變頻調速技術(shù)的風(fēng)機與泵類(lèi) | 如何節能應用

在企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，對泵類(lèi)和風(fēng)機設備的應用非常廣泛，而這類(lèi)設備的電能消耗非常大，其耗能占企業(yè)總耗能比重很大。當前，我國正深化市場(chǎng)經(jīng)濟體制改革，市場(chǎng)競爭已可以用“慘烈”這個(gè)詞來(lái)形容，因此，企業(yè)為了增強自身的競爭力，必須優(yōu)化生產(chǎn)技術(shù)和工藝，降低生產(chǎn)過(guò)程中的能耗，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的價(jià)格競爭力。

　　1 變頻器的作用

　　在實(shí)現電機控制中經(jīng)常會(huì )用到的設備是變頻器，該設備實(shí)現對電機控制的方式是改變電源輸出的頻率。在企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，必須追求對電機的更好控制，而實(shí)現對整個(gè)電機的更好控制，就必須使用變頻器，通過(guò)該設備來(lái)實(shí)現被控交流電機的過(guò)電流電壓保護、過(guò)載保護以及變頻調速，同時(shí)整個(gè)系統的電能綜合利用率以及工作效率也由變頻器來(lái)負責調節。

　　2 不同種類(lèi)下的變頻器

　　2.1 開(kāi)關(guān)方式不同下的變頻器分類(lèi)

　　開(kāi)關(guān)不同，則變頻器的種類(lèi)也不同，按照開(kāi)關(guān)分類(lèi)，變頻器可分為四種：第一，SPWM控制變頻器；第二，PAM控制變頻器；第三，SVPWM控制變頻器；第四，PWM變頻器。在這四種不同類(lèi)型的變頻器中，PAM控制是脈沖幅度調制，它通過(guò)改變脈沖列脈沖的幅度，實(shí)現對波形和輸出量值的調制，從而實(shí)現變頻器的變頻功能；和PAM控制不同，PWM控制是脈沖寬度調制控制，也就是在調節波形和輸出量時(shí)，它能用改變脈沖的寬度的方式，從而實(shí)現變頻器的變頻功能；在PWM的基礎上，改變調制脈沖后便是SPWM控制，為了做到正弦波輸出，需要遵循正弦規律，排列出適當的脈沖寬度來(lái)過(guò)濾并輸出波形，經(jīng)常在生產(chǎn)中運用到支流交流逆變器；而SVPWM控制則是空間矢量脈寬調制，作為PWM技術(shù)調制的一種方法，將PWM插入電機三相定子繞組中，促進(jìn)旋轉磁場(chǎng)在定子中的產(chǎn)生，從而帶動(dòng)電機旋轉。

　　2.2 按照工作原理對變頻器進(jìn)行分類(lèi)

　　按照工作原理進(jìn)行分裂，變頻器可以分為三種：第一種是矢量控制變頻器，第二種是V/f控制變頻器，第三種是轉差頻率控制變頻器。V/f控制變頻器可以保證頻率與輸出電壓成正相關(guān)，這樣就可以實(shí)現電動(dòng)機磁通的一致性，有效地避免了弱磁和、磁飽和問(wèn)題的產(chǎn)生；所謂轉差調速就是在調速時(shí)采用改變異步電動(dòng)機滑差的方式，速度決定滑差要求，通過(guò)轉差頻率控制技術(shù)，在一定程度上能夠對系統的動(dòng)態(tài)性能和靜態(tài)性能進(jìn)行改善；矢量控制變頻器最主要的一個(gè)特點(diǎn)就是直流電動(dòng)機調速控制，按照矢量變化的方法分解異步電動(dòng)機定子繞組電流，可以實(shí)現直流電動(dòng)機的磁場(chǎng)電流分量。

　　3 風(fēng)機、泵類(lèi)變頻節能的工作原理分析

　　風(fēng)機、泵類(lèi)變頻要實(shí)現節能，有兩種途徑：一種是軟啟動(dòng)節能，一種是變頻節能。筆者下面具體介紹這兩種節能方式的節能原理：

　　3.1 關(guān)于軟啟動(dòng)節能

　　由于電機為Y/D啟動(dòng)或者是直接啟動(dòng)，額定電流的4～7倍就是啟動(dòng)電流，這樣就會(huì )對供電電網(wǎng)和機電設備產(chǎn)生巨大的沖擊，如果對供電容量要求很高，在啟動(dòng)時(shí)就會(huì )產(chǎn)生很大的損害性，比如閥門(mén)和擋板遭到電流和震動(dòng)的損害，從而縮短設備的使用壽命等。安裝變頻節能裝置以后，變頻器的軟啟動(dòng)功能能夠將開(kāi)始時(shí)的啟動(dòng)電流自動(dòng)調節為0，這樣就不用擔心產(chǎn)生的電流會(huì )超過(guò)額定電流，在一定程度上減輕了對電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊，起到了延長(cháng)閥門(mén)和設備使用壽命的作用，從而可以節省變頻器維護的相關(guān)費用。

