變頻節(jié)能技術(shù)在電氣自動化設(shè)備中的應(yīng)用研究

郝佳

摘? ? 要：今天，隨著中國經(jīng)濟不斷發(fā)展的同時，科學(xué)技術(shù)也在不斷進步。變頻節(jié)能技術(shù)作為許多節(jié)能方法之一，已普遍應(yīng)用于電氣自動化設(shè)備中。隨著中國綜合國力和經(jīng)濟的不斷增長，環(huán)境保護和能源過度消耗問題逐步凸顯出來，引起了人們的高度關(guān)注。變頻節(jié)能技術(shù)不僅可以提高能源的利用效率，而且能降低能源的浪廢。因此，在電氣自動化設(shè)備中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：變頻節(jié)能技術(shù);電氣自動化設(shè)備;應(yīng)用研究

1? 前言

采用變頻節(jié)能技術(shù)可以更高效控制先進的電氣自動化設(shè)備，從而可以使其在節(jié)約能源情況下發(fā)揮全部能力，并不是以電氣自動化設(shè)備低效運行為代價而減少的能耗。通過對工礦企業(yè)中大量電氣自動化設(shè)備運行狀態(tài)記錄分析，變頻節(jié)能技術(shù)的實質(zhì)就是PLC+變頻器組合的自動化技術(shù)，使得電氣自動化設(shè)備在低功耗模式下保持高效運行狀態(tài)并確保其節(jié)能效果確實達到了預(yù)想的目標(biāo)。

2? ?變頻節(jié)能技術(shù)原理

在電氣自動化設(shè)備在進行電氣設(shè)計時，設(shè)計單位的工程師應(yīng)確保變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用不能影響電氣自動化設(shè)備的正常運行。隨著這些年變頻節(jié)能技術(shù)的日益成熟及普及應(yīng)用，說明當(dāng)前在工礦企業(yè)中可以應(yīng)用這項技術(shù)設(shè)備很普遍，具有很大節(jié)能潛力。同時，變頻節(jié)能技術(shù)不僅可以滿足工礦企業(yè)對大型連續(xù)電氣自動化設(shè)備生產(chǎn)線運行穩(wěn)定性的需求，而且可以有效減少其的能源耗費。變頻節(jié)能技術(shù)原理就是通過PLC按照合理、節(jié)能工藝算法控制變頻器以低于工頻的頻率運行，而變頻器在運行過程中內(nèi)部的電力電子器件（晶閘管、可控硅等）將工頻交流電快速轉(zhuǎn)換低頻小電流驅(qū)動電動機，并且可以通過整流器將工頻交流電轉(zhuǎn)換為直流電來驅(qū)動相關(guān)大型電氣自動化設(shè)備中精密裝置，確保大型電氣自動化設(shè)備生產(chǎn)線在滿足控制生產(chǎn)要求前提下大量節(jié)約電能，從而達到預(yù)期節(jié)能的目標(biāo)[1]。

3? ?變頻節(jié)能技術(shù)的優(yōu)點

變頻節(jié)能技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電-接觸器控制技術(shù)相比，它克服了繼電-接觸器控制技術(shù)中許多缺點并增加許多優(yōu)勢。變頻節(jié)能是一項新技術(shù)，繼電-接觸器控制是一項舊技術(shù)，如果將二者結(jié)合并集成起來可以帶來許多新的好處。

3.1? 編程方便

變頻節(jié)能技術(shù)實質(zhì)就是采用PLC進行電氣控制。在傳統(tǒng)繼電-接觸器控制系統(tǒng)中，用電氣控制線路來控制電氣自動化設(shè)備的啟停。而PLC系統(tǒng)中使用類似于傳統(tǒng)電氣控制線路的“梯形圖”計算機語言進行編程，最為明顯的優(yōu)勢是通俗易懂、容易上手。變頻節(jié)能技術(shù)就是利用PLC中預(yù)先編寫好的軟件程序，因此在調(diào)試過程中當(dāng)工藝改變或者出現(xiàn)問題時可以很容易地利用PLC編程軟件修改程序源代碼。

3.2? 提高了工作的可靠性

眾所周知，具有穩(wěn)定性和可靠性是電氣自動化設(shè)備運行中最重要的一點。變頻節(jié)能技術(shù)中所采用的PLC和變頻器在其研發(fā)時就考慮到它們將主要應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，同時在設(shè)備配套的電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計時就從硬件和軟件兩方面采用了很多防止電磁干擾的措施，硬件上諸如加裝電子濾波線路和軟件上編寫專用的錯誤檢測程序等。這樣以來就大大提高了電氣自動化設(shè)備工作的可靠性。

