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什么是变频调速节电技术

更新:2014-06-14

什么叫变频调速技术,它是一种以改变机电频率和改变电压来到达机电调速目的的技术。年夜家都知道,今朝,不管哪种机械调速,都是经由过程机电来实现的。从年夜范围来分,机电有直流机电和交流机电。曩昔的调速,大都用直流机电,由于直流机调速容易实现。但直流机固有的错误谬误:滑环和碳刷要经常拆换,给人们带来太年夜的麻烦。是以有人就想,若是把靠得住简单的笼式交流机电用来调速那该多好!因而就泛起了定子调速、变极调速、滑差调速、转子串电阻调速、串极调速、液力偶和调速等交流调速方式。固然也泛起了滑差机电、绕线式机电、同步机、这些都是交流机电。

到20世纪80年月,由于电力电子技术,微电子技术和信息技术的成长,才泛起了对交流机来说好的变频调速技术,它一泛起就以其良的性能慢慢取代其它交流机电调速方式,甚至直流机电调速,而成为电气传动的中枢。因而说变频调速是时代的产物,只有在技术高度成长的今天,才能实现。为什么说它是基于电力电子、微电子、信息技术成长的产物?一是它的逆变部门都基于电流很年夜、电压很高的SCR、GTR、IGBT、GTO、MCT等电力电子器件来完成的。什么叫逆变:就是直流变交流(DC—AC)那末交流变直流就叫整流(AC—DC)。二是它的控制部门和负载状态的检测是由CPU(32位计较机)来完成,这是微电子器件成长的成效。三是内置4—20mA接口和RS485接口可以和仪表、DCS相接,经由过程总线Profibus、Interbus通讯。

调速节能原理从二个方面来说明:

1、风机水泵的节电原理就是用调速控制取代挡风板或节省阀控制风流,这是一个节电的有用途径。风机的特征曲线如图1所示。在用档风板控制额定风Q1=100输出时,则轴功率N1与面积AH1OQ1成正比,若风减半Q2=50输出时,则轴功率N2与面积BH2OQ2成正比,它比N1削减不多,这是由于需要克服档风板阻力增年夜风压而至。若是采用调速控制一样风减半输出时,转数由n1降至n2,按风机参数比例定律画出n2时的特征曲线,C点为新的工矿点,这时候轴功率N2与面积CH3OQ2成正比,在知足一样风Q2情况下,轴功能下降很多,节省的功率耗损△N与面积BH2H3C成正比,可见节电效果十分显著。

2、流体力学的概念

流∝转速

压力∝转速^2

轴功率∝转速^3

若转速下降20,则功率下降到51.2

若转速下降50,则轴功率下降到12.5

即使斟酌调速装配自己的消耗等身分,节电也是相当可观的。

为此,许多行、如钢铁、有色、石油、石化、化工、纺织、机械、电力、建材、医药、煤炭、造纸、、酒店、自来水等行都在许多装备中采用交流机电变频调速技术,发生节电及增产的效果,下面举几个例子:

实例1、空调类负载

家庭用的空调只有0.5HP、1HP、2HP、3HP等,而工场和宾馆的空调容要年夜的多,节电较着。

北京丽都沐日饭馆动力中心是一个集中供冷、供热的工场,安装有20吨/小时蒸汽汽锅3台,300万年夜卡溴化锂制冷机4台,负责动力厂周围的丽都沐日饭馆、燕翔饭馆、新万寿宾馆、黉舍、日本黉舍、德国黉舍及丽都饭馆宿舍、托儿所、公园等涉外饭馆、宾馆、公寓、黉舍的供热、供冷,供热面积30万平方米、供冷面积20万平方米。91年,对水泵制冷机、引风机采用变频控制,节电较着,一般在30~60,年节电17.5万KW,于其他调速方式。广州市叫泉居度假村在冷热水、喷泉等举措措施上采用了变频调速控制,节电效果很是好。我们深圳市的东华沐日酒店的空调也采用了变频调速,节电显著、房间温度适度。

实例2、泵类负载

泵类负载,年夜面广,包括水泵、油泵、化工泵、泥浆泵、沙泵等,有低压中小容,也有高压年夜容。

茂名石化公司炼油厂从1990年起头前后在蒸馏、裂解、加氢、糠醛、酮笨等20多条生产线上使用161台变频调速装配。变频器总功率达8091KW。1990年10月至1992年2月对其中30台泵进行测试,在同等工艺下,采用调理阀控制耗电999.9KW,而采用变频调速电耗为396.7KW,节电603.2KW,节电率60.3。采用变频控制时,机电和泵的转数下降,轴承等机械部件磨损减低,泵端密封系统不容易损坏,机电故障率下降,维修工作年夜为削减。94年后,该厂又采用了14套6KV年夜容变频装配,节电40到70。1995年11月14日《中国石化报》版“茂名石化公司炼油节能居同前面”文章称“仅经由过程变频调速技术一年就节电2000万千瓦时”。深圳梅林水厂首期设计日供水能力为60万立方米,八套离心水泵有4套采用了高—低—高型变频调速装配,95年节电83万度。深圳市益力矿泉水公司也在水泵上安置变频调速装配,取得了较好的节电效果。

