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變頻器在節電方面的應用


時間:2011-10-09   瀏覽量:1892  來源:北京化學工業協會

以節能為目的的變頻器的應用,在最近幾十年來發展非常迅速,據有關方面統計,我國已經進行變頻改造的風機、泵類負載的容量占總容量的5%以上,還有很大的改造空間。由于風機、泵類負裁在采用變頻調速后可以節省大量的電能,所需的投資在較短的時間內就可以收回,因此在這一領域的應用最廣泛。目前,應用較成功的有恒壓供水、各類風機、中央空調和液壓泵的變頻調速。

變頻器因其顯著的節電效果、較高的調速精度和較高的調速范圍、完善的?;すδ芤約叭菀資迪腫遠刂?,并且運行安全可靠,操作維護簡單等優點,已被廣泛的應用于各行各業,成為機泵電機調速節能的主流。

一、變頻器工作原理

變頻器電路基本工作原理為:三相交流電源經二級管整流橋輸出恒定的直流電壓,由六組大功率晶體管組成逆變器,利用其開關功能,由高頻脈寬調制(PWM)驅動器按一定規律輸出脈沖信號,控制晶體管的基極,使晶體管輸出一組等幅而不等寬的矩形脈沖波形,其幅值為逆變器直流側電壓Vd而寬度則按正弦規律變化,這一組脈沖可以用正弦波來等效,此脈沖電壓用來驅動電機運轉,通過控制PWM驅動器輸出波形的幅值和頻率,即可改變晶體管輸出波形的頻率和電壓,達到變頻調速的目的。

二、節電原理

在生產中,許多設備的能耗都與機組的轉速有關,其中油、水泵最為突出,這些設備一般都是根據生產中可能出現的最大負荷條件,如最大流量和揚程進行選擇的,但實際生產中所需的流量往往比設計的最大流量小的多,如果所用的電動機是不能調速的,通常只能通過調節閥門的開度來控制流量其結果在閥門上會造成很大的能量損耗,如果不用閥門調節,而是讓電機調速運行,那么,當需要的流量減少時,電動機的轉數降低,消耗的能量將會明顯減少。當轉速下降1/2時,流量下降1/2,壓力下降1/4,功率下降為1/8,即功率與轉速成3次方的關系下降。如果不是用關小閥門的方法,而是把電機轉速降下來,那么隨著泵的輸出壓頭的降低,在輸出同樣流量的情況下,原來消耗在閥門上的功率就可以完全避免,這就是調速節電的原理所在。簡單地說,就是在不裝變頻調速裝置時,泵的出口排量靠出口閥調節,電機易過負荷,流量小時,靠關小閥門調節,增加了管道阻力,使部分能量白白消耗在泵出口閥門上,安裝變頻調速器后,可以降低泵的轉速,泵的揚程也相應降低,電機的電耗也相應降低,使原來消耗在泵出口閥上的能量,用變頻調速方法得到了解決。由于采用恒轉矩特性,變頻降速后的電機轉矩不變,拖動力矩恒定,可以保證排量,從而實現了節約電能的作用。

三、變頻器的實際應用

應用變頻器,雖然有明顯的節點效果,能從根本上減少電耗。但又不能所有機泵都不加選擇的加裝變頻器,那樣節電效果會受到影響。

1、應用變頻器的原則

1)裝置設計負荷以實際負荷差異較大的。

2)機泵控制閥節流嚴重,控制閥前后壓差較大的。

3)機泵流量變化頻繁,設備易泄漏的。

4)輸送介質含固體顆粒,控制閥容易堵塞的。

5)電機頻繁啟動,電氣設備容易損壞的。

6)有特殊要求的,如有速度,或正反轉要求的。

2、應用變頻器的注意事項

應用變頻器,使之達到較為完美的境地,需注意以下幾點:

1)頻調速技術要電氣、儀表、工藝、設備各專業人員密切配合,才能得到高質量的應用方案。

2)帶分支路的管路,并且有兩個回路的機泵。增設變頻器時,較難實現自動控制回路。一定要找出主要參數作為控制對象,即將復雜回路改為簡單控制回路,這樣可以避免互相干擾,使主參數和副參數都平穩。

3)應用變頻器時,由于電壓變化率du/dt增高,電機繞組的電壓分布變得很不均勻,電機故障率增加,如ARGG原料油罐區P139泵應用變頻后,電機曾發生燒毀。因此,在應用變頻器后,要把絕緣等級較低的電機更換成絕緣等級較高的電機。這樣,可以從根本上解決變頻控制電機使用壽命短的問題。

4)儀表輸出信號是否與變頻器所需信號相符(注意原控制閥作用方向),單臺泵安裝變頻器運行切換時要考慮控制閥作用方向。

5)最初投用變頻器時,泵出口壓力有所降低。應注意,泵出口單向閥如不嚴或操作不當會造成事故。

6)與電機匹配的變頻器功率一定要選定稍高于或等于電機功率;選型要注意選用等級較高的,且能滿足裝置與儀表配套,并能夠實行閉環控制的變頻器。在目前國內技術條件下,一般不宜選用國產或國內部分件組裝產品,以保證變頻器使用壽命。

7)機泵應用變頻器應采用一托一工、變頻互相連鎖,相互轉換方便的電路設計方案。(8)大多數生產裝置儀表控制閥大都采用風關閥,采用變頻技術后,風關改為風開調節,需要在儀表盤上注明,或者加上電子??槭怪騁?,以免造成事故。

9)安放變頻器的環境要滿足要求。

10)變頻器控制部分接地與配電系統接地要獨立開。

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