变频节能技术

关键词： 风机 矿井

变频节能技术（精选十篇）

变频节能技术 篇1

1 通风机现状

新汶矿业集团孙村矿北风井通风站建于1981年, 矿井开采深度已达到1300m, 通风系统安装两台离心式风机 (1台工作, 1台备用) , 各配有1台电动机。根据出厂风机标注的参数, 该风机的额定最大排风能力为11300m3/min。

2005年1月, 该矿井通风系统由-400#风井单独运行的中央分列式改为-400#风井与北立井风井联合运行的两翼对角式。根据井下用风量需求, 改造后, 已多次调整北风井通风机的前导叶片角度 (由0°逐渐调整到33.75°) , 使井下用风量由原来的218.42m3/s下降到129.94m3/s。这种风量调节方式的功率损失非常大, 即电动机的能源损耗大。因此, 对该风机进行节能降耗改造势在必行。

2 方案论证

2.1 使用过程中存在的主要问题

目前, 矿井使用的通风机型号为G4-73-11No28D, 配用的电机型号为YR1250-8/1430, 容量1250kW。正常运行中, 通风机前导器调节叶片的角度约为33°, 由于调节误差大, 前导器叶片较小的角度变化都会引起较大的风量变化, 运行控制比较困难, 达不到最佳状态。

图1所示为几种风量调节及节电方式, 从图中可以看出, 变频调速法最理想、最有效、最节能。孙村矿现用的是前导器法, 功率消耗仅次于挡板法。

1—挡板法;2—前导器法;3—液力耦合器法;4—绕线电动机切换转子电阻调速法;5—变频调速法

2.2 变频调速的可行性分析

(1) 应用变频调速, 可大大提高电机转速的控制精度, 使电机在最节能的转速下运行。根据流体力学原理, 轴功率与转速的三次方成正比。当所需风量减少, 风机转速降低时, 其功率按转速的三次方下降, 因此, 精确调速的节电效果非常可观。与此类似, 许多变动负载电机一般按最大需求来设计其容量。而在实际运行中, 轻载运行时间所占比例较大, 如采用变频调速, 可大大提高轻载运行时的工作效率。因此, 变动负载的节能潜力很大。

(2) 节能效果计算。在不同控制方式下, 根据风机流量——负载关系曲线和现场运行时负荷变化情况计算节能效果。

计算依据:设风机24h连续运行, 全负荷工况运行时, 排风量218.42m3/min;风机前导器调节叶片角度为33°时, 排风量129.94m3/min;使用前导器调节风量的电机功耗按92%计算, 全年运行时间365d。通风机通过改变风机转速来改变风量大小, 变化关系式如下:

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式中:n——风机转速, r/min;

Q——风量, m3/min;

H——风压, Pa;

P——功率, kW。

采用变频调速时, 每年的节电量为:W1=1250×24×[1- (129.94/218.42) 3]×365×70%=6050406 (kW·h) ;采用前导器叶片角度调节时, 节电量为:W2=1250× (1-92%) ×24×365=876000 (kW·h) 。前者比后者多节电W=W1-W2=6050406-876000= 5174406 (kW·h) 。

如果电价按0.58元/ (kW·h) 计算, 采用变频调速后, 每年可多节约电费300.1万元。 变频器每台价格按170万元计算, 考虑变频器自身功耗, 1a内即可收回变频器投资。

3 现场应用

3.1 增添设备

如图2所示, 在原来设备的基础上, 增设变频器1台、自动切换柜两台 (2#、3#) 、高压电源柜1台 (1#) , 其中高压电源柜采用真空断路器和微机保护。

3.2 运行方式

(1) 变频器运行1#风机时, DL1闭合, DL12闭合, DL11断开, KM1闭合, DL22断开。

(2) 变频器运行2#风机时, DL1闭合, DL12断开, DL21断开, KM2闭合, DL22闭合。

(3) 工频运行1#风机时, DL12断开, DL11闭合, KM1受原系统控制。

(4) 工频运行2#风机时, DL22断开, DL21闭合, KM2受原系统控制。

4 变频器的主要特点

变频器采用先进的功率单元串联叠波技术以及空间矢量控制的正弦波PWM调制方法, 具有新颖的全中文操作界面和高性能的IGBT功率器件, 可靠性高、性能优越、操作简便。可对高压交流电动机驱动的风机、水泵类负载进行调速、节能、软启动和智能控制等。

(1) 输入谐波含量低, 变频器引起的电网谐波电压和谐波电流含量满足IEEE Std 519-1992和GB/T 14549-93《电能质量 公用电网谐波》对谐波含量的最严格要求, 无需安装输入滤波器, 便能保护周边设备免受谐波干扰。

(2) 输出谐波含量低, 无需滤波器, 可直接驱动普通电机, 不会因电机温度上升而降低电机容量, 对电机电缆无任何长度限制, 并保护电机绝缘不受dv/dt应力的损害, 不会因谐波力矩而降低电机使用寿命。

(3) 限流功能。启动、负载突变或变频器输出电流过大时, 可自动保护。

(4) 完善的上位控制功能。可与DCS系统实现通讯 (采用标准MODBUS通讯规约或I/O方式连接) 。

(5) 输出电压自动调整功能。输入电压变化时, 自动调节输出电压, 使输出电压相对稳定, 保护电机正常运转。

(6) 变频器具有软启动功能。保证电机平稳启动, 启动和停机时间在10～1600s内连续可调。

(7) 内置PID调节器, 可实现闭环运行。具有本地、模拟、多档、上位四种调速方式。

(8) 转速跟踪功能, 实现电机飞车启动。当电机采用工频运行时, 在不停机的状态下, 可由工频状态切换到变频状态, 而且无冲击, 最大程度降低了生产风险。经过多次实践验证, 利用该功能, 可快速稳定的实现设备在工频与变频之间进行无冲击自由切换, 有效提高了生产效率, 保证了企业生产的连续性。

(9) 一键反风功能。针对煤矿通风的特殊性, 在使用轴流风机时, 通过操作变频器, 可以简单实现反风功能。

(10) 保护功能。HIVERT变频器具有完善的自诊断和保护功能, 一旦变频器发生故障或进入保护状态, 系统将自动记录故障原因、位置、发生时间以及发生故障时变频器的状态参数, 以便于排除故障。

5 风机变频改造前后对比

(1) 主扇风机进行变频改造后, 运行频率在48Hz时即可以满足工况点所要求的风量 (7900m3/min) , 实际消耗电流约85A (以前92A) , 具有明显的节电效果。目前, 每月用电量658800kW·h, 较工频时每月下降了32400kW·h, 因此, 每年节电量达388800kW·h, 节省电费23万元。井下通风系统优化后, 运行频率可调至45Hz, 节能效果将达到25%。

(2) 产品本身功率因数高, 无需额外的功因补偿装置, 因此, 可以去掉相关的设备。变频器自身输出谐波含量低于4%, 变频改造后, 实现了电动机的软启动, 去掉了原来的电抗器, 避免了强电流对电网和电机的冲击。

(3) 减少了维护工作强度, 延长了维护期, 设备磨损率降低。变频运行后, 操作方便, 易上手, 设备噪音低, 工作环境明显改善。

参考文献

[1]李焦明.大型风机变频调速节能研究[J].风机技术;2002, (4) :44-47.

[2]张廷顺.矿井运转通风机性能测定方法[J].焦作工学院学报 (自然科学版) , 2001, 20 (6) :419-421.

[3]付胜, 段雄, 刘连成.矿用主通风机的安全节能技术改造[J].流体机械, 2000, (9) :39-40.

[4]李兴明, 邱贤德, 阎宗岭, 黄木坤, 王心飞.矿井通风综合节能技术研究与实践[J].矿业安全与环保, 2000, (1) :84-85.

[5]田中臣.通风机风压特性曲线的画法[J].矿业安全与环保, 1998, (4) :37-39.

