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變頻節(jié)能原理2011年06月07日14:43 中國節(jié)能設備門戶 來源：保設備網(wǎng) 1.變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。2.變頻節(jié)能原理在生產(chǎn)中，許多設備的能耗都與 1.變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。 2.變頻節(jié)能原理 在生產(chǎn)中，許多設備的能耗都與機組的轉(zhuǎn)速有關，其中油、水泵最為突出，這些設備一般都是根據(jù)生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的最大負荷條件，如最大流量和揚程進行選擇的，但實際生產(chǎn)中所需的流量往往比設計的最大流量小的多，如果所用的電動機是不能調(diào)速的，通常只能通過調(diào)節(jié)閥門的開度來控制流量其結果在閥門上會造成很大的能量損耗，如果不用閥門調(diào)節(jié)，而是讓電機調(diào)速運行，那么，當需要的流量減少時，電動機的轉(zhuǎn)數(shù)降低，消耗的能量將會明顯減少。 可知，當轉(zhuǎn)速下降1/2時，流量下降1/2，壓力下降 1/4，功率下降為1/8，即功率與轉(zhuǎn)速成3次方的關系下降。如果不是用關小閥門的方法，而是把電機轉(zhuǎn)速降下來，那么隨著泵的輸出壓頭的降低，在輸出同樣流量的情況下，原來消耗在閥門上的功率就可以完全避免，這就是調(diào)速節(jié)電的原理所在。簡單地說，就是在不裝變頻調(diào)速裝置時，泵的出口排量靠出口閥調(diào)節(jié)，電機易過負荷，流量小時，靠關小閥門調(diào)節(jié)，增加了管道阻力， 使部分能量白白消耗在泵出口閥門上，安裝變頻調(diào)速器后， 可以降低泵的轉(zhuǎn)速，泵的揚程也相應降低， 電機的電耗也相應降低，使原來消耗在泵出口閥上的能量， 用變頻調(diào)速方法得到了解決。由于采用恒轉(zhuǎn)矩特性， 變頻降速后的電機轉(zhuǎn)矩不變，拖動力矩恒定，可以保證排量，從而實現(xiàn)了節(jié)約電能的作用。 3.節(jié)能舉例，以水泵為例： 頻率降低,電機鐵耗會減速小.n=60f/2p,轉(zhuǎn)速降低，電機的輸出功率減小.所以就節(jié)能了. 由流體力學可知，P(功率)=Q(流量) H(壓力)，流量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比，功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，當要求調(diào)節(jié)流量下降時，轉(zhuǎn)速N可成比例的下降，而此時軸輸出功率P成立方關系下降。即水泵電機的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關系。例如：一臺水泵電機功率為55KW，當轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5時，其耗電量為28.16KW，省電48.8%，當轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的1/2時，其耗電量為6.875KW，省電87.5%. 三晶變頻器在空壓機上的節(jié)能改造應用 空氣壓縮機在國民經(jīng)濟和國防建設的許多部門中應用極廣，特別是在紡織、化工、動力等工業(yè)領域中已成為必不可少的關鍵設備，是許多工業(yè)部門工藝流程中的核心設備。提供自動化生產(chǎn)所需的壓縮空氣足夠的供氣壓力，是生產(chǎn)流程順暢之要素，瞬間的壓降，即會影響產(chǎn)品品質(zhì)。隨著變頻技術的成熟,變頻器在電氣傳動領域中應用越來越廣泛。其控制方式的多樣性、完善的電機保護功能以及其特有的優(yōu)點是目前在工控領域其它無可比擬的。 