變頻器節(jié)能技術(shù)原理及其應(yīng)用淺析
發(fā)布日期:
2019-03-29

  變頻器能量回饋裝置供應(yīng)商提醒您:在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中,泵類、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的應(yīng)用范圍越來越廣泛,其在電能上的消耗以及擋板、閥門等一些設(shè)備的節(jié)流損失,還有對(duì)它們的日常的維修和維護(hù)的費(fèi)用幾乎占成本的20%,這是一筆不小的生產(chǎn)費(fèi)用的開支,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,改革不斷深入,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇,節(jié)能降耗也逐漸成為了提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本的一個(gè)重要手段。


  1、變頻節(jié)能技術(shù)基本理論


  變頻技術(shù)使用的基本原理:在很長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi),電氣設(shè)備所使用的交流電的頻率都是維持在一個(gè)固定的狀態(tài),變頻技術(shù)的運(yùn)用就是使頻率變成了一種可以隨意的調(diào)節(jié)和利用的資源?,F(xiàn)如今,變頻技術(shù)中最活躍以及最快發(fā)展的就是變頻的調(diào)速技術(shù)。


  變頻技術(shù)包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)、點(diǎn)擊傳動(dòng)技術(shù),是一種綜合性比較強(qiáng)的技術(shù),結(jié)合了機(jī)械設(shè)備和強(qiáng)弱電。就是指在工頻電流的信號(hào)轉(zhuǎn)化成其他的頻率,這種轉(zhuǎn)化主要是通過半導(dǎo)體元件來完成的,之后再將交流電轉(zhuǎn)化成為直流電,在逆變器對(duì)電流和電壓進(jìn)行調(diào)控的同時(shí)使機(jī)電設(shè)備達(dá)到無極調(diào)速的程度??偠灾冾l技術(shù)就是通過電流改變頻率來對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制,從而使有效的控制電機(jī)設(shè)備,這些都是在電流頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速同比增長(zhǎng)的基礎(chǔ)上來完成的。變頻技術(shù)的特點(diǎn)就是能夠使電機(jī)平穩(wěn)的運(yùn)行,可以進(jìn)行自動(dòng)的加速和減速的控制,在能夠提高工作效率的同時(shí)減小對(duì)于能源的消耗。


  在變頻器的日常運(yùn)用中,主要是運(yùn)用轉(zhuǎn)矩直接控制和矢量控制的方式,在變頻器的今后發(fā)展中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及模糊自優(yōu)化的控制方式,而且,變頻器通過不斷地發(fā)展,其綜合性會(huì)越來越高,在完成基本調(diào)速的功能基礎(chǔ)上,還具有在內(nèi)部設(shè)置的通信、可編程序以及參數(shù)辨識(shí)的功能。


  2、變頻器的節(jié)能原理


  2.1變頻節(jié)能方式

  根據(jù)流體力學(xué),功率=壓力*流量,流量和轉(zhuǎn)速的一次方是成正比的,壓力與轉(zhuǎn)速的平方是成正比的,功率和轉(zhuǎn)速的立方成正比,如果說水泵效率固定的話,當(dāng)調(diào)節(jié)流量下降時(shí),轉(zhuǎn)速就會(huì)成比例下降,輸出的功率也就成立方關(guān)系下降,所以說,水泵的轉(zhuǎn)速與電機(jī)耗電功率是近似立方比關(guān)系。舉個(gè)例子,一臺(tái)功率是55kW的水泵電機(jī),將它的轉(zhuǎn)速調(diào)到原來轉(zhuǎn)速的80%的時(shí)候,它的耗電量是28kW/h,省電率是48%。但是如果將轉(zhuǎn)速調(diào)到原來的50%的時(shí)候,耗電量就變成了6千瓦每小時(shí),省電率達(dá)到87%。


  2.2采用功率因數(shù)補(bǔ)償方式進(jìn)行節(jié)能

  無功的功率不但會(huì)使設(shè)備發(fā)熱,增加電線的磨損,最重要的一點(diǎn)就是功率因數(shù)降低導(dǎo)致了電網(wǎng)的有功功率也隨之降低,所以,造成了大量無功電能在線路當(dāng)中消耗掉,導(dǎo)致設(shè)備的使用效率降低,浪費(fèi)現(xiàn)象非常嚴(yán)重,使用了變頻調(diào)速設(shè)備裝置之后,因?yàn)樽冾l器內(nèi)部的濾波電容作用,從而使無功損耗得到進(jìn)一步減少,使電網(wǎng)有功功率得到增加。