输油泵变频节能技术分析论文 篇2

摘要：石油化工业对国民经济的发展具有重要的意义，输油泵作为原油生产过程中的重要耗能设备，对输油泵进行技术改造、降低能耗、提高效率，成为技术工作人员长期研究的课题。本文通过对输油系统的能耗现状分析、输油泵变频调速节能技术的原理和影响因素的阐述，分析了输油泵的节能效果。

关键词：节能;变频调速;输油泵

目前，输油泵的变频调速器可以最大限度的降低能耗，保护电机，而变频调速器的核心技术便是变频调速技术，变频调速节能技术是一种交-直-交电源变换技术，它集电脑控制和电子技术于一身。这项技术的应用，不仅具有节能降耗的效果，而且还能够实现高精度的调速。目前被广泛应用于输油泵机组上，不仅满足了生产的需要，而且节约了大量的能源。

1、输油系统的能耗现状

伴随着油田的长期开采，目前含水量都比较高，随着含水的上升，产油量的减少，输油泵的实际输油量越来越小，输送的大部分都是水，并且输油量存在不稳定性，输油泵很难控制在最佳的工作点上运行。因此，为了实现输油泵的高效经济平稳运行，在提高输油泵的效率、降低摩阻以及进行合理有效的调度基础上，采用变频调速技术是更加有效、直接的办法，它的主要优势就在于可以提高输油泵和整个集输系统的工作效率，降低能耗。

2、输油泵变频调速节能技术原理

变频调速技术之所以是一种高效的节能技术，是因为它是将现代电子技术和计算机技术集于一身。随着计算技术和集成电路技术的迅猛发展，变频调速技术已经日益完善，得到了更加广泛的应用。它的基本原理如下：输油泵作为原油运输的桥梁，它的主要作用是原油在低压内循环的条件下，向喷油泵输送足够压力和数量的燃油，这一工作主要由输油泵中的离心泵来完成。离心泵主要依靠旋转叶轮对液体的作用把原动机的机械能传递给液体这一工作原理，输油泵的变频调速正是依据了离心泵的这一工作特性，对进入和排出输油泵的原油流量进行调节。通常运用两种方法进行调节，一种是对离心泵内部的叶轮转速进行调节，原油流量随着叶轮转速的增加而增大，反之则减小。另一种是对离心泵出口的开口阀门大小进行调节，原油流量随着阀门开口的增大而变大，反之则变小，这种方法的优点是操作简单，简便易行，缺点是由于要不断对阀门进行开关操作，需要消耗大量的能源，会造成对资源的浪费，这和目前我们倡导的节能环保的宗旨不符，因此在实际运用中的应用并不广泛。相反，输油泵的变频调速是通过对泵内叶轮的转速进行调节来完成的，即输油泵输油量的`调节是通过对输油泵的电机进行变频改造来完成，最终达到节能的目的，因此这对技术改造、节能减排来说是可行的。

3、输油泵变频调速的影响因素

改变电机定子的电压频率可以改变电机的转速，进而改变电机的频率，达到调节输油泵内叶轮转速的目的。由交流电动机工作原理中的转速关系式：n=60f(1-s)/p，其中f，p，s分别代表输油泵电机的电源频率、电机极对数和转差率，由上式可知，要想使电机的输入功率升高，就要使轴功率相应升高，升高轴功率可以通过升高电动机转速实现，最终通过匀速改变电机的电源频率来改变转速。当电机转速降低时，轴功率降低，输入功率降低，这样就实现了输油泵的变频调速节能。影响变频调速的因素主要有以下几点：

3.1调速变频的范围受输油泵的工况影响，只有在适宜的情况下才适用调速变频来节能。例如当输油泵的转速过低，导致功率明显下降，这时采油调速变频对效率的影响也会变小，此种情况下采用调频并不能获得满意的效果。

3.2调速范围还受电机的工作效率影响，在理想的情况下，轴功率会随着电机转速的下降而下降，但是当电机出现故障，造成输出功率与额定功率出现偏离，且偏离幅度较大时，就会使整个输油泵的工作效率因为电机效率的下降而造成不利的影响。

3.3定速泵的影响，在实际的工作中，因为工作的需要，定速泵和调速泵需要同时工作，不能随时对输油泵进行全部的调速控制，这时就要关注定速泵与调速泵的工作状况，要保证他们都在高效区运行且达到系统最优，因此，定速泵和调速泵共同运行时，它必然会对调速范围产生影响，也是我们需要关注的。

3.4不同输油管路的特性曲线不尽相同，不同的特性曲线也会对调速节能产生影响。

4、输油泵变频调速节能效果分析

我们以TDCG-200变频器为例，来对输油泵的变频节能效果进行分析，它的特点是可以带动外输油泵，并能实现对输油泵进行变频调速。在运行的过程中，变频器为输油泵的电动机提供可以调节频率的电源，对电机实现无极调速，进而使管网的油压发生变化。通过对管网压力的监测可以得出，设定的压力单元内可以为用户提供符合要求的压力和流量。当变频器收到设定信号和反馈信号时，内部的分析程序就会对信号数据进行分析计算，并以转速控制信号输出。变频器收到信号后，就会启动输油泵，使管网压力上升，达到预定值后，变频器的输出功率同时上升，达到峰值后，变频器通过控制转速达到生产的预设值。通过对启动为50Hz、转速为1980r/min、输出量为150m3/h、额定功率为185kW的输油泵安装TDCG-200变频器后进行节能分析，一年可以节电66×104kWh以上，节能效果显著。

、5结语

输油泵变频节能主要通过对离心泵的转速调节，进而对整个机组进行工况控制。利用变频调速可以有效改善输油泵的工作效能，节能效果显著。在满足了生产需要、节能降耗的前提下，还延长了输油泵的使用寿命，提高了企业的经济效益。

参考文献：

[1]张承惠.交流电机变频调速及其应用.机械工业出版社，.9.

电机变频控制节能技术及其应用探讨 篇3

关键词：电机；变频控制；节能技术；特点；应用

引言

在我国，可持续发展战略被提出以后，很多的企业和机构都为在未来实现低碳节能的环保型生活而努力着。节能减排是实现可持续发展战略的重要举措，在电力系统方面，主要是对风机、电动机、泵类设备实行节能减排。为了实现这个目标，大力的开发和研究交流电机变频调速节电技术。在我国工农业当中，应用最为广泛的就是异步交流电动机，异步电动机存在着功率因数低、调速能力差、能耗高等显著的缺点。而将电机变频节能技术应用到异步交流电动机中之后，能够很好的解决异步交流电动机的这些问题。能够很好的实现异步交流电动机的节能减排工作，为我国的可持续发展战略做出贡献。

1.电机变频控制技术的原理与特点分析

变频电机是变频器驱动电机的统称，包括变频感应电机和变频器两部分，能够提高电机的工作效率，减少电能的消耗。以交流发电机为例，其转速公式如下：

n1=60 f/p. （1）式（1）中：n1——同步转速；f——电源频率，50 Hz；p——电机磁极对数。

电机转差率用公式表示为：s=（n1–n）/n1. （2）式（2）中：s——电机转差率；

n——電机转速。

由式（1）和式（2）可以推得：n = 60 f（1-s）/p. （3）

电机变频控制技术通过变频器能够很好的控制输出频率和输出电压的大小，这是电机变频控制技术的一大显著特点，是其他的电机控制系统所不具备的。同时，电机变频控制技术还具有软启动和通知的功能。采用电磁设计，减少电子和和转子的阻值。能够实现无级变速。电能消耗少，充分体现节能减排的特点。

2.电机变频控制的发展与应用分析

在最初的时候我国的电机频率都是固定的，电机只能固定的输出一种功率，一个电压。所以说当时的电机在工作的时候输出的驱动频率是完全不变的。但是往往负载所需要的驱动频率却是在不断变化的，为了能够满足负载所需要的驱动频率，电机的额定驱动频率一般都是大于负载所需要的驱动频率的。这样做虽然能够保证电机提供足够的驱动频率，保证电机的正常运作，但是其中有很大一部分的驱动频率都会被浪费掉，这就造成了大量的电力能源被浪费，不能得到有效的利用，完全不符合我国可持续发展的战略要求。为了达到节约电力，使电力得到充分利用的要求，电机变频控制技术被开发了出来，电机变频控制能够根据负载所需要的驱动频率来改变电机输出的功率和电压，保证不会有多余的驱动被浪费，很好的提高了电能的利用率，完全符合我国节能减排的要求。随着我国对节能减排的要求越来越高，对于变频节能控制系统的开发和研究也不断的完善，并且得到了更好的推广，在越来越多的地方被应用。