3.3? 使用簡便

隨著電氣自動化技術(shù)不斷發(fā)展與成熟，PLC和變頻器的人機操作界面越來越友好，對它們使用者來說只要進行簡單專業(yè)培訓(xùn)即可上手調(diào)試。同時，它們與其他復(fù)雜設(shè)備集成時，在電氣施工圖設(shè)計上也不是很困難，只要根據(jù)電氣及自控專業(yè)相關(guān)規(guī)范進行設(shè)計即可。在PLC或變頻器的編程調(diào)試過程中，只要遵循技術(shù)手冊中的內(nèi)容，按照工藝要求把邏輯塊進行合理的組合或者遵循步驟進行相關(guān)設(shè)置就可以完成編程、調(diào)試任務(wù)。由于具有這一優(yōu)點，以PLC和變頻器為核心器件的變頻節(jié)能技術(shù)已經(jīng)在工礦企業(yè)中廣泛使用。

3.4? 通用性好

各種品牌PLC和變頻器具有很強的通用性和延續(xù)性，主要因為它們都是基于同樣的電氣原理研發(fā)的。因此，就算是同一品牌PLC和變頻器的生產(chǎn)企業(yè)也能提供完整類別和多種型號，而且這些產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)會不斷研發(fā)升級后的產(chǎn)品來代替舊產(chǎn)品，這樣就要求產(chǎn)品必須具有良好的通用性和延續(xù)性，從而使變頻節(jié)能技術(shù)中使用的核心部件不會因為產(chǎn)品的更新?lián)Q代而無法更換[2]。

4? 變頻節(jié)能技術(shù)在典型電氣自動化設(shè)備中的應(yīng)用

4.1? 變頻節(jié)能技術(shù)在電梯系統(tǒng)中的應(yīng)用

電梯是現(xiàn)代社會高層建筑的必要組成部分，是人們在高層建筑工作的關(guān)鍵設(shè)備。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，電梯日常使用非常頻繁，有的商業(yè)辦公建筑電梯1天之內(nèi)上下單趟次數(shù)可達數(shù)千次之多，在保證其安全性能前提下節(jié)能性也是一個值得關(guān)注問題，因此電梯設(shè)備采用變頻節(jié)能技術(shù)就至關(guān)重要。典型的建筑物耗能電氣自動化設(shè)備通常包括給排水系統(tǒng)中水泵設(shè)備、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中的空調(diào)設(shè)備和電梯設(shè)備。與水泵、空調(diào)的能耗相比，電梯啟停非常頻繁使其一直處于動靜狀態(tài)切換過程中，致使其平均能耗更高。因此，采用PLC和變頻器控制電梯啟停狀態(tài)切換是非常有效辦法。當(dāng)電梯在啟動的時候，由于變頻器作用在內(nèi)部電動機上可以做到平滑起步。反之，停止時候其原理相同。這樣以來不僅可以避免因為啟停電流過大而長時間累計損害電動機的問題，而且可以最大限度上節(jié)約能源。

4.2? 變頻節(jié)能技術(shù)在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

中央空調(diào)是當(dāng)今建筑尤其是大型建筑的必備設(shè)備，同時也是改善大型建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備。在對中央空調(diào)系統(tǒng)控制時，可以使用PLC+變頻器組合的方式，這樣以來在實際運行中，不僅可以完成中央空調(diào)系統(tǒng)恒溫恒濕的控制功能，而且還可以有效的減少其的能量消耗。

具體體現(xiàn)為：第一，用PLC+變頻器組合方式對冷凍水、冷凝水系統(tǒng)的溫度進行閉環(huán)控制，根據(jù)出水、回水溫差與工藝設(shè)定值比較，根據(jù)二者差值控制變頻器輸出頻率從而控制水泵轉(zhuǎn)速。第二，用同樣的方式控制末端裝置-風(fēng)機盤管的送風(fēng)靜壓，根據(jù)風(fēng)壓的設(shè)定值與實際值比較，根據(jù)二者差值控制變頻器輸出頻率從而控制風(fēng)機的轉(zhuǎn)速。上述2個控制過程，變頻器會輸出一個低于工頻適當(dāng)?shù)念l率控制水泵或者風(fēng)機轉(zhuǎn)速從而達到節(jié)能目的。

5? 結(jié)束語

綜上所述，非常有必要在電氣自動化設(shè)備中采用變頻節(jié)能頻技術(shù)以減少其運行期間的能耗，加之配套合適的電氣控制硬件系統(tǒng)和軟件程序來有效提高電氣自動化設(shè)備的工作效率，以提高它的可靠性和節(jié)能性。

參考文獻：

[1] 程文.PLC變頻節(jié)能技術(shù)在電氣自動化設(shè)置中的應(yīng)用研究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019（35）：14～148.

[2] 吳周亮.PLC變頻節(jié)能技術(shù)在電氣自動化設(shè)備中的應(yīng)用研究[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2019（9）：119～120.

[3] 張瓊.PLC變頻節(jié)能技術(shù)在電氣自動化設(shè)備中的應(yīng)用研究[J].南方農(nóng)機，2019（14）：165～166.