一、螺桿式空壓機的工作原理 螺桿式空氣壓縮機的工作過程分為吸氣、密封及輸送、壓縮、排氣四個過程。當螺桿在殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動時，螺桿與殼體的齒溝相互嚙合，空氣由進氣口吸入，同時也吸入機油，由于齒溝嚙合面轉(zhuǎn)動將吸入的油氣密封并向排氣口輸送;在輸送過程中齒溝嚙合間隙逐漸變小，油氣受到壓縮;當齒溝嚙合面旋轉(zhuǎn)至殼體排氣口時，較高壓力的油氣混合氣體排出機體。 二、壓縮氣供氣系統(tǒng)組成及空壓機控制原理 壓縮氣供氣系統(tǒng)組成： 工廠空氣壓縮氣供氣系統(tǒng)一般由空氣壓縮機、冷干機、過濾器、儲氣罐、管路、閥門和用氣設備組成。 空氣壓縮機的控制原理： 在工廠的空氣壓縮機控制系統(tǒng)中， 普遍采用后端管道上安裝的壓力繼電器來控制空氣壓縮機的運 行?？諌簷C啟動時，加載閥處于不工作態(tài)，加載氣缸不動作，空壓機頭進氣口關閉，電機空載啟動。當空氣壓縮機啟動運行后， 如果后端設備用氣量較大， 儲氣罐和后端管路中壓縮氣壓力未達到壓力上限 值，則控制器動作加載閥，打開進氣口，電機負載運行，不斷地向后端管路產(chǎn)生壓縮氣。如果后端用氣設備停止用氣，后端管路和儲氣罐中壓縮氣壓力漸漸升高，當達到壓力上限設定值時，壓力控制器發(fā)出卸載信號，加載閥停止工作，進氣口關閉，電機空載運行。 三、螺桿式空氣壓縮機變頻改造 空壓機工頻運行和變頻運行的比較： 空壓機電機功率一般較大，啟動方式多采用空載(卸載)星-三角啟動，加載和卸載方式都為瞬時。這使得空壓機在啟動時會有較大的啟動電流，加載和卸載時對設備機械沖擊較大;不光引起電源電壓波動，也會使壓縮氣源產(chǎn)生較大的波動;同時這種運行方式還會加速設備的磨損，降低設備的使用年限。由于一般空氣壓縮機的拖動電機本身不能調(diào)速，因此就不能直接使用壓力或流量的變動來實現(xiàn)降速調(diào)節(jié)輸出功率的匹配，電機不允許頻繁啟動，導致在用氣量少的時候電機仍然要空載運行，電能浪費巨大。 對空壓機進行變頻改造，能夠使電機實現(xiàn)軟起軟停，減小啟動沖擊，延長設備使用年限;同時由于電機運行頻率可變，實現(xiàn)了空壓機根據(jù)用氣量的大小自動調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，減少了電機頻繁的加載和卸載，從而較大幅度減小電動機的運行功率，使得供氣系統(tǒng)氣壓維持恒定，便可以實現(xiàn)節(jié)能的目的。 四、變頻改造方案設計原則 根據(jù)原工況存在的問題并結合生產(chǎn)工藝要求，空壓機變頻改造后系統(tǒng)應滿足以下要求： 電機變頻運行狀態(tài)保持儲氣罐出口壓力穩(wěn)定，壓力波動范圍不能超過0.02Mpa。 系統(tǒng)應具有變頻和工頻兩套控制回路。 根據(jù)空壓機的工況要求，系統(tǒng)應保障電動機具有恒轉(zhuǎn)矩運行特性一。 為了防止非正弦波干擾空壓機控制器，變頻器輸入端應有抑制電磁干擾的有效措施。 在用電氣量小的情況下，變頻器處在低頻運行時，應保障電機繞組溫度和電機的噪音不超過允許的范 圍。 生產(chǎn)工藝要求，變頻改造后，適當降低壓縮氣供氣系統(tǒng)的供氣壓力，將原來的高壓變流量供氣改變?yōu)?變頻恒壓變流量供氣方式。 五、變頻器的選型 根據(jù)上述原則，選擇廣州三晶電氣SAJ系列通用型變頻器，裝有工變頻切換裝置，只需加一只壓力變送器即可組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。傳感器反饋的氣壓信號直接送入變頻器自帶的PID調(diào)節(jié)器輸入口，而壓力設定可以使用變頻器的鍵盤設定，使該系統(tǒng)能夠滿足上述工況要求。 SAJ變頻器特點： 采用32位電機控制專用微處理器，高精度頻率輸出 新穎的功率累計功能，觀察節(jié)能效果更直觀方便。 內(nèi)置RS-485接口，可計算機聯(lián)網(wǎng)控制。多信號輸入，內(nèi)置簡易PLC， 自動化控制更方便。 載波頻率可調(diào)，靜音運行。 