變頻調(diào)速在風(fēng)機水泵上的應(yīng)用

信息來源：發(fā)布時間：2020-08-20閱讀：315

據(jù)不完全統(tǒng)計，全國風(fēng)機、水泵、壓縮機就有1500萬臺電動機，用電量占全國總發(fā)電量的40%-50%，這些電動機大多在低的電能利用率下運行，只要將這些電動機電能利用率提高10%45%，全年可節(jié)電300億KW以上?，F(xiàn)有風(fēng)機調(diào)節(jié)方式為風(fēng)機運行時，只有靠調(diào)節(jié)風(fēng)門或風(fēng)道擋板的開度來滿足生產(chǎn)工藝對風(fēng)量的要求。風(fēng)機機械特性為平方轉(zhuǎn)矩特性，我們把這種方法稱為節(jié)流調(diào)節(jié)。在節(jié)流調(diào)節(jié)過程中，風(fēng)機固有特性不變，僅僅靠關(guān)小風(fēng)門或擋板的開度，人為地加管路的阻力，由此大管路系統(tǒng)的損失，不利于風(fēng)機的節(jié)能運行?，F(xiàn)談一談采用調(diào)速控制裝置，通過改變風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，從而改變風(fēng)機風(fēng)量以適應(yīng)生產(chǎn)工藝的需要，這種調(diào)節(jié)方式稱為風(fēng)機的調(diào)速控制。風(fēng)機以調(diào)速控制方式運行能耗最省，綜合效益最高。交流電機的調(diào)速方式有多種、變頻調(diào)速是高效的最佳調(diào)速方案，它可以實現(xiàn)風(fēng)機的無級調(diào)速，并可方便地組成閉環(huán)控制系統(tǒng)、實現(xiàn)恒壓或恒流量的控制。

　　變頻器原理變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交一直一交方式：VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。變頻調(diào)速的原理是根據(jù)異步電動機的轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)差率。從上式可知改變供電頻率，即可改變電機的轉(zhuǎn)速。

　　在生產(chǎn)過程中所需要的風(fēng)量是經(jīng)常隨工藝及操作的需要不同程度調(diào)節(jié)的，而傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方案是通過放風(fēng)閥來調(diào)節(jié)的，用來帶動風(fēng)機的電動機本身轉(zhuǎn)速是不可調(diào)節(jié)的，因此大量的風(fēng)量通過放風(fēng)法放掉，也就是說，造成電能的大量的浪費，根據(jù)鼓風(fēng)機風(fēng)量和轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系。

　　鼓風(fēng)機的風(fēng)壓和轉(zhuǎn)速的平方成正比。

　　鼓風(fēng)機所需的功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。

　　從上述關(guān)系可知，如果我們使用改變轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)改變風(fēng)量的方法，就不至于把大量的風(fēng)量白白放掉，從而節(jié)約了大量的電能。同時還加設(shè)備的使用壽命，提高電動機功率因數(shù)，改善了工人的操作條件，降低了環(huán)境噪音等。

　　2.1風(fēng)機的變頻改造方案根據(jù)風(fēng)機配置特作如下變頻改造方案：變頻調(diào)節(jié)是一種高效的調(diào)節(jié)方式。鼓風(fēng)機采用變頻調(diào)節(jié)，不會產(chǎn)生附加壓力損失，節(jié)能效果顯著，調(diào)節(jié)風(fēng)量范圍0%-00%，適合調(diào)節(jié)范圍寬，且經(jīng)常處于低負(fù)荷下運行的場合。但是，當(dāng)風(fēng)機轉(zhuǎn)速下降，風(fēng)量減小時，風(fēng)壓將發(fā)生很大變化，由風(fēng)機比例定律：可知，當(dāng)其轉(zhuǎn)速降低到原額定轉(zhuǎn)速的一半時，對應(yīng)工況點的流量、壓力、軸功率各下降到原來的1/2、1/4、1/8，這就是變頻調(diào)節(jié)方式可以大幅度節(jié)電的原因。

