變頻器在節能領域中的應用

◎李證

變頻器在節能領域中的應用

◎李證

變頻器在工業生產中具有很強的應用效益和價值，在工業自動化控制領域具有十分廣泛的應用。本文介紹了常用變頻器類型及其調速特點，探討了變頻器在風機、水泵和大容量電機上的節能應用，并就其應用從技術上分析了應該注意的事項和內容，希望可以為變頻器在節能領域中的應用提供應有的參考和幫助。

變頻器在現代生活生產中起著重要作用，變頻器速度調節技術集微電子、自動控制、通信、電力電子等技術于一體，在現代工業控制領域中，變頻器的應用非常普遍，其具有節能、節電、高效、可靠等諸多優勢和特征。在電力驅動的設備運行中，輸出功率與負荷的變化兩者之間經常出現不同步的變化，從而造成了能源資源的浪費。因此在工業生產過程中使用變頻器調速實現電動機的變速運行，可以有效的借閱電能、減少設備磨損、降低勞動強度并提高經濟效益。

常用變頻器類型及其調速特點

常用變頻器的類型根據其運轉設備工作額定電壓的大小可以分為低壓、中壓、高壓變頻器，低壓變頻器是指額定電壓在1000伏以下的工控變頻器，中高壓變頻器是指應用在工作電荷在1-10K伏運轉調速設備上的變頻控制器。

變頻器調速具有以下特點：不用對原有設備電機進行任何改動；可以實現無級調速從而滿足傳動機械的要求；變頻器自身的軟啟動、軟停止功能，避免了電流啟動沖擊對電網造成的不良影響，降低了大容量電機啟動對電容的要求；可以突破電源頻率的限制以開閉環的方式手動或自動地加以控制；低速運轉時可以定轉矩輸出，具有較好的低速過載能力；電機的功率因數隨著轉速的增高和功率的增大而提高，具有較好的使用效果。

變頻器在風機、水泵和大容量電機上的應用

變頻器在風機中的節能應用。某工廠爐底風機散熱控制系統中，冶煉爐針對不同的材料需要不同的爐底冷卻溫度。為了最大冷卻風量的需要，設計了4臺18.5千瓦的4極葉輪式風機，在全功率運轉時即可，但這種最大冷卻風量使用的機會和時間比較低，對于常用的冶金材料，4臺風機同時運行時風量過大，而對開2臺又達不到最低冷卻風量的需求，對開2臺側開1臺時會造成冷卻不均勻，不能滿足工藝需求，原來的設計是對開4臺風機同時安裝調節擋風板來滿足冷卻需求，但這無疑浪費了電能?；诖朔N情況，對其中的2臺對開點擊實施開環變頻調速控制，再配合2臺全速風機，以滿足不同冶煉材料對冷卻溫度的需求，同時又可以很好地實現電力的節約。

改造后的方案具有非常明顯的節能節電效果，針對其中一種冶煉材料需要固定的頻率控制進行冷卻，幾個月的時間才需要更換一次，將頻率設定在25-35的區間范圍內，完全可以滿足冷卻風量的要求。

變頻器在水泵中的節能應用。某酒店750TRT中央空調冷水機阻水系統，有1 個90千瓦的冷凍泵和1個55千瓦的冷卻泵，根據溫度的變化主機進行制冷工作，管能特性決定了水泵電機的輸出功率。雖然1臺55千瓦的冷卻水泵通過閥門調整來控制流量可以滿足主機運行的需求，但其節能意義不大，平均節點幅度在7%左右，通過改造以溫度控制為主、壓力控制為輔的方式對水泵電機進行閉環變頻控制，水泵電機的節能幅度可以達到30%以上；90千瓦的冷凍水泵電機依靠電流閥門的調節其節電率在6%，而經過閉環控制變頻調速改造升級后的電機就可以獲得平均30%的節電率。這是因為中央空調系統最初設計時的最大容量是根據氣溫、人流、散熱這三個指標的極限值為依據而計算出來的，而日常運行中出現這種情況的概率很小，基本不到10%，因此實際上整個空調系統大部分時間里都在中低負荷狀態下運行，其主機負荷的變化曲線具有非線性的特征，而水泵負荷是為滿足主機最大負荷而設計的，是基本不變的，這樣在主機以非最大負荷運行時水泵就必然存在著浪費電能的情況，通過對水泵電機的變頻調速控制可以使其負載曲線與主機的負載曲線相吻合，因而可以實現電能的節約。

高壓變頻器在大容量電機上的節能應用。高壓變頻控制傳動調速控制設備一般都是工作電壓在3千伏以上的大容量電機，其負載率通常大于0.5，與低壓變頻控制相比其節點效率較低，通常可以達到18%-25%左右，由于電機容量大、電能消耗多，即時相對較低的節電率，整體的節電效益還是十分明顯和可觀，但是高壓變頻設備的體積較大，所使用的技術相對復雜，操作技能要求高，成本大，安裝調試和維護的工作都十分復雜。

變頻器在節能應用中應該注意的幾個問題

變頻器在實際的節能工程應用中應該注意以下問題：低壓變頻器的使用會產生一些干擾，應該在設計時使用磁環或陷波線圈以降低干擾；在設備布置排列安裝時，應該將變頻器單獨布置以減少其可能產生的電磁輻射干擾；變頻器的輸入電源可以考慮使用容量適宜的空氣開關或快熔開關作為短路保護，單操作不能過于頻繁，否則可能會對產生過電壓而對內部元件造成損壞；盡量減少變頻器與控制系統的連接以避免傳導性干擾；要注意變頻器對電網產生的干擾；變頻器柜內不應該安裝其他的操作性開關電器，以避免誤操作；應該注意最低轉速的限制，否則可能會導致電機燒毀；注意共振現象，避免由于共振而導致的設備故障。

（作者單位：濱州技術學院）