高壓變頻器的基本原理及風機節能改造研究

尚永生　馬華明/ .寧夏固海揚水管理處檢修隊 .寧夏水利電力工程學校

高壓變頻器的基本原理及風機節能改造研究

尚永生1馬華明2/ 1.寧夏固海揚水管理處檢修隊 2.寧夏水利電力工程學校

隨著社會的發展和科技的進步，不管是在工業領域還是人們的生活方面，都發生了重大的改變。在具體的工業領域中，水泵起的作用非常大，甚至是很多地方不可缺少的一部分，比如水利工程等項目，工作狀態下水泵必須保證安全性和穩定性，周圍的溫度必須要適應，過高的溫度會造成水泵系統的故障，所以水泵運行中風機所起的作用是不可忽略的。隨著科技的進步，變頻技術和相關的電子技術也取得了一定的發展，相應的高壓變頻技術也變得更加的成熟，能夠更好地在風機的改造工作中得到應用。因此本文研究的主題就是在查詢具體的資料資源之后，總結出高頻變壓器的工作原理，以及風機節能的改造之后在水泵工作中的運用。

科技；高壓變頻技術；風機節能改造；基本原理

變頻技術不僅在工業中，在人們的生活中也得到了很大的應用，比如電冰箱、空調等家用電器都有變頻技術的應用，變頻技術之所以受歡迎、應用廣泛主要來源于它能夠根據實際的情況自動選擇合適的功率，科技的進步帶來了技術的發展，所以高壓變頻技術在原來的基礎上得到了改變，更能滿足生活中和工業上的應用。為了方便介紹風機的節能改造，我們以水利工程水泵工作環境中的風機為例，傳統的風機的工作原理是通過調節進口和出口的閥門來控制風量的大小，但是這種方法存在著諸多弊端，比如風阻問題、犧牲風機效率問題、耗能嚴重、還存著大馬拉小車等尷尬現象，所以，為了滿足日益發展的工業的需要，提供整個工作的工作效率，需要積極得使用已經取得進步的高壓變頻技術來改造風機的節能問題，有一定的社會意義和經濟意義【1】。

一.高壓變頻技術的原理

（一）基本構成和工作原理

高壓變頻器是開關電源的一部分，整個開關電源的結構是很復雜的，有很多的拓撲結構。我們以半橋式功率轉換電路為例子，在電路找工作的狀態下，總共有兩個三極管起作用，分別輪流來產生高頻脈沖波，之后要想得到交流電，這就需要使用高頻變壓器來進行變壓工作，同時，不同線圈匝數的高頻電壓器能夠輸出不同電壓的交流電。總結來說，高壓變頻器的共組原理是當初級線圈通電時，鐵芯中就會產生交流通磁反應，這時候初級線圈中就感應出電壓和電流。變頻器主要由兩個部分構成，分別是線圈和鐵芯，一般的變壓器都不只有一個線圈，而是由多個線圈組成的繞組，線圈越多，產生的交流電相應就越大，我們將連接電源的那一個線圈就做初級線圈，剩下的全部是次級線圈，為了幫助讀者的理解，我們從資料中找到高壓變頻器的示意圖：

圖一　高壓變頻器示意圖

（二）高壓變頻器在風機節能改造中的應用

高壓變頻器已經在風機的工作中得到了一定的應用，將取得新發展的高壓變頻技術應用到風機的工作中，能夠提高風機的工作效率，具體表現在三個方面。首先，在使用高壓變頻器之后，風機結構中的轉子的磨損相應就會減少，這樣就能夠減少很大一筆維修費和更換費用，節省工廠或者企業的資金，同時也能夠減少對齒輪的磨損，降低由齒輪損壞為工作帶來得損損失，相應的就能夠為其他設備或者工作提供資源。其次，在風機中適應高壓變頻器還能夠提高產品的質量，因為高壓變頻器的使用使工作設備的精度提高了，相應的產品的精度就得到了保證。第三，高壓變頻器經過新科技的影響，使用壽命得以延長，可靠性也得到了很大的提高，就更能保證設備的工作狀況，保證風機的運行情況和效率，為工廠或企業帶來更大的經濟效益，滿足工業發展的最終目的【2】。