控制方式多樣化，通用性強。 內(nèi)置PID調(diào)節(jié)功能，閉環(huán)控制簡單低速額定轉(zhuǎn)矩輸出，運行穩(wěn)定。 鍵盤操作方便，可在運行時在線調(diào)整和設定有關參數(shù)。 低頻轉(zhuǎn)矩輸出180% .低頻運行特性良好. 輸出頻率最大600HZ,可控制高速電機 全方位的偵測保護功能(過壓、欠壓、過載)瞬間停電再起 動， 加速、減速、動轉(zhuǎn)中失速防止等保護功能 減速停止成自然停止，自動復歸，直流制動 多樣的變頻器運行狀態(tài)參數(shù)顯示，對控制信號和負載運行狀況一目了然。在進行變頻改造時我們將盡量保持原有設備主電路和控制電路的完整性，對其電路不作改動;這有利于在變頻器發(fā)生故障或是檢修時，空壓機可以很方便地改動回到原有的控制方式上去，這保證了空壓機在變頻和工頻狀態(tài)下都可以運行。泵與風機的變頻節(jié)能原理 2009年09月22日10:21 中國液壓機械網(wǎng)生意社09月22日訊 我國的電動機用電量占全國發(fā)電量的60%70%，風機、水泵設備年耗電量占全國電力消耗的1/3。造成這種狀況的主要原因是：風機、水泵等設備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風量和給水量，其輸出功率大量的能源消耗在擋板、閥門地截流過程中。由于風機、水泵類大多為平方轉(zhuǎn)矩負載，軸功率與轉(zhuǎn)速成立方關系，所以當風機、水泵轉(zhuǎn)速下降時，消耗的功率也大大下降，因此節(jié)能潛力非常大，最有效的節(jié)能措施就是采用變頻調(diào)速器來調(diào)節(jié)流量、風量，應用變頻器節(jié)電率為20%50%，而且通常在設計中，用戶水泵電機設計的容量比實際需要高出很多，存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，效率低下，造成電能的大量浪費。因此推廣交流變頻調(diào)速裝置效益顯著。采用變頻器驅(qū)動具有很高的節(jié)能空間。目前許多國家均已指定流量壓力控制必須采用變頻調(diào)速裝置取代傳統(tǒng)方式，中國國家能源法第29條第二款也明確規(guī)定風機泵類負載應該采用電力電子調(diào)速。變頻調(diào)速節(jié)能裝置的節(jié)能原理1、變頻節(jié)能 由流體力學可知，P(功率)=Q(流量)H(壓力)，流量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比，功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，當要求調(diào)節(jié)流量下降時，轉(zhuǎn)速N可成比例的下降，而此時軸輸出功率P成立方關系下降。即水泵電機的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關系。例如：一臺水泵電機功率為55KW，當轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5時，其耗電量為28.16KW，省電48.8%，當轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的1/2時，其耗電量為6.875KW，省電87.5%. 2、功率因數(shù)補償節(jié)能 無功功率不但增加線損和設備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當中，設備使用效率低下，浪費嚴重，由公式P=SCOS，Q=SSIN，其中S-視在功率，P-有功功率，Q-無功功率，COS-功率因數(shù)，可知COS越大，有功功率P越大，普通水泵電機的功率因數(shù)在0.6-0.7之間，使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用，COS1，從而減少了無功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。 3、