EC风机对猪场降本增效的意义

辛顺进

（青岛得八兄弟机械有限公司，山东 青岛 266043）

随着经济的发展，人民生活水平的提高，伴随着全球能源危机和地球环境恶化的趋势下，我国对于节能的观念越来越重视。就我国养猪行业而言，同样也存在粮食紧缺的问题。特别是当前一段时间，猪价低于成本线，饲料价格不断走高。在这种价格倒挂的形势下，使得几乎所有养猪企业都处于“失血”的艰难时刻，很多养猪企业在资金无着落的情况下，洒泪退出。那么就养猪行业的降本增效来看，可否通过风机的创新来进行降本增效呢？

答案是肯定的。在20世纪70年代初期便出现了电子整流电机，从此便应用到世界多数风机领域。在国内EC风机技术多应用于工业及大型建筑通风设备，国内的养殖企业采用的环境控制方式都是通过异步电机的风机进行环控通风。夏天舍内的猪的体温主要通过风的对流实现体温的降低，传统风机通风量在增加和减少时，没有平滑的过渡过程，风量是跳跃式的增加和降低，容易导致猪的应激反应。而EC风机基于非常简单的转速调节方式，风机转速可以从几百转到几千转连续变化，为实现养殖舍内风量的平滑增加或降低提供了可能性。用 EC风机作为养猪舍的通风风机，可以达到理想的环控通风高度，这是传统风机不能企及的，尤其是在能耗方面。检测数据显示，用EC风机比用普通风机，在电费方面可以节省50%～70%。

对于规模化、高效化的现代养猪业来说，养猪舍的环境对舍内饲养的猪只影响极大。在舒适环境下饲养的猪只可以健康、快速地成长。相反在环境相对差的条件下，例如 CO2浓度和 NH3浓度过高、舍内湿度过大、温度过高或者过低等都极易造成养殖的猪只进食量减少、生病，甚至死亡，由此带来极大的经济损失。根据国家标准 GB/T 17824.3-2008《规模猪场环境参数及环境管理》，猪舍内的空气温度和空气的相对湿度必须在舒适范围内，如表1所示，超出舒适范围，养猪舍内的猪就会处于比较危险的状态。

表1 猪舍内空气温度和相对湿度

1 EC风机工作原理及特点

EC风机是指采用数字化无刷直流技术、外转子电机并配合后倾式风机，相比于传统 AC 风机其效率提升了约 30%。外转子电机的运行方式使其设计紧凑且美观，减少传动损失，冷却效果极佳并且无需附加皮带或其他设备联动。EC风机特点：

1）电机传动损耗小，效率高且振动小、噪声低。EC风机的电机用了永磁体励磁，消除了感应电机励磁电流产生的损耗；同时永磁无刷直流电动机工作于同步运行方式，消除了感应电机转子铁心的转频损耗。这两方面使永磁无刷直流电机的运行效率远高于感应电机，小容量 EC 电机的效率提高更加明显。

2）调速性能好、控制简单，整体结构安装简单，使用寿命长且后期维护成本低。与传统感应电机的变频调速相比，EC风机的电机调速控制简单，而且调速性能更好。第一，由于使用永磁材料的原因，使电机的力矩常数及功率密度等大大提高。通过合理设计又能使转动惯量、机械及电气时间常数等参数降低；第二，由于电机永磁磁路设计完善及永磁材料矫顽力高，因而永磁电机的抗电枢反应及抗去磁的能力加强，电机的控制参量随外部扰动影响小；第三，由于电机的励磁被永磁体取代，取消了励磁绕组及励磁磁场，因而减少了励磁磁通、绕组电感、绕组电流等参数，从而减少了不必要的可控变量或参量。

3）风机具有高智能、高节能特点。EC风机和传统异步电机风机电流的峰值相等情况下，统计数据表明 EC 风机功率输出要比传统异步风机高出30%，也就是说EC风机可以比传统异步风机电流节能30%。方便调整风机频率，调速时交流电机效率明显降低而直流电机效率保持不变，可就地控制也可远程联网。

4）通风均匀性好，温变控制精度高。EC风机因为是无级变速，可以实现风量的均匀变化，AC风机一般只有开关控制，只能利用开机/关机时间来保证有限意义的温度均一。猪舍的温控变化建议控制在±1℃，EC风机可以通过微提速或者降速保证均匀温变，满足精准控温要求。AC只能通过开/关若干时间来实现，可能出现实际温度在合理温度值附近高高低低来回变化的状态，当温变超过±5℃时，猪群就会受到较大影响。

EC风机的核心是ECM电机，该电机全称是ECM恒转矩电机，是指具有集成驱动器和控制装置的低功率无刷直流电机，通常用于热通风与空气调节应用，可区分为永磁体，带独立驱动和控制的无刷直流电机以及集成了驱动器和控制器的电机，是一款具有恒转矩输出的永磁无刷电机。ECM电机采用了安全系数高、可靠性高的系统设计，电机效率高，噪声低，变频节能、恒转速、恒风量、恒转矩等特点（图1）。

图1 ECM电机特点

2 国内外EC风机的应用情况

2.1 国外EC风机在养殖舍应用情况

Munter公司作为全球的环控方案供应商，已经在国外的养殖舍中大量使用 EC风机。美国史密斯菲德食品公司、西班牙的Grup Batalle公司及美国Grup Batalle公司等都在大量使用EC风机。Munter研发的外转子EC风机，噪声低、转速可控、低转速风量柔和，在国外已经大批量使用。

2.2 国内EC风机在养殖舍应用情况

在国内养殖舍风机使用中，目前还相对比较少，由于产品价格原因，EC风机没有在国内大规模的推广使用。但是随着国家对节能减排方面的倡导和养猪人对降本增效的日加重视，国内已有不少的猪场选择在养殖舍内安装使用EC风机，比如安徽安泰等。

图2 EC风机实际应用场景

3 试验测试分析

为验证测试EC风机的降本增效，设置表2对照组进行测试：

表2 风机测试对照表

测试结果如表3所示。

表3 风机测试对照表

结论：在风量、负压、负载在相同，EC风机与AC风机在风量相同情况下，EC风机比AC风机输入功率降低409 W，每小时节电约0.4度（kW·h），整体降低约28%的能耗。

同时，对EC风机50%和100%转速段，0Pa环境下进行能耗测试，得到结果如表4。

表4 EC风机50%和100%转速测试对照

结论：

EC电机功耗有以下理论公式

p2/p1=（q2/q1）×（h2/h1）=（n2/n1）3，其中q:流量；n:转速；n:扬程；p:功率（转速与频率n=60f/p，f:频率 p:极对数）。

额定转速下降到50%，n2=0.5n，p2=0.53=0.125p，当 转 速下降到50%，所需要的功率为原来的12.5%，受功率因数、环境变化等其他因素影响，实际值与理论值存在差异，所以实际功率为15%～25%左右，与测试数据相符。

4 小结

EC风机较现有普通AC风机而言具有运行效率高、节能、调速性能好、控制简单等诸多优点，通过试验测试案例分析可知，EC风机具有节能效果明显的特点，长期运行不但能节约可观的电费，而且能减少维护管理等隐性成本，增加运维的便利性。EC风机作为一种高效节能风机技术，随着生猪养殖的精细化环控通风需求的提高及国家节能环保、低碳化措施的进一步推行，将成为生猪养殖舍风机发展的主要趋势。在进一步推广EC风机在养殖舍使用过程中，还需要同时考虑养殖舍环控器的匹配性、环控通风的精细化设计、通风的均匀性及饲养员培训等关键问题。