變頻器節(jié)能應(yīng)用實(shí)例

劉泉

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，變頻技術(shù)在我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)生活中得到廣泛的應(yīng)用，使我國(guó)變頻器技術(shù)水平得到了顯著提高，變頻器節(jié)能的應(yīng)用也日益靈活。結(jié)合實(shí)例，主要對(duì)變頻器節(jié)能技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行了分析，具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：變頻器；節(jié)能技術(shù)；載波頻率；額定電流

中圖分類號(hào)：TM761 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.14.113

1 簡(jiǎn)介及測(cè)試

筆者所在的工廠于2007-03在120 t鍋爐2臺(tái)180 kW/380 V排粉風(fēng)機(jī)上采用亞太電效系統(tǒng)（珠海）有限公司生產(chǎn)的PowerRider-GI/PI電騎士專用機(jī)電效管理系統(tǒng)（低壓變頻調(diào)速裝置）。到目前為止，運(yùn)行良好，節(jié)能效果顯著。

鍋爐排粉風(fēng)機(jī)銘牌參數(shù)：型號(hào)M9-26-N013D，冷卻方式為風(fēng)冷，風(fēng)量39 910 m3/h，風(fēng)壓9 520 Pa，葉輪直徑2 650 mm，配用功率148～295 kW。

引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)參數(shù)：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(zhuǎn)速1 430 r/min，功率因數(shù)0.86.

變頻器型號(hào)：電騎士專用機(jī)型號(hào)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(shí)際運(yùn)行負(fù)載電流不可能超過(guò)400 A，為了降低投資，選擇變頻器額定電流380 A。

有關(guān)部門(mén)對(duì)節(jié)能效果進(jìn)行了測(cè)試考核。試驗(yàn)用雙功率表法測(cè)量有功功率，試驗(yàn)中每個(gè)工況穩(wěn)定運(yùn)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(gè)工況經(jīng)72 h運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行控制正常，節(jié)電率為44.8%.表2為月耗電量比較。

日表均節(jié)電率達(dá)到44.8%，按照每月運(yùn)行720 h，電價(jià)0.53元/kW·h計(jì)算。根據(jù)公式“安裝節(jié)電設(shè)備后每月節(jié)電率電費(fèi)=原系統(tǒng)改造前實(shí)際運(yùn)行功率×每月運(yùn)行時(shí)間×電價(jià)×節(jié)電率”計(jì)算，月節(jié)電率電費(fèi)為： 90.5 kW×24H×30D×0.53×0.448=15 472.00元。

安裝變頻器后，電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牧惆凑赵O(shè)定的加速時(shí)間緩慢升速至運(yùn)行轉(zhuǎn)速，減少了沖擊力矩對(duì)電機(jī)和風(fēng)機(jī)的損害。由于正常工作時(shí)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比額定轉(zhuǎn)速低，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷高時(shí)，采用變頻器調(diào)速后，電機(jī)轉(zhuǎn)速比額定轉(zhuǎn)速低些，大大減少了風(fēng)機(jī)葉的磨損。具體來(lái)說(shuō)，安裝變頻器后，電機(jī)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①具有自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行功能，可根據(jù)負(fù)載大小自動(dòng)調(diào)節(jié)工作狀態(tài)，保持高效、節(jié)能運(yùn)行；節(jié)電、工頻兩路輸出。②采用磁通矢量PWM控制法，技術(shù)先進(jìn)，輸出電流諧波成分少，效率高；低頻運(yùn)行特性良好，可實(shí)現(xiàn)低頻額定轉(zhuǎn)矩輸出。③采用高品質(zhì)的IGBT、IPM模塊，最大載波頻率為15 kHz，能實(shí)現(xiàn)超靜音運(yùn)行。④有數(shù)字鍵盤(pán)、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(dòng)電壓調(diào)整、死區(qū)補(bǔ)償、自動(dòng)轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、直流制動(dòng)、停電再啟動(dòng)等，可滿足高精度、高復(fù)雜度控制要求。⑥程序運(yùn)行（多段速）、擺頻運(yùn)行、內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，可方便構(gòu)成滿足不同需求的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。⑦內(nèi)置RS485標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，可實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)控制或比例連動(dòng)控制。⑧友好的人機(jī)交互界面——LED數(shù)字顯示。⑨完善的故障管理和保護(hù)功能，能保證在任何故障情況下，電騎士和電機(jī)不受損壞。⑩工藝先進(jìn)，結(jié)構(gòu)緊湊，產(chǎn)品外形美觀、大方。

2 采用變頻器應(yīng)注意的問(wèn)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(zhǎng)期、可靠、安全地運(yùn)行，特別要注意以下幾項(xiàng)。

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(dá)到的最大電流值。實(shí)際電網(wǎng)的電壓不一定是標(biāo)準(zhǔn)的，往往高于額定電壓。這時(shí)，必須相應(yīng)余下允許額定電流，這樣才能安全地運(yùn)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(zhì)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(chǎn)。PowerRider-GI/PI電騎士專用機(jī)電效管理系統(tǒng)（低壓變頻調(diào)速裝置）具有自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行功能，可根據(jù)負(fù)載大小，自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)的工作狀態(tài)，保持高效節(jié)能運(yùn)行；節(jié)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(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)地域廣大，尤其在云貴、青藏高原等地使用時(shí)，實(shí)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(yīng)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(shí)際使用時(shí)的載波頻率往往是可調(diào)的，范圍是2～15 kHz。其具體值與二次線路的長(zhǎng)度、電動(dòng)機(jī)功率的大小、允許電動(dòng)機(jī)的噪聲和抗干擾的要求、輸出電流的波形等有關(guān)。實(shí)際使用時(shí)，按上述條件要求載波頻率往往高于額定載波頻率。這時(shí)，要下降修正額定電流亦，而且當(dāng)變頻器的功率大、額定電壓高時(shí)，相應(yīng)的下降值要大些。