2.1电机变频技术的发展过程

现在的电机变频系统大都是采用的恒V/F 控制系统，这个变频控制系统的特点是结构简单、制作便宜。这个系统被广泛应用在风机等大型的并且对于变频系统的动态性能要求不是很高的地方。这个系统是一种典型的开环控制系统，这个系统能够满足大多数电机的平滑的变速要是，但是对于动态和静态的调节性能都是有限的，不能应用在对动态和静态性能要求比较严格的地方。为了实现动态和静态调节的高性能，我们只能采用闭环控制系统来实现。所以有的科研人员提出了控制闭环转差频率的电机调速方式，这种调速方式能够在静态动态调速中达到很高的性能，但是这种系统只能在转速比较慢的电机中得到应用，应为在电机的转速较高的时候，这种系统不仅不会达到节约电能的目的，还会使电机产生极大的瞬态电流，使得电机的转矩在瞬间发生变化。所以说为了实现在较高的转速中实现较高的动态和静态性能，只有先解决电机产生瞬态电流的问题，只有将这个问题合理的解决我们才能更好的发展电机变频节能控制技术。

2.2电机变频控制的应用

在电机的能耗中，大约有百分之七十都是应用在了风机和泵类负载当中，所以说电机变频控制技术能够很好的节约这一部分负载的能耗，实现节能减排的目的。就以空调来举例说明吧，没有应用变频控制系统的空调，在设置的温度低于阈值的时候，只能通过关闭风路的方式来实现，但是这个时候空调的电机还是在继续运转的，这一部分驱动功率就完全没有被利用，只是单纯的被浪费掉了。但是在赢了变频控制系统的空调当中，如果当空调设置的温度降低的时候，只需要控制电动机的转速降低，减少输出的驱动功率就可以实现，完全没有必要将风路进行关闭，而且也不会浪费电机的驱动频率，很好的提高了电能的利用效率。

3.结语

为了顺应国家可持续发展战略的要求，电力系统大力推行电机变频节能控制系统，这个系统的应用在很大程度上缓解了我国电力能源紧缺的现状。电机变频节能控制系统能够减少电机不必要的驱动频率的输出，达到对电力的合理应用。

参考文献：

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[4]周雄，王浩，赵秀芳，高凤，吴红波. 论变频控制节能技术及应用[J]. 贵州科学，2007，S1：334-338.

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[6]黎柏源. 变频节能技术及其在锅炉风机中的应用[J]. 广西电业，2010，04：81-82+85.

浅析电动机变频节能技术 篇4

电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能,高效率、高功率因数和节能效果,广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。

1 变频器基本原理

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。变频器选型时要确定以下几点 :采用变频的目的 ;恒压控制或恒流控制等。变频器的负载类型 ;如叶片泵或容积泵等,特别注意负载的性能曲线,性能曲线决定了应用时的方式方法。变频器可以分为交 - 直 - 交和交 - 交两大类。交 - 直 - 交变压变频器先将工频交流电源通过整流器转换成直流,再通过逆变器变换成可控频率和电压的交流电源。具体的整流和逆变电路种类很多,当前应用最广的是由二极管组成不控整流器和由功率开关器件组成的脉宽调制逆变器,简称PWM变压变频器。

交 - 交变压变频器只有一个变换环节,把恒压恒频的交流电源,直接变换成可控频率和电压的交流电源。常用的交 -交变压变频器输出的每一相都有一个由正、反两组晶闸管可控整流装置反并联的可逆线路。正、反两组按一定周期相互切换,在负载上就获得了可控的变压变频电源。交 - 交变压变频器虽然少了直流转换环节,但是由于整流装置都是正反两组,所以使用的器件数量反而比交 - 直 - 交方式的多。并且,交 - 交变频器的输入功率因数低,谐波含量大,频谱负杂,且输出频率不超过电网频率的1/2。

2 电动机运行高效化

电动机为主要将电能输入合理转化为旋转运行机械能量的设备,其运行高效化便可降低该能量转换进程中形成的能量损耗,其具体的损耗涵盖转子铜耗、定子铜耗、机械损耗、铁耗与杂散损耗等。其中定子与转子铜耗主要由于电流流入定子、转子导体而形成损耗,铁耗则由于旋转于铁心中的磁场形成了涡流与磁滞损耗。机械损耗由轴承摩擦与空气阻耗引发,而产生于上述能量消耗以外的损失则为杂散负荷损耗。由变频器实施驱动的运行电动机种类包括感应电动机与永磁电动机。如果用IPM缩写字表示则意味着该电动机为内置永磁式,也可被称作为同步高效电动机。IPM电动机主要装入永磁体至转子内部,该永磁体通过内置形成磁通,因此不需励磁电流便可令定子铜损有效下降,其应用效能相比于感应电动机可最大化提升约百分之十的运行工作效率。同时IPM的低损耗性可降低热容量,因此较感应电动机具有轻量化与小型化的优质特征。感应电动机由于不包含永磁体因而具有结构坚固、易于维护等特征,在较多工厂企业中应用较为广泛,倘若要有效提升感应电动机运行服务效率则应合理降低各项损耗。其中定子铜损占据较大能量损耗比例,可通过改变藉绕线方式令导线长度缩短。为降低铜损还可提升槽满率,通过重新设计转子槽形令额定运转阶段中的转子铜耗有效降低。同时合理选用高磁密、低损耗铁心材料可降低铁耗、优化组合转子槽及定子,优化设计转子斜度与气隙长度则可有效降低杂散损耗。总之电动机运行应用的高效化可比普通电动机降低约百分之二十的能量损耗,倘若减少冷却风量,科学应用小直径风扇则可有效降低通风损耗。

3 变频器节能原理

由电动机主体旋转速度相关定义不难看出,调节改变电动机的运行转速可基于改变频率与电动机主体磁极数得以实现。而变频器可对其输出的总体电压频率进行任意调节,令三相电动机位于任意运行速度下操作进而实现无级调速目标。变频器具体由逆变直流为任意频率交流及整流工频电源为直流换流器的逆变器构成。换流器则包含全波三相整流器、滤波抑制电容器、平稳脉动滤波电容器与充电阶段浪涌控制回路。倘若在确保电压不变恒定状态下仅改变频率便能将电动机转速改变,进而确保转矩的恒定输出,即恒转矩输出。倘若输出频率低于五十赫兹,则伴随电动机磁通的持续增加到达饱和状态时,便会令电动机由于电流的持续增大引发过热现象并最终发生烧损。为科学避免该类不良现象,应始终维持磁通在一定状态,即电压与磁通应呈正比,而磁通则应与频率保持反比例固定关系。变频器的电压输出与频率输出比值是控制电动机能耗效率的主体因素。

4 变频器节能运行实例

变频器的节能运行是从泵、风机等大容量机械开始的,而且不断推广目前,家用空调压缩机也已采用该技术。

4.1 在泵类机械中的应用

恒压供水系统对于某些工业或特殊用户是非常重要的。用变频器调速来实现恒压供水与调节阀门来实现恒压供水相比较节能效果十分显著。变频器恒压供水简易控制系统应用某小区高层楼宇供水管网中,系统利用变频器内部的PID功能实现了工业过程的闭环控制。系统通过安装在出水总管上的压力传感器,实时将压力信号转换为4-20MA,并输入至变频器反馈端子上,由变频器将其用户设定的压力值(一般为0.4Mpa)进行比较,并通过变频器内置PID运算将结果转换为频率信号调整水泵电机的电源频率,从而控制水泵转速,使总管网压力稳定在0.4Mpa左右。由1台变频器控制3台水泵,正常时一号水泵工作。当一号水泵工作在最高频率上限时,而管网压力小于0.35mpa达s时,表明一号水泵不能满足用户所需的水量。这时系统发出指令,一号水泵转入工频运行,变频器控制二号水泵软起动,使二号水泵进入变频运行状态。同理,需要水量较大时一号、二号水泵在工频运行,变频器软起动三号水泵,进行PID调节以保证供水系统所需的供水压力。当用水量减少时,总管网压力升高到0.45mpa,变频器内部PID控制器输出频率降低,三号泵的转速逐渐降至20HZ达20s,系统发出推出一号泵运行指令,同理,用水量继续减少时,供水系统推出二号泵的运行指令。当深夜基本不用水时,管网压力恒定在0.45mpa,变频器频率降至20HZ达1分钟,变频器可停止工作,进入低水量睡眠状态。这对降低噪声和节能都具有非常大的作用。其优点是 :起动平稳,起动电流可限制在额定电流以内,从而避免了起动时对电网的冲击 ;由于泵的平均转速降低了,从而可延长泵和阀门等的使用寿命,消除水锤效应。

