变频器节能应用实例

刘泉

摘 要：随着科学技术的不断创新，变频技术在我国社会生产生活中得到广泛的应用，使我国变频器技术水平得到了显著提高，变频器节能的应用也日益灵活。结合实例，主要对变频器节能技术的实际应用情况进行了分析，具有一定的参考价值。

关键词：变频器；节能技术；载波频率；额定电流

中图分类号：TM761 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.14.113

1 简介及测试

笔者所在的工厂于2007-03在120 t锅炉2台180 kW/380 V排粉风机上采用亚太电效系统（珠海）有限公司生产的PowerRider-GI/PI电骑士专用机电效管理系统（低压变频调速装置）。到目前为止，运行良好，节能效果显著。

锅炉排粉风机铭牌参数：型号M9-26-N013D，冷却方式为风冷，风量39 910 m3/h，风压9 520 Pa，叶轮直径2 650 mm，配用功率148～295 kW。

引风机电动机参数：额定功率185 kW，频率50 Hz，额定电压380 V，接线方式为三角型接法，额定电流326 A，转速1 430 r/min，功率因数0.86.

变频器型号：电骑士专用机型号PR-GI-34-1850，额定电压380 V，额定输出电流380 A，额定容量250 kVA。考虑到实际运行负载电流不可能超过400 A，为了降低投资，选择变频器额定电流380 A。

有关部门对节能效果进行了测试考核。试验用双功率表法测量有功功率，试验中每个工况稳定运行72 h。表1为采用变频器前后的消耗功率的比较情况。从表1中可以看出，每个工况经72 h运行，设备运行控制正常，节电率为44.8%.表2为月耗电量比较。

日表均节电率达到44.8%，按照每月运行720 h，电价0.53元/kW·h计算。根据公式“安装节电设备后每月节电率电费=原系统改造前实际运行功率×每月运行时间×电价×节电率”计算，月节电率电费为： 90.5 kW×24H×30D×0.53×0.448=15 472.00元。

安装变频器后，电动机实现了软启动，电机转速从零按照设定的加速时间缓慢升速至运行转速，减少了冲击力矩对电机和风机的损害。由于正常工作时风机的转速比额定转速低，当机组负荷高时，采用变频器调速后，电机转速比额定转速低些，大大减少了风机叶的磨损。具体来说，安装变频器后，电机具有以下几个特点：①具有自动节能运行功能，可根据负载大小自动调节工作状态，保持高效、节能运行；节电、工频两路输出。②采用磁通矢量PWM控制法，技术先进，输出电流谐波成分少，效率高；低频运行特性良好，可实现低频额定转矩输出。③采用高品质的IGBT、IPM模块，最大载波频率为15 kHz，能实现超静音运行。④有数字键盘、双电压源、电流源、外部智能端子、串行通讯等多种输入方式，控制方式非常灵活。⑤丰富的功能，比如自动电压调整、死区补偿、自动转差补偿、直流制动、停电再启动等，可满足高精度、高复杂度控制要求。⑥程序运行（多段速）、摆频运行、内置PID调节器，可方便构成满足不同需求的自动化控制系统。⑦内置RS485标准通讯接口，可实现联网控制或比例连动控制。⑧友好的人机交互界面——LED数字显示。⑨完善的故障管理和保护功能，能保证在任何故障情况下，电骑士和电机不受损坏。⑩工艺先进，结构紧凑，产品外形美观、大方。

2 采用变频器应注意的问题

变频器是由电力电子器件、微电子元件、单片处理器等组成的。为了能长期、可靠、安全地运行，特别要注意以下几项。

2.1 电压的影响

鉴于可靠性方面的考虑，变频器的额定电流IN是指在输入额定电压UN下可达到的最大电流值。实际电网的电压不一定是标准的，往往高于额定电压。这时，必须相应余下允许额定电流，这样才能安全地运行。一般情况下，每增加2%的电压值，要降低4%的电流值，如图1所示。电压的性质决定了电厂用的低压变频器需要有很高的可靠性，以保证电厂的安全生产。PowerRider-GI/PI电骑士专用机电效管理系统（低压变频调速装置）具有自动节能运行功能，可根据负载大小，自动调节电机的工作状态，保持高效节能运行；节电、工频两路输出。

2.2 海拔高度的影响

变频器的正常使用以海拔高度h≤1 000 m为标准。我国地域广大，尤其在云贵、青藏高原等地使用时，实际海拔高度在1 000～4 000 m之间，因空气稀薄、散热条件变差，只有相应地降低允许的额定电流值，才能安全地使用，如图2所示。通常，每增加1 000 m的海拔高度，要降低6%的电流值。

2.3 载波频率的影响

变频器的额定电流值是基于额定载波频率f而确定的，实际使用时的载波频率往往是可调的，范围是2～15 kHz。其具体值与二次线路的长度、电动机功率的大小、允许电动机的噪声和抗干扰的要求、输出电流的波形等有关。实际使用时，按上述条件要求载波频率往往高于额定载波频率。这时，要下降修正额定电流亦，而且当变频器的功率大、额定电压高时，相应的下降值要大些。