变频器在节能领域中的应用

◎李证

变频器在节能领域中的应用

◎李证

变频器在工业生产中具有很强的应用效益和价值，在工业自动化控制领域具有十分广泛的应用。本文介绍了常用变频器类型及其调速特点，探讨了变频器在风机、水泵和大容量电机上的节能应用，并就其应用从技术上分析了应该注意的事项和内容，希望可以为变频器在节能领域中的应用提供应有的参考和帮助。

变频器在现代生活生产中起着重要作用，变频器速度调节技术集微电子、自动控制、通信、电力电子等技术于一体，在现代工业控制领域中，变频器的应用非常普遍，其具有节能、节电、高效、可靠等诸多优势和特征。在电力驱动的设备运行中，输出功率与负荷的变化两者之间经常出现不同步的变化，从而造成了能源资源的浪费。因此在工业生产过程中使用变频器调速实现电动机的变速运行，可以有效的借阅电能、减少设备磨损、降低劳动强度并提高经济效益。

常用变频器类型及其调速特点

常用变频器的类型根据其运转设备工作额定电压的大小可以分为低压、中压、高压变频器，低压变频器是指额定电压在1000伏以下的工控变频器，中高压变频器是指应用在工作电荷在1-10K伏运转调速设备上的变频控制器。

变频器调速具有以下特点：不用对原有设备电机进行任何改动；可以实现无级调速从而满足传动机械的要求；变频器自身的软启动、软停止功能，避免了电流启动冲击对电网造成的不良影响，降低了大容量电机启动对电容的要求；可以突破电源频率的限制以开闭环的方式手动或自动地加以控制；低速运转时可以定转矩输出，具有较好的低速过载能力；电机的功率因数随着转速的增高和功率的增大而提高，具有较好的使用效果。

变频器在风机、水泵和大容量电机上的应用

变频器在风机中的节能应用。某工厂炉底风机散热控制系统中，冶炼炉针对不同的材料需要不同的炉底冷却温度。为了最大冷却风量的需要，设计了4台18.5千瓦的4极叶轮式风机，在全功率运转时即可，但这种最大冷却风量使用的机会和时间比较低，对于常用的冶金材料，4台风机同时运行时风量过大，而对开2台又达不到最低冷却风量的需求，对开2台侧开1台时会造成冷却不均匀，不能满足工艺需求，原来的设计是对开4台风机同时安装调节挡风板来满足冷却需求，但这无疑浪费了电能。基于此种情况，对其中的2台对开点击实施开环变频调速控制，再配合2台全速风机，以满足不同冶炼材料对冷却温度的需求，同时又可以很好地实现电力的节约。

改造后的方案具有非常明显的节能节电效果，针对其中一种冶炼材料需要固定的频率控制进行冷却，几个月的时间才需要更换一次，将频率设定在25-35的区间范围内，完全可以满足冷却风量的要求。

变频器在水泵中的节能应用。某酒店750TRT中央空调冷水机阻水系统，有1 个90千瓦的冷冻泵和1个55千瓦的冷却泵，根据温度的变化主机进行制冷工作，管能特性决定了水泵电机的输出功率。虽然1台55千瓦的冷却水泵通过阀门调整来控制流量可以满足主机运行的需求，但其节能意义不大，平均节点幅度在7%左右，通过改造以温度控制为主、压力控制为辅的方式对水泵电机进行闭环变频控制，水泵电机的节能幅度可以达到30%以上；90千瓦的冷冻水泵电机依靠电流阀门的调节其节电率在6%，而经过闭环控制变频调速改造升级后的电机就可以获得平均30%的节电率。这是因为中央空调系统最初设计时的最大容量是根据气温、人流、散热这三个指标的极限值为依据而计算出来的，而日常运行中出现这种情况的概率很小，基本不到10%，因此实际上整个空调系统大部分时间里都在中低负荷状态下运行，其主机负荷的变化曲线具有非线性的特征，而水泵负荷是为满足主机最大负荷而设计的，是基本不变的，这样在主机以非最大负荷运行时水泵就必然存在着浪费电能的情况，通过对水泵电机的变频调速控制可以使其负载曲线与主机的负载曲线相吻合，因而可以实现电能的节约。

高压变频器在大容量电机上的节能应用。高压变频控制传动调速控制设备一般都是工作电压在3千伏以上的大容量电机，其负载率通常大于0.5，与低压变频控制相比其节点效率较低，通常可以达到18%-25%左右，由于电机容量大、电能消耗多，即时相对较低的节电率，整体的节电效益还是十分明显和可观，但是高压变频设备的体积较大，所使用的技术相对复杂，操作技能要求高，成本大，安装调试和维护的工作都十分复杂。

变频器在节能应用中应该注意的几个问题

变频器在实际的节能工程应用中应该注意以下问题：低压变频器的使用会产生一些干扰，应该在设计时使用磁环或陷波线圈以降低干扰；在设备布置排列安装时，应该将变频器单独布置以减少其可能产生的电磁辐射干扰；变频器的输入电源可以考虑使用容量适宜的空气开关或快熔开关作为短路保护，单操作不能过于频繁，否则可能会对产生过电压而对内部元件造成损坏；尽量减少变频器与控制系统的连接以避免传导性干扰；要注意变频器对电网产生的干扰；变频器柜内不应该安装其他的操作性开关电器，以避免误操作；应该注意最低转速的限制，否则可能会导致电机烧毁；注意共振现象，避免由于共振而导致的设备故障。

（作者单位：滨州技术学院）