4.2 在风扇、鼓风机等送风机中的应用

送风机从工作原理上可分为涡轮式和容积式,与泵相同,其轴功率与转速的立方成正比,但它不像泵类机械那样,因扬程高低而产生损耗。在这类调速系统中,只要改变变频器的运行模式,即可节约大量功率。其模式主要有 :连续低风量型,全风量变化型,低风量变化型,间接运转型。实际表明,不同的电动机容量采用变频器控制时每年节约电量是不同的。例如1.5KW风机,连续低风量型是1707KWH,全风量变 化型320KWH,低风量变 化型627KWH,间接运转 型212KWH。

5 结束语

空压机变频节能改造方案 篇5

第一部分 变频节能改造背景

一、基本情况

二、变频调速技术

第二部分 空压机的改造缘由

一、空压机介绍

二、存在的主要问题

三、变频改造的优点

第三部分 实现方法

一、公司简介

二、实现方法

第四部分 投资估算及服务承诺

一、投资估算

二、服务承诺

第一部分 变频节能改造背景

一、基本情况

广西南宁华诺糖厂空压站现有315KW/380V空压机3台，160KW/380V空压机4台每年耗电量约200多万元。对华诺糖厂来说是一笔很大的开支。

近年来，我国经济飞速发展，对能源的需求尤其是是对电能的需求激增。去年夏季，珠三角和长三角许多城市不得不拉闸限电，我国不仅在电能开发上需要加快速度，而且还应该在节约电能方面狠下功夫，据统计，我国在电能利用率上仅有34%左右，比发达国家低10多个百分点，电能供给缺口大，电能利用率低，致使电费一涨再涨。去年8月份，襄樊市电力缺口大,电价上涨0.05元/度，达0.52元/度，使公司的成本开支增大，要降低成本，抓住主要矛盾，首先是降低电耗！

二、变频调速技术

交流电动机变频调速是近25年内发展起来的新技术，而在我国的普及应用已有10多年，即使在这短短的10多年里，国内变频器技术发展很快，技术相当成熟,并且有些变频器(如英威腾变频)装到成套

上出口到美国和澳大利亚。在国内广泛应用在风机、水泵、压缩机及调速设备上,应用的用户很多，使用后反映都不错。

变频调速技术在国内压缩机上应用的处于高速增长期，我们专业做变频器推广应用的企业已做了许多压缩机节能改造的工程，节电效果相当明显，业绩发展很快。尤其是2001年国家经贸委下发的《关于加快风机水泵压缩机变频节能改造的意见》给我们襄樊华强照明有限公司节电工作指明了明确的方向。

第二部分空压机的改造缘由

一.空压机介绍：

工作原理是由一对相互平行齿合的阴阳转子(或称螺杆)在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。

电机功率：110KW交流异步电机

额定电流：220A

额定转速：1480转/分

原系统工作状况：

该系统为星－角减压启动，启动电流到1000A。启动过程为空载启动，10－30秒（可调）后自动加载，其中星－角启动时间10－20秒（可调）。

主轴齿轮箱的润滑油压由主电机带动，启动10－20秒（可调）后检测由压力传感器检测的油压，如低于最小设定值（1.0bar）则报警。

该系统正常工作时可设定低点压力和高点压力，从而调节空压机的卸载和加载运行，达到调节压力的目的。加载运行时电机电流约220A左右，卸载运行时电机电流约100A左右。

二.存在的主要问题：

原系统由于电机不允许频繁启动，导致在用气量少的时候电机仍然要空载运行，浪费电能。经常卸载和加载导致整个气网压力经常变化，不能保持恒定的工作压力。

三.空压机变频改造后的效益

1、节约能源

变频器控制压缩机与传统控制的压缩机比较，能源节约是最有实际意义的，根据贵公司的用气量和压缩机的供气量有较大的冗余，约

在30%左右。年节电费在：336936元（每天按10个小时工作，每年按10个月来计算），节电效益相当可观。

计算如下：

（315KW×3台+160KW×4台）×0.85×30%×10小时×30天/月×11个月/年×0.52元/度=693564.3元

2、提高压力控制精度

变频控制系统具有精确的压力控制能力。使压缩机的空气压力输出与用户空气系统所需的气量相匹配。变频控制压缩机的输出气量随着电机转速的改变而改变，有效地提高了工况的质量。

3、延长压缩机的使用寿命

变频器从低频起动压缩机，它的起动加速时间可以调整，从而减少起动时对压缩机的电器部件和机械部件所造成的冲击，增强系统的可靠性，使压缩机的使用寿命延长。此外，变频控制能够减少机组起动时电流波动，这一波动电流会影响电网和其它设备的用电，变频器能够有效的将起动电流的峰值减少到最低程度。

4、变频器内置RS485接口，可以方便地与计算机相联，为将来贵公司实现DCS集中控制调度，计算机科学管理提供强有力的技术支持。

5、变频器的保护功能相当完善且强大，有过载、过压、过流、断相、接地、欠压等保护功能，从而保护着电机不会烧毁，又由于其启动时间长且启动电流从很小慢慢增长，消除了工频启动时强大的电流冲击，从而延长了水泵叶轮和电机的使用寿命。

6、变频器与压力传感器、工频控制柜构成一个PID自动化恒压控制系统，大大减少操作人员的劳动强度和工作期间的关注度，并提高贵公司供水服务质量。

第三部分 实现方法

一、英威腾公司简介 关于英威腾

深圳市英威腾电气股份有限公司，成立于2002年，是深圳市政府重点扶持的“高新技术企业”和“软件企业”，是集变频器研发、制造、营销于一体的国家高新技术企业。产品与技术

在吸收国外先进技术的基础上，结合近十年变频推广的应用经验和当今电力电子最新控制技术，如今形成低压CHV/CHE/CHF各行业专用系列、中压660V/1140V系列、高压CHH100系列，电压等级

220V~10KV、功率范围0.4KW~7100KW的上百种规格型号的高性能变频器，覆盖高、中、低端市场丰富的产品线，成为国内产品线最齐全的变频器生产厂家，也是少数自主研发掌握成熟矢量技术的国内变频器厂家之一。市场与应用

产品在石化、钢铁、建材、油田、化工、纺织、印刷、塑胶、机床、矿山等行业广泛成功应用；公司销售和服务网点遍布全国各地，与上百家经销商、千余家用户建立了长期合作关系，并远销东南亚、中东、欧美等50多个海外国家和地区，已成为国内变频器行业的实力品牌和领先品牌。企业理念

经营理念：众诚德厚 也精致远 核心价值：众诚德厚 拼搏创新

愿 景：致力于成为全球领先、受人尊敬的电气传动、工业控制领域的产品（服务）供应商

使 命：竭尽全力向客户提供物超所值的产品和服务，客户更有竞争力

经营方针：创新 品质 标准化 共同发展

一、实现方法（一拖多）

工作原理：

变频器拖动空压机变频运行，压力传感器实时检测输出气管的压力变动情况，当出气压力低于变频器的设定压力时，变频器频率增加，压缩机加速运行，供气压力增大，当压力还达不到设定压力时，可编程控制器发指令将变频运行的空压机切换成工频运行，下一台空压机变频运行，至到压力等于设定压力为止；当出气压力高于变频器的设定压力时，变频器频率减小，空压机减速运行，供气压力减小，当压力还偏大时，可编程控制器发指令将变频运行的空压机停止运行，下一台空压机变频运行，至到压力等于设定压力为止。变频器能根据检测的压力情况与设定压力比较，实现PID调节。