实例3、电梯高架旅游车类负载

由于电梯是载人工具,要求拖动系统靠得住,又要频仍的加减速和正反转,电梯动态特征和靠得住性的提高,便增加了电梯乘坐的平安感、舒适感和效率。曩昔电梯调速直流占多数,近几年逐渐转为交流机电变频调速,不管是日本,仍是德国。我国很多电梯厂都争先恐后的用变频调速来装备电梯。如上海三菱、广州日立、青岛富士、天津奥的斯均采用交流变频调速。很多原来生产的电梯也进行变频改造。

许多人坐过深圳之窗的单轨高架旅游车,该车行驶中频仍起动、停车、上坡、下坡,并要求起停平稳,车速恒定。由因而载人车,运行必需平安靠得住,常年日晒雨淋,情况恶劣。以往要求调速性能高的传动装配,多采用带测速反馈的矢控制系统,价格较高。为了下降价格,并维修利便,我们采用了通用型变频器转矩矢控制方式,成功解决了起动/加速、停车/减速、恒速/变速行驶等,并避免了“下滑”、“冲站”现象的发生,到达了平安靠得住,用户很是满意。此次改造是由我们深圳华能电子有限公司完成的。

案例4、搅拌机类负载

化工、医药行搅拌机很是之多,采用变频调速取代其他调速方式,益处特多。

东北制药厂氢化发酵岗位共有8台6.5吨发酵罐,机电功率为18.5KW,原为齿轮调速,如遇搅拌速度变化需拆卸三角皮带,既粗笨又不平安。改用变频调速后,年节电8.6万KW,发酵进程较着好转,提高了产物,削减了维修,仅削减三角带费用就节省3万元,削减了工人劳动强度,有益于工场,有益于工人。又如:石家庄华曙制药厂用10套315KW变频器拖动搅拌机在制药工艺中生产土霉素。

实例5、注塑机类负载

注塑机是塑料加工成型的关头装备,数目多,耗电年夜。曩昔的节电方式多为经由过程△型转换Y型(星型)来节电的,效果一般。采用变频器调速不改变注塑机原来的结构,控制油泵几个进程的压力或流(如锁模、合模、射胶、保压、脱模、退模等),可节电20~52,较好的取代曩昔的比例阀节省调速方式,年夜幅度下降能耗,珠三角的很多注塑厂都进行了变频改造。改造注塑机时,要注重合模加速,否则产下降;注重输进端和输出真个谐波干扰。

实例6、污水处置等环保类负载

情况庇护越来越被重视,它关系到人类赖以糊口生涯的情况,连申奥也有情况指标。因而乎清洁能源、绿色城市均泛起了。变频调速可用在三个方面的环保类负载。一是工污水处置,二是垃圾电厂,三是工排*、排气、除尘的控制。如广州炼油厂,改用曝气机污水处置的搅拌装备,采用笼式机电变频调速后,提高产物靠得住性,节电40以上,同时提高了活性污泥微生物群的寿命,提高了污水处置的效果。再如佛山垃圾电厂在工艺中选用52台变频器。可见变频调速已成为情况庇护的主要装备。中国石化总公司制定一个熄灭火炬(主要指年夜炼油厂的可烧气体)计划,即是把可燃气体输送到用变频调速的压缩机柜收受接管。

实例7、音乐喷泉类负载

很是招揽游人的音乐喷泉,其水的凹凸和的年夜小是靠变频控制的。亚洲喷水高的广东河源市音乐喷泉和规模很年夜的山东济南泉城广场音乐喷泉均属于此,即节电又效果颇佳,在施工音乐喷泉时,要注重变频器谐波对控制系统的干扰。

实例8、机类负载

行曩昔进口的机,非论莫林8、仍是莫林10,均非无级调速。因而,在行主要是解决无级调速和靠得住性问题,技术简单,变频器用法简单,收效极年夜。

昭通厂十九台进口的格兰特4卷接包装联合机组采用变频调速后,日增产200箱,200箱的利税相当于19台变频器的价格,即收回投资。因而,机改造迅速,受益很年夜。现在国产的*机年夜部门都装备了变频调速功能。

实例9、年夜型窑炉煅烧类负载

冶金、建材、烧碱等年夜型工转窑(转炉)之前年夜部门采用直流、整流子机电、滑差机电、串极调速。由于这些调速方式或有滑环、或效率低,近年来,很多单元采用交流变频控制,效果很好。

