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節(jié)能節(jié)電

變頻技術(shù)的風(fēng)機(jī)與泵類如何節(jié)能應(yīng)用

  在企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中,對(duì)泵類和風(fēng)機(jī)設(shè)備的應(yīng)用非常廣泛,而這類設(shè)備的電能消耗非常大,其耗能占企業(yè)總耗能比重很大。當(dāng)前,我國(guó)正深化市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制改革,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)已可以用“慘烈”這個(gè)詞來(lái)形容,因此,企業(yè)為了增強(qiáng)自身的競(jìng)爭(zhēng)力,必須優(yōu)化生產(chǎn)技術(shù)和工藝,在生產(chǎn)過(guò)程中的節(jié)能能耗,降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力,提高經(jīng)濟(jì)效益。

  中科宇杰從事節(jié)能節(jié)電領(lǐng)域數(shù)十載,為眾多能耗企業(yè)做過(guò)節(jié)能改造,是節(jié)能節(jié)電領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。下面一起來(lái)看下變頻調(diào)速技術(shù)的風(fēng)機(jī)與泵類如何節(jié)能的:

  1、變頻器的作用

  在實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制中經(jīng)常會(huì)用到的設(shè)備是變頻器,該設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)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(duì)電機(jī)的更好控制,而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電機(jī)的更好控制,就必須使用變頻器,通過(guò)該設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)被控交流電機(jī)的過(guò)電流電壓保護(hù)、過(guò)載保護(hù)以及變頻調(diào)速,同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的電能綜合利用率以及工作效率也由變頻器來(lái)負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)。

  2、不同種類下的變頻器

  (1) 開(kāi)關(guān)方式不同下的變頻器分類

  開(kāi)關(guān)不同,則變頻器的種類也不同,按照開(kāi)關(guān)分類,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。在這四種不同類型的變頻器中,PAM控制是脈沖幅度調(diào)制,它通過(guò)改變脈沖列脈沖的幅度,實(shí)現(xiàn)對(duì)波形和輸出量值的調(diào)制,從而實(shí)現(xiàn)變頻器的變頻功能;和PAM控制不同,PWM控制是脈沖寬度調(diào)制控制,也就是在調(diào)節(jié)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(xiàn)變頻器的變頻功能;在PWM的基礎(chǔ)上,改變調(diào)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(guī)律,排列出適當(dāng)?shù)拿}沖寬度來(lái)過(guò)濾并輸出波形,經(jīng)常在生產(chǎn)中運(yùn)用到支流交流逆變器;而SVPWM控制則是空間矢量脈寬調(diào)制,作為PWM技術(shù)調(diào)制的一種方法,將PWM插入電機(jī)三相定子繞組中,促進(jìn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在定子中的產(chǎn)生,從而帶動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。

  (2) 按照工作原理對(duì)變頻器進(jìn)行分類

  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(zhuǎn)差頻率控制變頻器。V/f控制變頻器可以頻率與輸出電壓成正相關(guān),這樣就可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)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(zhuǎn)差調(diào)速就是在調(diào)速時(shí)采用改變異步電動(dòng)機(jī)滑差的方式,速度決定滑差要求,通過(guò)轉(zhuǎn)差頻率控制技術(shù),在一定程度上能夠?qū)ο到y(tǒng)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(jī)調(diào)速控制,按照矢量變化的方法分解異步電動(dòng)機(jī)定子繞組電流,可以實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)電流分量。

  3、風(fēng)機(jī)、泵類變頻節(jié)能的工作原理分析

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

  (1)關(guān)于軟啟動(dòng)節(jié)能

  由于電機(jī)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(duì)供電電網(wǎng)和機(jī)電設(shè)備產(chǎn)生巨大的沖擊,如果對(duì)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,比如閥門和擋板遭到電流和震動(dòng)的損害,從而縮短設(shè)備的使用壽命等。安裝變頻節(jié)能裝置以后,變頻器的軟啟動(dòng)功能能夠?qū)㈤_(kāi)始時(shí)的啟動(dòng)電流自動(dòng)調(diào)節(jié)為0,這樣就不用擔(dān)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(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊,起到了延長(zhǎng)閥門和設(shè)備使用壽命的作用,從而可以節(jié)省變頻器維護(hù)的相關(guān)費(fèi)用。