第四部分 投资估算及服务承诺

CLIN T-科莱特自控 最优选择　最好服务原系统调频运行运行指示故障报警变频工频δ=480断开空压机1000*2200*800mm设计刘涛审核批准工程名称空压机变频节能改造武汉科莱特变频自控技术实施单位有限公司 1AV2A1SM1HB1HB2SM2HB2HB1HB

一、投资估算（方案一）：

①CHE100-315KW变频器 1台 141000元/台 小计：141000元 ②压力送送器 1台 1000元/台 小计：1000元 ③可编程控制器（72点）1台 8000元

④电柜（含旁路及相关附件）台 15000元/台 小计：15000元 ⑤程序开发费用12000元 合计：175000元

从上面节能效益分析得出一年节约的电费为69.4万元 4个月就可收回投资。

二、服务承诺

1、负责现场指导安装调试。

2、免费提供现场的操作、维护技术培训。

3、一年免费保修，终生维护。

4、变频器故障退出运行后，24小时内赶到现场。

变频技术在换热站系统中节能的应用 篇6

【关键词】变频技术；循环泵电机；补水泵电机；变频器

因为当前我国的能源现状并不是非常的乐观，此外我国的科学技术发展水平也在不断的提高，在这样的情况下能源消耗的管理水平也成为衡量一个企业发展和管理水平的重要指标，在当前的发展中，最为重要的一个问题就是要积极的采取有效的措施减少能源的消耗，这样也在很大程度上减少了这一过程中出现的问题，最近几年，我国的城市化不断发展，同时城市房屋的面积也在不断的扩大，变频技术也成为了当前换热站供暖设备节能的一个非常重要的因素，因为应用了这项技术，在系统运行的过程中节约了很多的人力和物力。

1.新式变频技术概述

新式的变频冷藏库不但耗电量减少、实现静音化，而且利用高速运行能实现大幅度时快速冷冻；在洗衣机方面，过去使用变频实现可变速控制，提高洗净性能，新流行的洗衣机除了节能和静音化外，还在确保衣物柔和洗涤等方面推出新的控制内容；电磁烹任器利用高频感应加热使锅子直接发热，没有燃气和电加热的炽热部分，因此不但安全，还大幅度提高加热效率，其工作频率高于听觉之上，从而消除了饭锅振动引起的噪声；IH电饭煲得到的火力比电加热器更强，而且利用变频可以进行火力微调，只要合理设计加热感应线圈，可得到任意的加热布局，炊饭性能上了一个档次；变频微波炉利用高频电能给磁控管必要的升压驱动，电源结构小，炉内空间更宽敞，新式微波炉能任意调节电力，并根据不同食品选择最佳加热方式，缩短时间，降低电耗；照明方面，荧光灯使用高频照明，可提高发光效率，实现节能，无闪烁，易调光，频率任意可调，镇流器小型轻量。变频技术正在给形形色色的家电带来新的革命，并将给用户带来更大的福音。今后变频技术还将随着电力电子器件、新型电力变换拓扑电路、滤波及屏蔽技术的进步而发展。家用太阳能发电系统还将给家电增添新的能源。

2.换热站供暖系统的构成及变频技术原理

2.1换热站供暖系统的构成

通常换热站有一套或几套供暖换热机组。每套机组由换热器、循环水泵、补水泵、除污器、各种阀门、一、二次管网及一些热工仪表组成。

换热机组通过循环泵将二次管网回水送到换热器和一次管网循环水进行热交换，再送到用户端采暖。采暖回水又通过循环泵送到换热器再进行热交换。可以看出，供暖换热系统的工作过程是一个不断的进行热交换的能量传递过程。如果循环水在循环过程中发生泄漏，补水系统在变频器的控制下自动启停，自动跟踪二次回水管的压力变化而变化，最后维持系统平衡。

2.2变频技术的节能原理

以往的换热站运行中，主要的动力设备就是循环水泵电机。电机在运行的过程中以工频的方式运行，循环泵输出的流量是没有办法伴随供暖负荷的变化而调整的，在设备运行中，循环泵的流量通常都会保持在恒定的状态当中，如果需要对流量进行调整的时候，一般情况下都会采用调节阀门的方式来实现，因为温度是一个具有滞后性的参数，所以在对其调节的过程中需要较长的周期，同时在调节的过程中也很难在短期内调整好，此外在调节的过程中也会在阀门处产生非常大的损失，所以在这样的情况下也就使很多资源都没有得到充分的利用。

在对变频技术进行优化之后循环水泵和补水泵是一个正常使用和一个备用的关系。循环水系统在进行变频控制的时候能够按照室外温度传感器给出的信号和二次侧供应的回水温度使用电动调节阀对其进行适当的处理，在设备运行的过程中通常是对循环水泵电机的转速予以调整，这样也就可以对输入和输出量予以有效的控制，这样一来也可以充分的满足供暖的要求。这样也就使得变频器在运行的过程中所消耗的能源降到最小。此外，变频器在运行的过程中还可以十分有效的提高循环水泵的运行效率，减少了水泵运行过程中所产生的无用功，也就是说对原来的供热系统使用变频技术能够很好的降低能耗，体现出非常好的节能效果。此外，布水系统在变频器的作用下实现了自动的启闭，在运行的过程中可以随着二次回水管的压力变化而产生相应的变化，这样一来就实现了自动控制和无人值守，系统运行中产生的经济效益明显的提高，减少了人力和物力的投入。

3.换热站变频节能方案和工程实例

3.1换热站变频节能方案

系统在执行变频操作的时候，为了可以有效的提高操作的安全性和稳定性，在系统当中加入了控制电路，这样也就可以确保用户在使用的过程中可以根据自己的需要进行工频运行和变频运行的转换。变频器在运用出的过程中，在节能方面有着非常大的优势，变频调速、可编程多操作模式同时其可以非常好的展现出保护功能。如果要使用变频模式，就可以在实际的工作中采取人为的方式对频率和流入量和输出量进行有效的控制。在自动调节的时候，变频器可以和PLC实现实时的通讯，这样就可以根据传输的信号执行相应的指令，对电机的转速度和循环水泵的流出量进行充分的控制，这样也就调节了设备的温度。如果变频器出线了故障，可以将设备调整到手动工频的运行模式当中，可以手动的对设备进行调整，保证热战的持续运行，对于补水系统而言，可以采用变频器补水的方法，如果系统失水的水平没有二次回水管网设定的数值高的时候，补水变频器会自动的根据二次回水的管网压力进行调整，该设备是一个闭环系统，采取的是PID调节的方式，采用压力传感器，通常会将其设置在二次回水管网当中。这种方式使得换热站在运行的过程中节能的效果得到了极大的提升。

3.2换热站变频节能实例

某大学博士生留学生公寓换热站中，循环泵采用两台0.75kW电机拖动。因为管道采暖二次供水温度，通常小于65℃，因此若采用开大或关小阀门的办法来调节温度，调节周期长，效果不显著。但是若变频调速来改变循环泵的流量，既节能又可实时调温，效果很好。通过大量时间的观察和记录，变频器大部分工作在35-45Hz之间。

4.结束语

换热站供热系统采用变频技术可实现电动机的软起动，启动平滑无冲击。一方面可以减少启动时對电机和电网的冲击，既保护了电动机，延长其使用寿命；另一方面变频调速供暖介质的流量，达到快速调节温度的目的和自动进行失压补水；最为重要的是节约能源。和工频运行相比可节能40到50%。 [科]

【参考文献】

[1]杜俊明，彭海宇.换热站的变频调速控制系统[J].自动化博览，2005（05）.

[2]李磊磊，高德欣，刘涛.基于西门子Climatix控制器的换热站控制系统设计[J].自动化技术与应用，2013（08）.

