浅谈变频器节能技术的应用及管理对策

钟盛龙

一、节能原理

（一）变频节能

当使用变频调速时，如果流量要求减小，通过降低泵的转速即可满足要求。按照流体力学的理论，轴功率转数的立方成正比，如果泵的效率一定，当要调节流量下降时，转速可成比例下降，而此时轴输出功率成立方关系下降。当所要求的流量减少时，可调节变频器输出频率，使电动机转速按比例降低。这时，电动机的功率将按三次方关系大幅度地降低，比调节挡板、阀门节能40%—50%，从而达到节电的目的。

（二）功率因数补偿节能

由于变频器内部滤波电容的作用，减少了无功损耗，从而增加了电网的有功功率。

（三）软启动节能

利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命，也节省了设备的维护费用。

二、现场应用

（一）应用分析

1.节电

以某队LWW1#中转站为例，安装变频器后输液单耗较安装变频器前平均降低0.229kwh/m3，降幅达到了49.9%；轴承温度由84℃降低为71℃。按照该站外输液平均每天3000m3计算，一年节约用电3000m3/d×0.229Kwh/m3×365d=250755。以每Kwh电1元计算，该站全年节约电费达25万元。

2.节能

使用变频器后，运转泵的电机轴承温度明显降低，平均降低13℃，降幅达到15.7%；由于实现了软启软停，使得机泵泵轴、轴承、机械密封和流量计的轴承、齿轮等易损件的磨损程度减少，既延长了运转泵、流量计及其易损件的使用寿命，还节省了大量的人力和设备维修费用。

（二）问题分析

1.频器自身问题

变频器主控电路故障：由于使用年限较长和一些突发原因，而造成主板及主电路损坏，主要包括主板、电源板、逆变器、滤波电容等，是变频器维修费用的主要消耗部分。变频器外围控制器件及冷却风扇故障：变频柜内变频器本身无故障，但外部控制电路系统发生故障；冷却风扇属于易损件，工作寿命在2-6年。变频器日常维护工作跟不上：操作人员对变频路基本操作及一些基本参数设置不够了解，使用过程中不能及时发现问题。

2.谐波对变频器的影响

变频器整流电路和逆变电路中均使用了半导体开关元件，在控制上，则采用PWM控制方式，这就决定了变频器的输入、输出电压和电流除了基波之外，还含有许多的高次谐波成分。谐波不但增加输、供和用电设备的额外附加的损耗，使设备温度过高，降低了输变电及用电设备的效率，而且谐波或电磁辐射的干扰，还会导致继电器保护装置的误动作或据动，使电气仪表计量不准确，甚至无法正常工作。谐波对变频器影响主要表现为电机或机内元件过热、低频运行抖动、噪声较工频运行时大等。

3.变频器对机泵和流量计的影响

当变频器在低频运行时，机泵处于空转状态，流量计转动很慢，甚至不转；当变频器在高频运行时，工作电流急剧上升，电机转数也急剧上升，使机泵和流量计常常处于超负荷运行状态，机械扭矩增大，电机温度过高，机械磨损严重，大大降低了机泵和流量计等机械设备的使用寿命。

三、管理对策

（一）变频器自身故障

1.显示故障代码故障

由于变频器运行参数设定不合适或外部工况、条件不满足变频器使用要求产生的一种保护动作现象。根据随机说明书上提供的指导方法进行处理和解决。如果以上步骤不行，最好将所有参数恢复到出厂值，然后再按上述步骤重新进行设置。

2.环境问题和维护不当造成的故障

变频器属于电子器件装置，振动是对电子器件造成机械损伤的主要原因，对于振动冲击较大的场合，应采用橡胶等避振措施；潮湿、腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件生锈、接触不良、绝缘降低而形成短路；温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素，特别是半导体器件，应根据装置要求的环境条件安装空调或避免日光直射；定期检查变频器的空气滤清器及冷却风扇。

（二）谐波的影响

较低次的谐波通常对電机负载影响较大引起转矩脉动，而较高次的谐波又使变频器输出电缆的漏电流增加，致使电机出力不足，故变频器输出的高低次谐波都必须要抑制。通常可以考虑增加变频器供电电源内阻抗、安装电抗器或者专用滤波器等，将变频器产生的谐波控制在最小的范围内，以达到科学合理用电，抑制电网污染，提高电源质量。

（三）对机泵的影响

通过估算来液量的最大量和最小量以确定变频器运行的频率范围，结合平均频率点缩小频率调节范围，确定最佳频率点；根据频率变化的速度，适当加大积分调节时间，延长频率变化的时间，从而减少变频器在运行时对机泵和流量计的冲击损害。

（四）维护与保养

建立变频器日常保养制度：认真填写记录，加强日常检查，并注意比较它们之间的平衡度；检查记录散热器温；查看变频器有无异常振动、声响，风扇是否运转正常；定期维护保养，仔细检查变频器，察看变频器内有无发热变色部位，电解电容有无膨胀漏液防爆孔突出等现象，PCB板有否异常，是否有发热烧黄部位。

四、总结

使用变频器后可实现电机设备的软启软停，消除了电机对电网的冲击、降低了机械磨损，减少了设备的维修费用，延长了机械设备的使用寿命。环境因素、谐波干扰、如何优化参数减小对机泵和流量计的影响，可通过变频器本身的功能和补偿进行解决。