　　3.2 關(guān)于變頻節能

　　流體力學(xué)上有一個(gè)公式，即P=H×Q，專(zhuān)業(yè)人士都知道，P、H和Q三者之間是存在一定的關(guān)系的，且都是正比例關(guān)系，只是大小有所不同。如果水泵的效率是一個(gè)固定值，那么，當降低調節流量時(shí)，轉速N也會(huì )跟著(zhù)下降，而輸出功率P也會(huì )跟著(zhù)下降，且是立方關(guān)系的下降。這也就是說(shuō)，水泵的轉速與水泵電機的耗電率是立方關(guān)系。

　　4 變頻調速與風(fēng)機、水泵節能

　　4.1 調節風(fēng)機、水泵流量的方法

　　調節風(fēng)機、水泵流量的方法多種多樣，每種方法各具優(yōu)點(diǎn)，有三種是經(jīng)常用到的：（1）交流電動(dòng)機變頻調速；（2）在對水泵、風(fēng)機的轉速進(jìn)行調節時(shí)，采用電磁轉差離合器的方式，但是電動(dòng)機在這種情況下的運轉是恒速的；（3）在調節風(fēng)機擋板時(shí)，如果采用傳統的機械方法，則可使實(shí)現對水泵、導流器的閥門(mén)開(kāi)啟度的調節。在節電率百分比相同的情況下，裝機容量和電節能會(huì )變成最大值，因此，在生產(chǎn)過(guò)程中，應廣泛應用高壓變頻調速節能技術(shù)，而把變頻調速應用到大容量壓縮機、水泵和風(fēng)機上，以達到節能的目的。

　　4.2 變頻調速在風(fēng)機、水泵節能中的應用

　　將流體理論作為基本的出發(fā)點(diǎn)，可以用三次方函數來(lái)表示離心式風(fēng)機、水泵的軸功率和轉速的關(guān)系。在研究中表明，滑差后液力調速的效率會(huì )隨著(zhù)調速方案效率的變化而降低，當轉速下降為50%時(shí)，變頻調速器會(huì )呈現出較高的效率，這樣一來(lái)，就會(huì )發(fā)現一切基本沒(méi)有發(fā)生任何變化。所以變頻調速是所有調速方案中節能效果最好的。用一個(gè)實(shí)際例子來(lái)說(shuō)明，同一臺水泵、風(fēng)機的轉速流量和軸功率都為100%時(shí)，將轉速流量調到50%，軸功率也會(huì )降到50%。但如果滑差調到50%，則只需從電網(wǎng)中吸入25%左右的功率；假如通過(guò)變頻的方式，將流量降到50%，則只需從電網(wǎng)中吸入10%左右的功率。因此，我們不難發(fā)現，變頻調速具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢。

　　5 變頻調速與環(huán)境保護

　　在企業(yè)電能總消耗中，電機驅動(dòng)耗能占很大比例。我們有理由相信，天然氣、燃煤、石油等燃料的枯竭，很大程度上要歸咎于過(guò)度的電力消耗。二氧化氮和二氧化碳的過(guò)量排放，會(huì )造成嚴重的空氣污染，會(huì )對大氣臭氧層造成無(wú)法修補的嚴重破壞，對人類(lèi)的生活造成極為不利的影響。當前，環(huán)境問(wèn)題日益嚴重，已經(jīng)影響到了人們的日常生活，但隨著(zhù)人們環(huán)保意識的不斷提高，越來(lái)越多的人開(kāi)始關(guān)注環(huán)境問(wèn)題，并積極投身到環(huán)境保護中來(lái)。因此，在企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，企業(yè)理應廣泛采用變頻調速節能技術(shù)，這樣不僅有效地節約了能源，還減少了污染的排放，起到了保護環(huán)境的作用。

　　6 結語(yǔ)

　　綜上所述，泵類(lèi)、風(fēng)機等設備的節能運行通過(guò)變頻調速技術(shù)來(lái)實(shí)現，受到國家和政府的普遍重視。通過(guò)實(shí)踐表明，在泵類(lèi)和風(fēng)機設備驅動(dòng)控制中運用變頻器能夠收到明顯的節能效果，是一種可廣泛采用的調速控制方式。變頻調速技術(shù)有許多優(yōu)點(diǎn)，不僅能夠提高設備的運轉效率，而且能夠最大限度滿(mǎn)足企業(yè)對于高效率生產(chǎn)的需求。同時(shí)，它還可以切實(shí)減少設備的養護和維修費用，有效延長(cháng)其壽命，可謂一舉多得。在國內外，變頻調速技術(shù)已經(jīng)并將持續受到人們的關(guān)注，在我國的經(jīng)濟建設中，其也必會(huì )發(fā)揮重要作用。