浅析变频调速电机节能技术 篇7

据悉, 电机运行所消耗的电量大约占到全世界用电量的一半以上。出于对起动冲击、过载保护、系统安全等处于对电机保护的原因, 高效能的电动机经常在低功率状态下运行, 这种“快马拉慢车”的情况工业生产中十分常见。变频调速就是通过改变电源频率调整电动机转速的连续平滑调速方法。根据系统的工艺要求, 通过实时检测系统运行参数, 采用变频调速设备对电动机的输入频率, 转速, 输入功率, 使得电机按需输出, 随时调节。避免了低效低能, 减少了功率的虚耗, 节省大量的电能。这种技术被广泛运用于鼠笼型异步电动机。

2 变频调速电机及节能简介

由于电机转速与工作电源输入频率成正比的关系, 只要通过改变电动机工作电源频率就可以达到改变电机转速的目的。变频调速节能就是利用这样的特点。其以变频器为供电电源的变频调速三相异步电动机通过改变电源频率实现平滑地调节电动机的转速, 达到节能和控制自动的目的。变频调速交流电动机, 具有体积小、重量轻、结构简单、维护方便、制造成本和运行费用低、能在恶劣环境下可靠运行等一系列优点。此类电机其具有效率高, 调速范围广, 精度高, 运行稳定, 操作和维修方便, 定额是以连续工作制 (S1) 为基准的连续定额。也可以运行在S3、S4、S5工作制下。常规电机额定频率为50HZ, 可以在3～100HZ范围内连续调速, 3～50HZ为恒转矩运行, 50～100HZ为恒功率运行。其运行特性如图1所示。变频调速电机适用于驱动轧钢、起重、运输、机床、印染、造纸、化工、纺织、制药等要求连续和频繁正反转的各种机械设备上。

由于电机中电流的大小是随负载的变化而改变, 而电流的大小又直接影响到电机的消耗功率, 实际上也就是电机消耗的功率也是随负载的大小而改变, 而在工作实际中负载的大小并非是一定值, 因此要想具体地计算系统的节能值是比较困难的。变频调速器是一种用来改变交流电频率的电气设备。它是把工频电源变换成各种频率的交流电源, 以实现电机的变速运行的设备。

变频调速技术制造业有着非常广泛的运用, 因为采用该技术既对产量有着较大的提高作用, 理论上提高5—10%转速是可行的 (主要受电机轴承制约) 。也可改善产品质量, 随着电机速度的变化, 在生产加工中的电机速度调节具有调速跨度大、调节精度高、响应速度快的优点, 相应的也就提高了产品的质量。最后变频调速特别适宜使用于常规电机功能无法企及的场合, 由于变频技术自动化程度高, 易于实现无人操作, 所以变频调速具备了在恶劣环境以及精确位置控制系统场合使用的能力。

3 变频调速使用实例

3.1 需要软起动的场合

由于电机的起动方式为直接启动或星-三角降压启动, 电机起动后段时间内存在较大的瞬时起动电流, 三相电动机启动时的瞬时启动电流一般是电机额定电流的5-7倍, 如果电机质量不好, 甚至有到10倍的。如此强大的电流如不注意防护, 可能会烧毁电机或对电网引起冲击, 并影响其他电气设备的正常运行。另外大强度起动电流对电动会产生电磁应力和机械应力, 大大降低了设备的使用寿命。使用变频节能装置, 电机在起动时可以利用变频器进行软起动, 其启动电流强度从零开始渐增, 最大值也不超过额定电流。这样的设置减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求, 延长了设备和阀门的使用寿命, 节省了设备的维护费用。

3.2 变频调速家电

普通家用电器常用单相异步电动机, 其分相主要采用电容或电阻进行。家用电器电机工况下常处于重复状态, 此类电机起动频繁、噪声大易造成电机寿命短、温度稳定性差、能耗高。变频技术的发展促进了家用电器的变频化, 变频家用电器有省电、节能、舒适、寿命长、静音等优点。主要用于空调器、冰箱、洗衣机、电热器具、照明和视听电器等, 这里的变频调速也能发挥节约电能和保护环境的作用。

3.3 风机、水泵

当前最适宜使用变频调速节能的场合是装机容量大的高压电动机驱动的风机水泵和压缩机。主要原因在于节电率百分比相同的情况下装机容量愈大, 其绝对节电量也愈大。对风机、泵、压缩机而言, 对应电机输入功率与流量的关系的三次方成正比, 急系统调速前后的速差成正比, 速差越大, 节能越显著。除去机械损耗、电机铜、铁损等影响, 节能效率也接近40%。由于采用变频器还可以实现电动机的软停止、软起动, 避免了启动时的电压冲击, 减少电动机故障率, 延长使用奉命, 同时也降低了对电网的容量要求和无功损耗, 因此为达到节能目的推广使用变频器已成为各地节能工作部门以及各单位节能工作的重点。以某钢铁厂一号锅炉现有鼓风机和引风机各一台, 分别配用160kW和185kW电机, 风量分别在80%-30%和90%-70%变化, 设全速供水量为均为Qn, 空载损耗为0.1 (Y0≈cosnt) , 每天总供风量分为60%Qn和80%Qn。则两者全速时功率分别为144kW和166.5kW。变频后:消耗功率分为:47kW和103.7kW。节约的功率分别为97kW和63kW。以0.7元/kW小时计算, 每年几月电费总量约为:59+38=97万元。

4 结束语

一般情况下, 变频器用于50Hz调速控制。在平方转矩特性负载, 或恒转矩特性负载作用下, 只有通过调速方能实现节能, 调速不明显或不调速即在工频下运行是无法显现节能效果的。因此, 在符合使用变频调速的情况下, 应该对设备进行更新换代, 尽管短期投入较大, 但就长期来看还是有百利而无一害。在当前国家提倡节能减排的大背景下, 在电机使用领域提倡使用变频调速节能电机合乎当前国情, 也是生产制造业的大势所趋。

参考文献

[1]陈丕璋, 周明宝, 俞鑫昌.电动机节能技术[M].北京:科学出版社, 1989 (03) .

变频器节能技术及应用展望 篇8

近年来, 随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展, 交流传动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一, 电气传动技术面临着一场历史革命, 即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能, 高效率、高功率因数和节电效果, 广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。

1 变频器的原理和基本构成

1.1 变频器

利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置, 能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。其主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分, 变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器, 直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器, 其直流回路滤波是电感。

1.2 变频器的基本构成

变频器分为交———交和交———直———交两种, 交--交变频器将工频交流电直接变换成频率、电压均可控制的交流电称直接式变频器。而交———直———交变频器则是先把工频交流电整流器变成直流电, 然后把直流电换成频率、电压均可控制的交流电, 称为间接式变频器。目前较为常用的是间接式变频器。

1.2.1 整流器:

最近大量使用的是二极管的变流器, 它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器, 由于其功率方向可逆, 可以进行再生运转。

1.2.2 滤波电路:

在整流器整流后的直流电压中, 含有电源6倍频率的脉动电压, 此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动, 采用电感和电容吸收脉动电压 (电流) 。装置容量小时, 如果电源和主电路构成器件有余量, 可以省去电感采用简单的滤波电路。

1.2.3 逆变器:同整流器相反, 逆变器是将整流后的直流电源变换为所要求电压、频率的交流电, 以保证异步电动机运行。

1.2.4 控制电路:

是给异步电动机供电 (电压、频率可调) 的主电路提供控制信号的回路, 它有频率、电压的“运算电路”, 主电路的“电压、电流检测电路”, 电动机的“速度检测电路”, 将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”, 以及逆变器和电动机的“保护电路”组成, 其主要功能是根据各类反馈信号实时有效的控制整流器和逆变器的输出, 供应电压、频率适合的交流电源给电动机。

2 变频器控制方式

2.1 U/f=C的正弦脉宽调制 (SPWM) 控制方式

其特点是控制电路结构简单、成本较低, 机械特性硬度也较好, 能够满足一般传动的平滑调速要求, 已在产业的各个领域得到广泛应用。

2.2 电压空间矢量 (SVPWM) 控制方式

它是以三相波形整体生成效果为前提, 以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的, 一次生成三相调制波形, 以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进, 即引入频率补偿, 能消除速度控制的误差;通过反馈估算磁链幅值, 消除低速时定子电阻的影响;将输出电压、电流闭环, 以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多, 且没有引入转矩的调节, 所以系统性能没有得到根本改善。