二.風機節能改造工作

（一）風機節能改造存在的問題

傳統的風機已經不能滿足現在工業發展的需要，人們很早就已經著手風機的改造工作，但是改造工作存在著諸多不能忽視的問題，在經過大量的調查下，我們總結出以下幾點，一是風量調節的方式，風機改造中減小風量調節帶來的消耗問題；二是風機的損耗問題，風門調節流量或者風量會造成管道的磨損，同時機械部件所受到的壓力也變得更大，相應的，風機的使用壽命就會縮短；存在的第三個問題是當電機啟動得一瞬間，電流是非常大的，這樣會造成電網電壓的波動，電壓穩定是機械正常工作的前提保證，電壓的異常不僅會造成工作的貽誤，更會簡短設備的壽命。

（二）改造節能風機的具體方案

風機節能性的改造是具體工廠企業的需要，也是整個工業取得穩定發展的需要，有著具體的社會現實意義，所以需要投入大量的資源和精力來創新改造，在改造的過程中，要注意高壓變頻器的使用。

1.高壓變頻器接入的具體方式

有專家曾經做過一個實驗，在雙風機設置的機械設備上引入高壓變頻器，可以節能百分之三十到四十，著對于工廠和企業來說是一個非常大的福音，可以將節省下來的錢應用到其他的地方，提高整個工作的效率和質量。高壓變頻器接入的方式上，選用的是中壓交流風冷型雙 PWM變頻調速裝置，為了方便讀者的理解，我們做出了接入方式的簡圖，如下圖二所示：

圖二　接入方式原理圖

這種接入方式可以實現多種功能，首先是嵌入式通信的實現，除此之外還可以實現網絡和跨平臺的通用，同時設備硬件和操作編程等也能夠實現共享，這種接入方式比較簡單便利，操作性比較強，改造后的效果也比較好，所以在具體的改造工作中這種接入方式應用的比較多。

2.改造后風機的運行方式

變頻器接入之后，替代了風門擋板調節風量和流量的方式，這樣就降低了機械設備很大的壓力和磨損度，也降低了設備工作中的停機率。具體的原理還需要借助變壓器接入方式的簡圖來介紹，在設備運行過程中，總共有三個開關處于工作之中，分別是K1/K2/K3，當需要變頻器工作的時候，K2/K3閉合開始工作，K1斷開；工頻方式運行的時候，K1閉合，K2/K3斷開。需要不同，運行的方式也不同，相應的開關的組合也不同。

3.控制和保護的設置

高壓變頻器并不是完全自動的，也需要有一定的控制方式，改造工作中采用的是就地和DCS遠程控制方式，就地保護系統需要借助變頻柜人機的操作來實現。DSC的遠程控制系統包括的功能有很多，最具代表性的是發放運行狀態或者是設備故障的信號，比如啟動和停止、就緒和故障等。由高頻電壓器實現的啟動和停止功能，能夠避免由電壓不穩定引起的故障。

4.風機改造在水泵中的應用

實際工作中，水泵的應用是比較廣泛，不管是工業還是農業上，水泵都起著非常重要的作用，一般情況下，水泵的運行中是很耗費電量和資源的，相應的在工作狀態中，周圍的溫度是很高的，所以借需要借助改良的風機。改良的風機可以和水泵處于完全獨立的兩個工作系統，實現在應用的狀態下，互不干擾，但是卻能夠實現能源的共享，經過改造后的高頻風機，可以和水泵公用一個供電線和信息網絡，減少了重新鋪設的資源，同時，改造后風機的高性能也是實現水泵應用的重要條件之一。

三、結束語

高頻變壓器受到新科技的影響變得更加的便捷實用，能夠為工業和人們的生活帶來很大的便利，具體可以使用在風機的節能改造中，減少工作阻礙，提高工作效率，保證工業的穩定運行和長足發展。

［1］李緯.試論高壓變頻器在水泥廠風機節能改造中應用問題［J］.現代制造技術與裝備，2013，04：59-60.

［2］王衛宏.高壓變頻器在水泥廠風機節能改造中的應用［J］.新世紀水泥導報，2008，04：51-54.