株州冶炼厂锌浸出渣挥发回转窑是收受接管锌的主体装备,共有三台。窑外径2.8米,长44米,原用正流子机电和滑差机电拖动,故障多,经常跳闸,维修极年夜。由于现场情况恶劣,导电尘埃多,机电火花不竭。刷握、碳刷更换不竭,90年小修56次,更换碳刷1670只,刷握647只,严重的影响了生产。91年6月该厂完成了回转窑的变频调速改造。运行平稳、靠得住、操作简单,没有发生因机电拖动故障而影响生产。年节电12万度,超产117.82万元。唐山碱厂轻灰煅烧炉是纯碱生产关头装备,直径3.6米,炉身长30米,总重266吨,采用220KW变频器拖动,低频启动好,旋转稳定,靠得住性高,提高了产物,使该煅烧炉的生产进进全国进步前辈行列。

实例10、吊车、翻斗车类负载

吊车、翻斗车等负载转矩年夜且要平稳,正反频仍且要靠得住。变频装配控制吊车、翻斗车知足这些要求。

独子山石化厂酮苯车间为三台过滤器的安装而设置一台20吨桥式起重机,工艺要求防爆,采用防爆笼型机电。原生产的吊车主钩、辅钩、年夜车、小车无调速功能,不能定位。力矩小,吊起物体下滑,没法吊装19吨重的过滤器机座,使该车间晚开工一年多,损失万万元。91年7月采用变频调速加制动功能,使主钩、辅钩、年夜车、小车五台机电由一台变频器控制,效果很好。过载实验吊起22吨,很快把3台各重40吨的过滤机安装在10米高二层平台的机位上。

码头港机、车站龙门吊、货场堆取料机等都可以采用变频调速装配,以到达靠得住、平稳、节电、少维修的目的。

变频调速装配,除节电显著外,仍是某些生产工艺中必需的装备。如

实例11、转炉类负载

转炉类负载,用交流变频取代直流机组简单靠得住,运行稳定。

1994年5月1日,承德钢铁公司炼钢厂三套20吨转炉直流拖动系统全数处于故障状态。拟寻觅一个“又快又好”的恢复生产的调速方式,请来了我国电气转动家刘宗富教授。在刘教授的建议下,由该公司司理定案,20吨转炉倾动和氧枪升降采用交流变频调速拖动。从供货到安装、调试、经过13天,三台转炉全数正常投进生产。这是我国20吨转炉倾动和氧枪升降次采用变频调速。经过年的生产运用,该系统运行稳定靠得住,技术指标完全知足工艺要求。转炉、氧枪主传动系统引发的热停工削减90以上,年增产1.5万吨钢,节电22万度,直接经济效益231万元。为钢厂以后稳定的生产打下坚实的根蒂根基。该系统1995年经由过程机械工部鉴定,并被河北省评为技术前进一等奖。

实例12、特种电源类负载

许多电源,照实验电源,飞机拖动电源(400HZ)都可用变频装配来完成,益处是投资少、生效快、体积小、操作简单。

粘胶纤维行纺丝装备大都是高速机电,众多的纺绽机电为150HZ/160V。持久以来,国内粘胶行一直使用电动——发机电组中频电源供电,称动变频。由于这类方式弊端太多,而慢慢采用交流变频电源供电,称静变频。邵阳化纤厂是我国粘胶行早自行运用静变频的厂家,八台160KW变频器分二组供电(每组一台备用)。自1992年12月生产以来,比动变频有较着的势。

A.靠得住。运行多年,未发生故障跳闸。

B.运行稳定,电压、频率波动极小。

C调频利便,为工场生产分歧捻度的丝饼缔造了条件。

D.噪音小,改善了操作人员的情况。

E.提高了产物。该厂一期工程(采用动变频供电),粘胶长丝及格率仅55.1,一等品及格率为零,二等品及格率为20,而二期工程(采用静变频供电)平均及格率98.12,一等品及格率88.7。

F.增加了产。一期工程设计能力2000吨/年,试生产半年,产仅365.53吨,而二期工程设计能力1000吨/年,试生产半年,生产长丝685.25吨,年夜年夜跨越设计能力。

G.节电13

由于静变频为粘胶行带来极年夜的益处,很多企,如吉林化纤厂、九江化纤厂、宜宾化纤厂、湖北化纤厂、丹东化纤厂、潍坊化纤厂(除宜宾外,均属上市公司)等均采用了静变频技术。

变频调速除节电外,还有增产、降耗、的效果。由于它具有体积小、重轻、精度高、通用性强、工艺进步前辈、功能丰硕、庇护齐全、靠得住性高、操作简洁等点,深受使用人员接待,变频调速确是节能、降耗、、高产的理想装备,是迈进21世纪的重要的传动技术,利国利平易近。