  2.3運(yùn)用軟啟動(dòng)方式進(jìn)行節(jié)能

  由于電機(jī)是通過Y/D啟動(dòng)或者直接啟動(dòng)的方式進(jìn)行的,啟動(dòng)的電流是額定電流的四到七倍,這樣就會(huì)對(duì)供電電網(wǎng)和機(jī)電設(shè)備造成嚴(yán)重沖擊,而且這樣對(duì)電網(wǎng)的容量要求也是非常高的,在啟動(dòng)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生比較大的電流,而且在震動(dòng)的時(shí)候?qū)﹂y門和擋板的損害也是非常大的,對(duì)管路和設(shè)備的使用壽命也是非常不利的。變頻裝置的使用,利用變頻器軟啟動(dòng)的功能,使啟動(dòng)的電流從零開始,最大的值也不會(huì)超過額定電流,所以使其對(duì)電網(wǎng)的沖擊以及對(duì)供電容量的要求也大大減輕了,使閥門和設(shè)備的使用壽命也大大延長(zhǎng)了。


  3、變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例


  我們利用在160kW的循環(huán)水泵上安裝變頻調(diào)速器為例子,對(duì)變頻節(jié)能設(shè)備進(jìn)行改造,分別測(cè)試了改造前后的用電量,取得了非常滿意的效果。


  3.1在進(jìn)行變頻改造之前的控制模式

  在循環(huán)水泵的工作中,當(dāng)流量由于工藝的需要而改變時(shí),就要運(yùn)用調(diào)節(jié)水泵出口和入口的開度方式來對(duì)水泵的實(shí)際流量進(jìn)行改變,這種調(diào)節(jié)方式被稱為節(jié)流調(diào)節(jié),在本次舉例中,出口和入口的閥門開度都是60%上下,從電能利用的方面來說,這是一種很不經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)方式。


  3.2在進(jìn)行變頻改造之后的控制模式

  在循環(huán)水泵的工作中,當(dāng)流量由于工藝的需要而改變時(shí),入口和出口的閥門都完全打開,運(yùn)用對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)的方式來尋找合適的、新的工作點(diǎn),從而得到合適的流量。根據(jù)實(shí)際情況和現(xiàn)場(chǎng)的需要來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制或自動(dòng)控制,在本例中,因?yàn)椴恍枰l繁地對(duì)流量進(jìn)行調(diào)整,所以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和需要,確定出電動(dòng)機(jī)實(shí)際工作的頻率是40Hz,并且采取了手動(dòng)控制的方式,主要目的就是為了節(jié)約電能。


  4、運(yùn)用變頻調(diào)速系統(tǒng)后運(yùn)行上發(fā)生的變化


  實(shí)現(xiàn)了完全意義的軟啟動(dòng),在電機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)的時(shí)候,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速隨著輸入電源的頻率增加而慢慢增加,使速度得到平穩(wěn)提升,整個(gè)系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間設(shè)為20s左右,不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成沖擊,比原來的啟動(dòng)方式更平穩(wěn)。


  電網(wǎng)所運(yùn)用的電流也得到大幅度下降,使電氣設(shè)備的使用更加安全,同時(shí)也因?yàn)轭l率降低后,電機(jī)的轉(zhuǎn)速也隨之降低,對(duì)機(jī)械的磨損也就減少了,也使發(fā)生故障的概率大大降低,減少了維修經(jīng)費(fèi)。使為水泵提供電能的變壓器節(jié)約出了大部分的供電容量,單純的有功負(fù)荷下降,節(jié)約出的容量大約是50千瓦,提高了設(shè)備的利用效率。電機(jī)功率的因數(shù)也相應(yīng)得到提高,這樣就使電機(jī)的運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)。


  變頻技術(shù)的使用提高了產(chǎn)品質(zhì)量,降低了能耗,節(jié)約了能源,也進(jìn)一步提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用就是要對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行改造,從而達(dá)到節(jié)約能源的作用。

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