　　3.1變頻調(diào)速節(jié)能系統(tǒng)特點3.1.1變頻器調(diào)速范圍寬，變頻器調(diào)速范圍能適應(yīng)各種調(diào)速設(shè)備的要求，頻率范圍0.00~50.00Hz可調(diào)；3.1.2控制精度高，變頻器的數(shù)字設(shè)定分辨率為±。01%，模擬設(shè)定分辨率為。1%；3.1.3動態(tài)特性好，變頻器采用自關(guān)斷器件IGBT速度快，且采用SVPWM控制模式，負(fù)載電壓和頻率受控變頻器的CPU，故調(diào)節(jié)速度快，系統(tǒng)的動態(tài)性能好；3.1.4控制功能強，能滿足各種不同的控制系統(tǒng)，通過端子可與各種頻率設(shè)定信號連接，如：0 10V，4-20mA.可通過端子控制正反轉(zhuǎn)等多種操作；3.1.5通過合理調(diào)整轉(zhuǎn)矩提升，轉(zhuǎn)矩限定功能，電流限幅功能參數(shù)，可滿足大起動轉(zhuǎn)矩，運行中負(fù)載突化也不會引起跳閘等事故；3.1.6變頻器可與上位計算機或者可編程控制器PLC）通信，實現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)定或修改變頻器參數(shù)，監(jiān)控變頻器的運行狀態(tài)等信息，從而組成工業(yè)以太網(wǎng)，實現(xiàn)集中控制；3.1.7保護(hù)功能齊全，變頻器有25種保護(hù)功能，對過壓、欠壓、過流、過載、過熱均能通過計算機高速計算并給予保護(hù)，且能對發(fā)生故障的原因給予紀(jì)錄；3.1.8變頻器內(nèi)部有電機防噪裝置，在線調(diào)節(jié)載波頻率，實時改變電機的運行噪聲。

　　4變頻調(diào)速在電動機及設(shè)備上的應(yīng)用的優(yōu)勢電動機在啟動階段，往往采用自藕變壓器降壓啟動或星一三角）啟動方式，這兩種方式雖然能降低啟動電流對電動機的損害，但仍有高達(dá)額定電流5~6倍的啟動電流，嚴(yán)重危害著電動機、水泵、單向閥、管路系統(tǒng)的使用壽命電流一時間圖見）。

　　使用變頻調(diào)節(jié)以后，由于使用了SPWM技術(shù)，實現(xiàn)了真正意義上的軟啟動和緩沖停機，從根本上消除了啟動電流對電動機及其它設(shè)備的危害，大大延長了設(shè)備的使用壽命。另外，設(shè)備在全電壓啟動、運行、停止的過程中，由于無法進(jìn)行及時有效的調(diào)節(jié)，會產(chǎn)生嚴(yán)重的水錘、機械噪音加、震動加劇等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象都具有極大的破壞性，會引起管道破裂或癟塌、損壞閥門和固定件，并會加進(jìn)線變壓器的負(fù)荷狀況。采用了變頻調(diào)節(jié)后，可以通過延長升、降速時間來延長起動或停機的過程，即使在運行過程中，也可以通過對工作頻率點的選擇，跳過容易引起設(shè)備共震的工作點，從而使水泵葉片、單向閥、管路系統(tǒng)承受的應(yīng)力大為減小，軸承的磨損也大大減輕，設(shè)備的工作壽命將大大延長。

　　在風(fēng)機、水泵、壓縮機等應(yīng)用領(lǐng)域，引入變頻調(diào)速控制技術(shù)，能達(dá)到很好的節(jié)能效果，同時，也降低了電機啟動時對電網(wǎng)的沖擊，提高了設(shè)備的功率因數(shù)，延長了機械系統(tǒng)的使用壽命，提升了系統(tǒng)的可靠性，另外，因為變頻器強大的保護(hù)功能，對設(shè)備起到了很好的保護(hù)作用，有效降低了設(shè)備的維護(hù)成本。近幾年，隨著變頻調(diào)速技術(shù)的不斷推廣與應(yīng)用，從實踐結(jié)果來看，得到了良好經(jīng)濟效應(yīng)與社會效應(yīng)，并且，也得到用戶的廣泛認(rèn)同。

責(zé)任編輯：任江強