  (2)關(guān)于變頻節(jié)能

  流體力學(xué)上有一個(gè)公式,即P=H×Q,專業(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(dāng)降低調(diào)節(jié)流量時(shí),轉(zhuǎn)速N也會(huì)跟著下降,而輸出功率P也會(huì)跟著下降,且是立方關(guān)系的下降。這也就是說(shuō),水泵的轉(zhuǎn)速與水泵電機(jī)的耗電率是立方關(guān)系。

  4、變頻調(diào)速與風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)能

  (1) 調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)、水泵流量的方法

  調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)、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:

  a、交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速;

  b、在對(duì)水泵、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí),采用電磁轉(zhuǎn)差離合器的方式,但是電動(dòng)機(jī)在這種情況下的運(yùn)轉(zhuǎn)是恒速的;

  c、在調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)擋板時(shí),如果采用傳統(tǒng)的機(jī)械方法,則可使實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵、導(dǎo)流器的閥門開(kāi)啟度的調(diào)節(jié)。在節(jié)電率百分比相同的情況下,裝機(jī)容量和電節(jié)能會(huì)變成最大值,因此,在生產(chǎn)過(guò)程中,應(yīng)廣泛應(yīng)用高壓變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù),而把變頻調(diào)速應(yīng)用到大容量壓縮機(jī)、水泵和風(fēng)機(jī)上,以達(dá)到節(jié)能的目的。

  (2) 變頻調(diào)速在風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)能中的應(yīng)用

  將流體理論作為基本的出發(fā)點(diǎn),可以用三次方函數(shù)來(lái)表示離心式風(fēng)機(jī)、水泵的軸功率和轉(zhuǎn)速的關(guān)系。在研究中表明,滑差后液力調(diào)速的效率會(huì)隨著調(diào)速方案效率的變化而降低,當(dāng)轉(zhuǎn)速下降為50%時(shí),變頻調(diào)速器會(huì)呈現(xiàn)出較高的效率,這樣一來(lái),就會(huì)發(fā)現(xiàn)一切基本沒(méi)有發(fā)生任何變化。所以變頻調(diào)速是所有調(diào)速方案中節(jié)能效果最好的。用一個(gè)實(shí)際例子來(lái)說(shuō)明,同一臺(tái)水泵、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速流量和軸功率都為100%時(shí),將轉(zhuǎn)速流量調(diào)到50%,軸功率也會(huì)降到50%。但如果滑差調(diào)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(xiàn),變頻調(diào)速具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。

  5、變頻調(diào)速與環(huán)境保護(hù)

  在企業(yè)電能總消耗中,電機(jī)驅(qū)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?dú)w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(yán)重的空氣污染,會(huì)對(duì)大氣臭氧層造成無(wú)法修補(bǔ)的嚴(yán)重破壞,對(duì)人類的生活造成極為不利的影響。當(dāng)前,環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重,已經(jīng)影響到了人們的日常生活,但隨著人們環(huán)保意識(shí)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(hù)中來(lái)。因此,在企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中,企業(yè)理應(yīng)廣泛采用變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù),這樣不僅有效地節(jié)約了能源,還減少了污染的排放,起到了保護(hù)環(huán)境的作用。

  綜上所述,泵類、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的節(jié)能運(yùn)行通過(guò)變頻調(diào)速技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn),受到國(guó)家和政府的普遍重視。通過(guò)實(shí)踐表明,在泵類和風(fēng)機(jī)設(shè)備驅(qū)動(dòng)控制中運(yùn)用變頻器能夠收到明顯的節(jié)能效果,是一種可廣泛采用的調(diào)速控制方式。變頻調(diào)速技術(shù)有許多優(yōu)點(diǎn),不僅能夠提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率,而且能夠最大限度滿足企業(yè)對(duì)于高效率生產(chǎn)的需求。同時(shí),它還可以切實(shí)減少設(shè)備的養(yǎng)護(hù)和維修費(fèi)用,有效延長(zhǎng)其壽命,可謂一舉多得。在國(guó)內(nèi)外,變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)并將持續(xù)受到人們的關(guān)注,在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)中,其也必會(huì)發(fā)揮重要作用。