2.3 矢量控制 (VC) 方式

矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相-二相变换, 等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1, 再通过按转子磁场定向旋转变换, 等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1 (Im1相当于直流电动机的励磁电流;It1相当于与转矩成正比的电枢电流) , 然后模仿直流电动机的控制方法, 求得直流电动机的控制量, 经过相应的坐标反变换, 实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机, 分别对速度, 磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链, 然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量, 经坐标变换, 实现正交或解耦控制。

2.4 直接转矩控制 (DTC) 方式

1985年, 德国鲁尔大学的De Penbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足, 并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。目前, 该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型, 控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机等效为直流电动机, 因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算;它不需要模仿直流电动机的控制, 也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。

3 变频器调速节能

3.1 变频节能

由流体力学可知, P (功率) =Q (流量) *H (压力) , 流量Q与转速N的一次方成正比, 压力H与转速N的平方成正比, 功率P与转速N的立方成正比, 如果水泵的效率一定, 当要求调节流量下降时, 转速N可成比例的下降, 而此时轴输出功率P成立方关系下降。即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。例如:一台水泵电机功率为55KW, 当转速下降到原转速的4/5时, 其耗电量为28.16KW, 省电48.8%, 当转速下降到原转速的1/2时, 其耗电量为6875KW, 省电87.5%。

3.2 功率因数补偿节能

无功功率不但增加线损和设备的发热, 更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低, 大量的无功电能消耗在线路当中, 设备使用效率低下, 浪费严重, 由公式P=S*COSφ, Q=S*SINφ, 其中S-视在功率, P-有功功率, Q-无功功率, COSφ-功率因数, 可知COSeφ越大, 有功功率P越大, 普通水泵电机的功率因数在0/6-0/7之间, 使用变频调速装置后, 由于变频器内部滤波电容的作用, COSdφ≈1, 从而减少了无功损耗, 增加了电网的有功功率。

3.3 软启动节能

由于电机为直接启动或Y/D启动, 启动电流等于 (4-7) 倍额定电流, 这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击, 而且还会对电网容量要求过高, 启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大, 对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后, 利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始, 最大值也不超过额定电流, 减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求, 延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。

4 总结

在工业控制领域中, 绝大多数是电动控制系统, 其最终的控制对象和执行机构均为电机, 电机的自动控制系统往往都是通过控制转速来实现的。上世纪八十年代, 随着电力电子技术的发展, 在国外交流变频调速技术在电机控制系统中开始工业应用, 一九九五年以来, 该技术传到中国大陆, 近几年在我国的应用也越来越广。现在在国外, 交流调速传动系统在很大程度上已取代了直流调速系统而上升为电气调速传动的主流。

摘要：电动机已经在工业生产、交通运输、国防建设等方面得到广泛应用, 其中很多方面对电机的速度调节要求十分精确, 比如车辆、机床等, 泵与风机等平方率型负载对速度调节的应用也十分广泛, 变频器在电力控制和节能方面意义重大。

关键词：变频器原理,控制方式,节能应用

参考文献

[1]郭立君.泵与风机[M].北京.中国电力出版社.2009.[1]郭立君.泵与风机[M].北京.中国电力出版社.2009.

[2]孙传森.变频器技术.北京.高等教育出版社.2008.[2]孙传森.变频器技术.北京.高等教育出版社.2008.

[3]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].机械工业出版社.[3]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].机械工业出版社.

注塑机变频节能技术探讨 篇9

1 注塑机液压系统节能改造的可行性分析

注塑成型的过程是一个连续生产的过程, 主要是由塑料熔融、模具闭合、注射入模、压力保持、制品固化、开模取出制品等工序所组成。电气系统和液压系统是为了保证让注射成型机按工艺设定和动作程序准确无误地完成指令而设置的控制动力系统。其中, 液压部分主要由动力油泵、管路、比例压力阀、方向阀、比例流量阀、油箱等构成。注塑机工艺流程中除了在注射过程中需要的压力比较高, 其他阶段相对而言所需的负荷较轻, 特别是冷却过程, 在这过程冷却系统中的油泵大多处于待命状态, 且维持的时间还较长。传统的注塑机油泵都是采用定量泵供油方式, 而整个流程中的各个动作对速度和压力的要求也各不相同, 定量泵供油是通过比例阀溢流调节法将多余的油旁路流回油箱, 定量泵供油的整个过程中, 泵机的转速不变, 所以供油量也是固定的, 但是执行动作不是连续的, 所以机器不可能满载工作, 压力油就很多都被溢流回油箱。节流功率损耗相当大, 效率只能达到60%-70%, 造成能量大量流失的同时, 液压油长期的全速循环流动, 与液压件、机械件不停的摩擦, 消耗大量电能并产生热能, 带来油温不断升高和噪声污染。此外, 为了能尽快降低油温, 通常还需要增加额外的冷却水循环系统, 进一步造成能源的浪费。因此, 对注塑机液压系统的节能改造是企业节约能源、降低生产成本的关键。

2 注塑机变频节能的基本原理

通过使用变频器来控制油泵电机, 这样传统注塑机能源流失的问题就可以从根本上得到有效解决。当整个注塑流程系统流量需求发生改变时, 油泵电机的转速也随之变化, 就能使定量油泵的供油量发生改变, 做到按需供给, 能使变频器能用电功率因数提高到95%以上, 极大改善电网品质, 有效节约注塑机系统大量的电能, 减少了无功损耗。注塑机节能控制系统对注塑机本身的流量信号、工作压力、工作状态等进行自动跟踪, 根据获得的实时信息控制变频器的运行以精确调节油泵的转速, 做到实际供油量与工作需求流量保持大体一致, 既能满足生产需要, 又能节省成本, 使产品更具有市场竞争力。

3 注塑机节能变频器的控制原理

根据注塑机注塑成型的工艺要求, 通过利用电气控制系统以及同步信号, 将电液比例控制系统模拟成负载跟踪控制系统, 将油泵电机的实际转速保持和注塑机工作所需液压的流量保持一定比例, 这就形成了把以前的定量泵实际改造成符合节能标准的变频变量泵, 能够将溢流阀的回油流量达到最小的程度, 从而可以使高压节流能量损失消失。无形中就将传统的高能耗型注塑机改造成了新型节能注塑机。新型节能注塑机除了可以节约能耗外, 还有众多优点, 如在不改变注塑机原有的控制方式和油路的情况下, 可降低开模冲击和锁模冲击, 使机械和模具以及油路系统的使用寿命得到延长;故障维修率得到有效控制, 节省了维护成本;噪音变小, 工作环境极大改善;大幅降低系统油温, 节约了冷却用水流量。

注塑机液压油所需信号主要源于变频器, 这部分信号是经连接比例阀的电信号数模转换成标准信号后直接输入至注塑机变频器, 采用变频器的输出频率来控制油泵电机的转速, 既能调节注塑机电压, 还起到了节电的作用。注塑机液压系统有电机加减速时间长、频响要求高、大负荷超载、低速转矩大等特点, 可采用可编程逻辑控制器根据变频器信号鉴别注塑机的工艺流程, 提前对变频器发出加速和减速的指令。变频器工作过程中, 可能产生谐波污染, 其治理工作可采取以下几点:减少变频器的载波频率;避免变频器的控制信号线与输入输出电缆一起捆扎或者平行走;在变频器的输入与输出端加装变频器专用滤波器、变频器专用电抗器等, 减小高次谐波电流对系统产生的影响;变频器的外壳部分必须可靠接地。

4 变频器节能改造工作中可能出现的问题及解决办法

4.1 注塑机比例压力阀的控制信号在不同工艺阶段也各不相同, 电机相对于特定的压力都可计算出最低转速限制, 并将这些绘制成转速曲线预存在单片机控制单元内。变频控制装置通过压力阀的电流控制信号计算出当前压力, 与预先存储在单片机内的电机最低可靠稳定运行转速曲线对照, 以避免控制装置出现泵输出压力产生低频过载或者脉动的现象。

