大浪費。
再分析變頻時運行工況：首先把冷卻風(fēng)機的一次控制電路圖作了改造，見圖2。
接著重新設(shè)計了冷卻風(fēng)機的二次控制電路，見圖3。最后在冷卻器主體底側(cè)和風(fēng)管上安裝溫度傳感器，根據(jù)所測料溫及對料溫的要求，調(diào)節(jié)變頻調(diào)速器，調(diào)節(jié)冷卻速度，從而降低功耗。
從圖2～圖3可以看出，冷卻風(fēng)機變頻控制改造較簡單當(dāng)。變頻器出現(xiàn)故障時，冷卻風(fēng)機需連續(xù)運行，可以通過SA電機工頻/變頻運行轉(zhuǎn)換按鈕，使冷卻風(fēng)機切換到工頻狀態(tài)下運行，變頻器修復(fù)后，再人工切換回變頻運行，保障系統(tǒng)長期正常運行。并且在系統(tǒng)改造中加入了PLC，為以后的工廠集散控制、系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)作了鋪墊。
國內(nèi)某飼料廠的冷卻風(fēng)機經(jīng)改造后，風(fēng)機轉(zhuǎn)速下降到原工頻轉(zhuǎn)速的86.74%，就可以滿足正常生產(chǎn)需要，其所消耗電能下降為19.76kW·h，節(jié)電34.15%。按此廠生產(chǎn)情況分析，可節(jié)約成本：300d/年×20h/d×30kW×1.2元/元kW·h×34.15%×2=14.8萬元（此廠為2條制粒冷卻線）。
另外，由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用，功率因數(shù)提高到接近1，從而減少了無功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。還有，利用變頻器的軟啟動功能可以將啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求，延長了設(shè)備的使用壽命。
5 結(jié)論
通過以上分析，可以得出飼料廠冷卻風(fēng)機通過變頻節(jié)能不但可行，而且節(jié)能效果十分明顯，雖然一次投資有點大，但回報率相當(dāng)高。
