變頻節(jié)能設(shè)計(jì)方案

變頻節(jié)能設(shè)計(jì)方案山東博通節(jié)能設(shè)備有限公司一、刖曰交流變頻調(diào)速技術(shù)是90年代迅速發(fā)展起來的一種新型電力傳動(dòng)調(diào)速技術(shù)，主要用于交流電機(jī)的變頻調(diào)速，其技術(shù)和性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過以前采用的調(diào)速方式(如串級調(diào)速、液力耦合器調(diào)速、轉(zhuǎn)子水阻調(diào)速等)。變頻以其顯著的節(jié)能效益、高的調(diào)速精度、寬的調(diào)速范圍、完善的保護(hù)功能、方便的通信功能，得到了廣大用戶的認(rèn)可和市場的確認(rèn)，成為企業(yè)電機(jī)節(jié)電方式的首選方案。變頻調(diào)速技術(shù)現(xiàn)已被應(yīng)用于各行各業(yè)，我公司將變頻器應(yīng)用于石油行業(yè)的電機(jī)節(jié)能改造，至今已成功用于采油廠注水泵、提油機(jī)、風(fēng)機(jī)、排污泵的節(jié)能改造，取得了許多成功的改造經(jīng)驗(yàn)，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。二、變頻調(diào)速節(jié)電原理異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速是通過改變定子供電頻率f來改變同步轉(zhuǎn)速而實(shí)現(xiàn)調(diào)速的，在調(diào)速中從高速到低速都可以保持較小的轉(zhuǎn)差率，因而消耗轉(zhuǎn)差功率小，效率高，是異步電動(dòng)機(jī)的最為合理的調(diào)速方法。由式 n=60f/p(1一s)可以看出，若均勻地改變供電頻率f，即可平滑地改變電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速具有調(diào)速范圍寬、平滑性較高、機(jī)械特性較硬的優(yōu)點(diǎn)，目前變頻調(diào)速已成為異步電動(dòng)機(jī)最主要的調(diào)速方式，在很多領(lǐng)域都獲得了廣泛的應(yīng)用。變頻調(diào)速具有如下顯著的優(yōu)點(diǎn)：由設(shè)備設(shè)計(jì)余量而導(dǎo)致“大馬拉小車”現(xiàn)象，因電機(jī)定速旋轉(zhuǎn)不可調(diào)節(jié)，這樣運(yùn)行自然浪費(fèi)很大，而變頻調(diào)節(jié)徹底解決了這一問題；由負(fù)載檔板或閥門調(diào)節(jié)導(dǎo)致的大量節(jié)流損失，在變頻后不再存在；某些工況負(fù)載需頻繁調(diào)節(jié)，而檔板調(diào)節(jié)線性太差，跟不上工況變化速度，故能耗很高，而變頻調(diào)節(jié)響應(yīng)極快，基本與工況變化同步；異步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)由變頻前的0.85左右提高到變頻后的0.95以上；可實(shí)現(xiàn)零轉(zhuǎn)速啟動(dòng)，無啟動(dòng)沖擊電流，從而降低了啟動(dòng)負(fù)載，減輕了沖擊扭振。高壓變頻器本身損耗極小，整機(jī)效率在97%以上。對離心式風(fēng)機(jī)而言，流體力學(xué)有以下原理：輸出風(fēng)量Q與轉(zhuǎn)速n成正比；輸出壓力H與轉(zhuǎn)速n2正比；輸出軸功率P與轉(zhuǎn)速n3正比；即：Qi/Q2=ni/n2H/H=(n/n)21 2 1 2P1/P2=(ni/n2)3當(dāng)風(fēng)機(jī)風(fēng)量需要改變時(shí)，如調(diào)節(jié)風(fēng)門的開度，則會(huì)使大量電能白白消耗在閥門及管路系統(tǒng)阻力上。如采用變頻調(diào)速調(diào)節(jié)風(fēng)量，可使軸功率隨流量的減小大幅度下降。