變頻器節能應用實例

劉泉

摘 要：隨著科學技術的不斷創新，變頻技術在我國社會生產生活中得到廣泛的應用，使我國變頻器技術水平得到了顯著提高，變頻器節能的應用也日益靈活。結合實例，主要對變頻器節能技術的實際應用情況進行了分析，具有一定的參考價值。

關鍵詞：變頻器；節能技術；載波頻率；額定電流

中圖分類號：TM761 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.14.113

1 簡介及測試

筆者所在的工廠于2007-03在120 t鍋爐2臺180 kW/380 V排粉風機上采用亞太電效系統（珠海）有限公司生產的PowerRider-GI/PI電騎士專用機電效管理系統（低壓變頻調速裝置）。到目前為止，運行良好，節能效果顯著。

鍋爐排粉風機銘牌參數：型號M9-26-N013D，冷卻方式為風冷，風量39 910 m3/h，風壓9 520 Pa，葉輪直徑2 650 mm，配用功率148～295 kW。

引風機電動機參數：額定功率185 kW，頻率50 Hz，額定電壓380 V，接線方式為三角型接法，額定電流326 A，轉速1 430 r/min，功率因數0.86.

變頻器型號：電騎士專用機型號PR-GI-34-1850，額定電壓380 V，額定輸出電流380 A，額定容量250 kVA?？紤]到實際運行負載電流不可能超過400 A，為了降低投資，選擇變頻器額定電流380 A。

有關部門對節能效果進行了測試考核。試驗用雙功率表法測量有功功率，試驗中每個工況穩定運行72 h。表1為采用變頻器前后的消耗功率的比較情況。從表1中可以看出，每個工況經72 h運行，設備運行控制正常，節電率為44.8%.表2為月耗電量比較。

日表均節電率達到44.8%，按照每月運行720 h，電價0.53元/kW·h計算。根據公式“安裝節電設備后每月節電率電費=原系統改造前實際運行功率×每月運行時間×電價×節電率”計算，月節電率電費為： 90.5 kW×24H×30D×0.53×0.448=15 472.00元。

安裝變頻器后，電動機實現了軟啟動，電機轉速從零按照設定的加速時間緩慢升速至運行轉速，減少了沖擊力矩對電機和風機的損害。由于正常工作時風機的轉速比額定轉速低，當機組負荷高時，采用變頻器調速后，電機轉速比額定轉速低些，大大減少了風機葉的磨損。具體來說，安裝變頻器后，電機具有以下幾個特點：①具有自動節能運行功能，可根據負載大小自動調節工作狀態，保持高效、節能運行；節電、工頻兩路輸出。②采用磁通矢量PWM控制法，技術先進，輸出電流諧波成分少，效率高；低頻運行特性良好，可實現低頻額定轉矩輸出。③采用高品質的IGBT、IPM模塊，最大載波頻率為15 kHz，能實現超靜音運行。④有數字鍵盤、雙電壓源、電流源、外部智能端子、串行通訊等多種輸入方式，控制方式非常靈活。⑤豐富的功能，比如自動電壓調整、死區補償、自動轉差補償、直流制動、停電再啟動等，可滿足高精度、高復雜度控制要求。⑥程序運行（多段速）、擺頻運行、內置PID調節器，可方便構成滿足不同需求的自動化控制系統。⑦內置RS485標準通訊接口，可實現聯網控制或比例連動控制。⑧友好的人機交互界面——LED數字顯示。⑨完善的故障管理和保護功能，能保證在任何故障情況下，電騎士和電機不受損壞。⑩工藝先進，結構緊湊，產品外形美觀、大方。

2 采用變頻器應注意的問題

變頻器是由電力電子器件、微電子元件、單片處理器等組成的。為了能長期、可靠、安全地運行，特別要注意以下幾項。

2.1 電壓的影響

鑒于可靠性方面的考慮，變頻器的額定電流IN是指在輸入額定電壓UN下可達到的最大電流值。實際電網的電壓不一定是標準的，往往高于額定電壓。這時，必須相應余下允許額定電流，這樣才能安全地運行。一般情況下，每增加2%的電壓值，要降低4%的電流值，如圖1所示。電壓的性質決定了電廠用的低壓變頻器需要有很高的可靠性，以保證電廠的安全生產。PowerRider-GI/PI電騎士專用機電效管理系統（低壓變頻調速裝置）具有自動節能運行功能，可根據負載大小，自動調節電機的工作狀態，保持高效節能運行；節電、工頻兩路輸出。

2.2 海拔高度的影響

變頻器的正常使用以海拔高度h≤1 000 m為標準。我國地域廣大，尤其在云貴、青藏高原等地使用時，實際海拔高度在1 000～4 000 m之間，因空氣稀薄、散熱條件變差，只有相應地降低允許的額定電流值，才能安全地使用，如圖2所示。通常，每增加1 000 m的海拔高度，要降低6%的電流值。

2.3 載波頻率的影響

變頻器的額定電流值是基于額定載波頻率f而確定的，實際使用時的載波頻率往往是可調的，范圍是2～15 kHz。其具體值與二次線路的長度、電動機功率的大小、允許電動機的噪聲和抗干擾的要求、輸出電流的波形等有關。實際使用時，按上述條件要求載波頻率往往高于額定載波頻率。這時，要下降修正額定電流亦，而且當變頻器的功率大、額定電壓高時，相應的下降值要大些。