4.2 因为电机加速慢, 影响到了阀控系统动态响应时间, 所以必须设法提前加速电机。尽管注塑机工艺相对复杂, 不同工艺阶段的时间在每个工作循环中都是预先设定好的。变频控制装置可根据工艺动作方向阀信号进行采样排序并计算出工艺调整时间间隔, 提前加速电机通过比例阀进行调速, 保证原有阀控系统的调速精度和动态响应性。

4.3 注塑机在转换工艺的时候, 会出现短暂的流量为零现象, 可能会降低注塑机的响应性, 期间为了提高注塑机的响应性, 应禁止在零频率下运行变频控制装置, 尽量运行在最低频率, 这个最低频率可通过实验操作计算出, 并提前设定给变频器。

结语

虽然我国注塑机技术近些年来得到空前发展, 但仍然落后于世界先进水平, 其原因主要有: (1) 注塑机技术中自动化技术程度相对较低; (2) 注塑机技术光机电一体化人才储备, 技术程度也不高; (3) 世界范围内先进的传感器技术在我国注塑机发展中应用程度低, 导致先进的高档装备在我国生产受到制约; (4) 信息技术在我国注塑机发展中应用还不够全面, 缺少大规模集成能力。但是随着我国自动化技术、信息技术、光电一体化技术、传感器技术等不断发展, 我国己具备自行研发能力, 在未来的发展中更应该加快步伐, 这样我国的高档注塑机生产制造水平相信在不远的将来定能够跻身世界前列。

摘要：随着中国成为世界的制造工厂, 电力资源的短缺和电价不断上涨形成的矛盾日渐明显。企业想要更多的市场竞争力, 控制生产成本就成了当务之急。注塑机电费已成为了众多塑料加工企业成本的重要组成部分, 注塑机的变频节能改造技术己成为众多塑料加工企业的首要之选。

关键词：注塑机,节能,效率

参考文献

[1]吴红.小型注塑机液压系统优化设计研究[J].南宁职业技术学院学报.2009 (01) .

[2]王英大.变频器在小型造纸机同步调速系统上的应用技巧[J].天津职业院校联合学报.2007 (02) .

浅析煤矿机电变频控制技术与节能 篇10

一、变频控制技术的原理及其发展

变频控制技术, 是新时代发展的产物, 有效结合电子技术、计算机技术的优势和特点形成的一种综合性技术, 主要利用半导体器件的作用, 对电源频率进行适时转换, 进而改变电机转速, 实质上就是将交流电变为直流电, 进而将直流电变为交流电, 亦或者将交流电直接转换为交流电。在这个交流电-直流电-交流电的转换过程中, 主要进行的是频率相关转换。半导体技术的不断发展, 促进了变频控制技术的发展, 其性能和功能符合现代社会的发展要求, 通过电力半导体器件改变工频电源, 并有效控制不同频率的电能控制装置。提高生产效率, 减少能源的消耗。

二、煤矿机电变频控制技术的应用与节能

煤矿机电变频控制技术的应用十分广泛, 涉及到煤矿开采的各个步骤和流程, 不仅有效提高了煤矿开采过程中的设备运行效率和运行稳定性, 而且大大提高了煤矿开采的生产效率, 促进了电能等资源能源的节约, 促进了煤矿业的发展。以下简要分析煤矿机电变频技术在通风机、皮带机、提升机等设备运行过程中的应用, 并分析其节能价值和意义, 探索变频控制技术的长远发展。

1煤矿机电变频控制技术在通风机的应用与节能

在煤矿开采中, 通风机是比较常用的, 是矿井作业中的通风设备, 对于矿井作业是必不可少的, 因此要求较长的工作时间, 煤矿开采深度的增加伴随着较大的风压, 对通风机提出了更高的要求, 要求的通风机功率越来越大, 变频控制技术的引入, 使通风机能够根据实际需要进行调试, 改变风量大小, 满足矿井作业的基本要求, 并能够有效节省资源浪费, 节能低耗。变频控制技术的引入, 可以避免电流过大对电网设备造成的损失, 降低了危险隐患的发生, 有效控制通风机的强度, 延长了通风机的使用寿命, 减少了设备维修的次数。

2煤矿机电变频控制技术在煤矿开采皮带机的应用与节能

在煤矿开采中, 煤炭皮带机是比提升机功率更大的机械设备, 皮带机在启动运行的过程中, 极其容易产生较大的电流, 就会导致电网电压产生异常剧烈的波动, 并伴随电机内部异常发烫等表现, 这些现象都是极其危险的, 此外, 皮带机启动运行的时候, 时间间隔小, 间断短暂, 韧性差的皮带不能承受如此的压力, 因此就会经常出现皮带老化, 皮带断裂的现象。此外, 液力耦合器在煤炭皮带机中也有应用, 对皮带机的有效运转产生影响。液力耦合器在运行的过程中, 经常会导致油温升温过高过快, 内部部件摩擦加大的情况, 这就导致后期维护和修理的成本过高, 难度过大, 功率难以同步, 并会对环境造成较大的污染。变频控制技术的引入, 不仅能够有效改变传输机的不良运作方式, 还能确保皮带机性能的稳定, 使其能够承受不同重量的运作功率和力矩, 保持电机工频的匀速运行, 大大节约了电力能源的消耗, 提高工作效率, 减少后期维护和修理的成本, 达到节能环保的目标和要求。

3煤矿机电变频控制技术在煤矿矿井提升机中的应用与节能

煤矿矿井作业中, 提升机是必不可少的, 是将物料和人员安全运输到目的地的必备设备。传统上, 提升机都是通过金属电阻带动电动机的方式运行, 并有效利用鼓型控制器和接触器的作用, 切除电阻, 适时调速, 但是, 这种运行方式极其容易导致电阻消耗过量, 散热较差的情况, 并且还会产生精确度较低的情况, 此外, 提升机减速和下放的过程中, 都需要借助动力生成直流电源或低频电源, 这种运作方式极其容易导致设备的损坏, 从而导致电能的消耗和浪费, 使提升机设备的安全性受到质疑, 并影响到整个煤矿开采的安全性和整体的经济效益。变频控制技术的引入, 不仅能够保证提升机的平稳匀速, 还能够方便地做到适时调速, 保证了提升设备的安全运行和性能, 加大了提升机的保护, 减少电能消耗量, 促进节能环保。

新时代的发展为变频控制技术的产生和应用奠定了坚实的基础, 变频控制技术的独特优势使其在煤矿开采行业得到了迅速的发展和广泛的应用, 不仅大大提升了煤矿开采的效率和生产水平, 而且保证了矿井开采的安全性, 提高了机电设备的性能, 使煤矿开采变得更为方便更为快捷, 大大节约可用资源能源, 提高资源的利用率。随着社会对煤矿开采要求的不断提高, 变频控制技术在煤矿开采中的应用将越来越重要, 我们只要充分认识到变频控制技术的基本原理和应用特点, 并了解技术应用的技巧和节能措施, 就能够促进煤矿开采的顺利进行和有效实施, 推进煤矿业的不断发展, 减少资源能源浪费, 提高煤矿业的生产效率, 扩大生产规模, 提高资源利用率, 构建煤矿开采的高质高效, 节能环保, 符合社会的发展目标和发展方向。

摘要：新时代社会经济的不断发展及计算机、电子技术的不断普及, 促进了变频控制技术的广泛应用, 在煤矿开采业, 变频控制技术由于其安全、高效、便捷得到了普遍的重视, 弥补了煤矿行业的不足, 减少了煤矿开采过程中资源和能量的消耗, 节约能源, 提高效率。本文简要介绍了煤矿机电变频控制技术的基本特点和基本原理, 分析了变频控制技术的应用对煤矿开采行业的重要意义和价值, 阐述了煤矿机电变频控制技术的具体实践和应用, 探索了煤矿机电变频控制技术的长远发展和节能措施, 提高煤矿开采行业的效率, 促进煤矿业的可持续发展。

关键词：煤矿,变频控制技术,机电设备,技术应用,节能措施

参考文献

[1]马修成.基于变频技术的煤矿机电设备应用分析[J].中国新技术新产品, 2009 (10) .

[2]王可乐, 姜欣欣.变频技术在煤矿的应用[J].科技资讯, 2012 (03) :90.