變頻調(diào)速時(shí)，當(dāng)風(fēng)機(jī)低于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，理論節(jié)電為E=〔1-（n，/n）3〕XPXT（kWh）式中：n 額定轉(zhuǎn)速『——實(shí)際轉(zhuǎn)速P——額定轉(zhuǎn)速時(shí)電機(jī)功率T——工作時(shí)間可見，通過變頻對風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，不但節(jié)能而且大大提高了設(shè)備運(yùn)行性能。以上公式為變頻節(jié)能提供了充分的理論依據(jù)。三、車間皮帶（三角帶）傳動(dòng)變頻改造經(jīng)過對原系統(tǒng)進(jìn)行分析，對原設(shè)備的皮帶（三角帶）傳動(dòng)改為變頻器調(diào)節(jié)，即取消原皮帶（三角帶）改為連接軸器連通，而由變頻器對電機(jī)本身進(jìn)行調(diào)速，最后達(dá)到工況要求值。變頻器設(shè)備接入開關(guān)和擬改造電機(jī)之間，如下圖所示。電源聯(lián)軸器! / 1/A7,電機(jī)傳動(dòng)執(zhí)行器變頻器連接圖四、變頻器取代皮帶（三角帶）節(jié)能分析1、皮帶（三角帶）調(diào)速與變頻調(diào)速的耗電分析

原設(shè)備由皮帶（三角帶）調(diào)速，現(xiàn)將其改造為變頻器調(diào)速。下圖為皮帶（三角帶）調(diào)速進(jìn)行電機(jī)調(diào)整時(shí)的典型耗能曲線，表1為皮帶（三角帶）調(diào)速與變頻調(diào)速的耗電特性對比?，F(xiàn)根據(jù)曲線及對比表對皮帶（三角帶）調(diào)速改為變頻器調(diào)速的耗能情況進(jìn)行對比分析。n：皮帶（三角帶）調(diào)速的效率Ns：皮帶（三角帶）調(diào)速的損失功率I：皮帶（三角帶）調(diào)速的輸出與輸入轉(zhuǎn)速之比Nd:電機(jī)功率Nf:負(fù)載功率圖8液力偶合器的功率損失圖表1液耦與變頻調(diào)速的耗電特性轉(zhuǎn)速%軸功率皮帶（三角帶）調(diào)速變頻調(diào)速變頻比皮帶（三角帶）調(diào)速節(jié)電率電機(jī)輸入總損失電機(jī)輸入總損失1001001088108809072.98613.17968.38051.26816.8553.819.17034.35217.7383.726.96021.63917.4253.435.95012.52916.5152.548.3406.42114.692.657.1302.71512.352.366.7變頻運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速按85%計(jì)算，從表中查得對應(yīng)的變頻比液耦節(jié)電率為:19.1X(100-85.7)/(100-80)=13.6%根據(jù)我公司對變頻器的安裝及使用情況，總結(jié)變頻器改造有以下優(yōu)點(diǎn)。安裝簡單。操作使用方便，變頻器操作只有簡單的開機(jī)、停機(jī)和頻率調(diào)整。能進(jìn)行無級調(diào)速，調(diào)速范圍廣，且調(diào)速精度高，適用性強(qiáng)。保護(hù)功能完善，故障率低，啟動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)電流小，可靠性高。電動(dòng)機(jī)不需長期高速運(yùn)行，工作電流大幅度下降，節(jié)電效果顯著。由于變頻器取代了皮帶(三角帶)調(diào)速，消除了機(jī)械及液壓高故障率的缺陷，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用降低。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行振動(dòng)及噪聲明顯下降，軸承溫度也有很大的下降。交流變頻調(diào)速器，以適用性強(qiáng)、可靠性高、操作使用方便等性能，受到用戶的歡迎。它應(yīng)用在調(diào)速、節(jié)電、軟啟動(dòng)方面，對企業(yè)有很大的實(shí)用價(jià)值。五、結(jié)束語目前，各行業(yè)的競爭