韓洪兵

摘 要：當(dāng)前，在節(jié)能環(huán)保觀念不斷受到人們重視的背景下，如何降低各種機(jī)械的高能耗現(xiàn)象，使得能源的使用率有所提高，成為多個(gè)行業(yè)普遍關(guān)注的重點(diǎn)。風(fēng)機(jī)電氣系統(tǒng)作為人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活中的常用設(shè)備之一，其使用頻率相對(duì)較高，且能耗相對(duì)來說也較高，這兩點(diǎn)使其成為能源消耗的重要設(shè)備。本文就如何實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)電氣的節(jié)能問題展開論述，希望能為我國能源節(jié)約建設(shè)提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī)電氣系統(tǒng)；變頻節(jié)能；變頻控制；運(yùn)用

科學(xué)發(fā)展觀的提出，讓全社會(huì)開始重視能源的使用，為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，能源節(jié)約成為熱點(diǎn)。相關(guān)研究結(jié)果顯示，在風(fēng)機(jī)電氣系統(tǒng)中使用變頻節(jié)能技術(shù)，可以有效降低其能源的消耗。但是，我國當(dāng)前的變頻節(jié)能技術(shù)還相對(duì)滯后，因此，在使用過程中還存在一定的不足。本文針對(duì)變頻節(jié)能技術(shù)的多個(gè)方面加以分析，并就其實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析，希望能為我國節(jié)能事業(yè)做出一定的貢獻(xiàn)。

一、變頻節(jié)能技術(shù)的介紹

通常來說，生產(chǎn)過程中為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)其配用驅(qū)動(dòng)力的設(shè)置都會(huì)留下一定的富余量，使得設(shè)備在一般運(yùn)行過程中，不僅需要達(dá)到生產(chǎn)所用的驅(qū)動(dòng)要求，還需要承擔(dān)一個(gè)不必要的負(fù)荷，這就產(chǎn)生了不必要消耗，使得能源被浪費(fèi)。變頻節(jié)能技術(shù)的提出，就是希望通過其運(yùn)作頻率的調(diào)節(jié)，來減少不必要能源的損耗，可以說變速調(diào)節(jié)是變頻節(jié)能的核心。

所謂變頻調(diào)速就是通過對(duì)電機(jī)頻率的改變，從而調(diào)整電機(jī)速度。該項(xiàng)原理實(shí)際上是以電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度與對(duì)應(yīng)的電源輸入頻率為基礎(chǔ)，即

n=60f（1-s）/p （1）

在該表達(dá)式之中，n為轉(zhuǎn)速，f為輸入頻率，s為電機(jī)轉(zhuǎn)差率，p為電機(jī)磁極對(duì)數(shù)。

根據(jù)上文可以知道，風(fēng)機(jī)在多數(shù)使用中是以滿負(fù)荷工作的需要量來進(jìn)行選擇，但很大一部分時(shí)間里，其滿負(fù)荷的工作狀態(tài)沒有達(dá)到對(duì)應(yīng)的效益。如果利用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)將其轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制在電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的80%左右，其運(yùn)行所消耗的功率理論上來可以節(jié)約51.2%。除此之外，滿負(fù)荷操作對(duì)于風(fēng)機(jī)的壽命也具有很大的影響，即縮短軸承、電機(jī)繞組的使用壽命，在全壽命運(yùn)行過程中，也可能會(huì)使其故障的可能性較大，無功損耗造成能源的浪費(fèi)。

二、變頻節(jié)能的作用

在風(fēng)機(jī)的一般使用中，其額定的風(fēng)量或多或少會(huì)超過實(shí)際需求，并隨著工藝的需求做出變更。從本質(zhì)上來說，使用一定的技術(shù)對(duì)其頻率進(jìn)行調(diào)整，可有效降低風(fēng)機(jī)能量的損耗，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。另外，變頻節(jié)能裝置的使用，還具有效率高的特點(diǎn)，不會(huì)因?yàn)檎{(diào)速而影響其整體的運(yùn)作功能。

三、風(fēng)機(jī)的能源損耗現(xiàn)狀

就我國目前的機(jī)械使用來說，風(fēng)機(jī)作為動(dòng)力的配套電機(jī)約占全國電機(jī)裝機(jī)總量的60%，耗用電能約占全國發(fā)電總量的三分之一。由此可見，風(fēng)機(jī)使用對(duì)于電能的消耗較大。但是，在這個(gè)使用過程中，有多少風(fēng)機(jī)能耗與效益成正比？根據(jù)調(diào)查，我國大多數(shù)風(fēng)機(jī)的消耗與效益難以成正比。因此，在實(shí)踐中，許多單位會(huì)通過增加阻力的方式，以浪費(fèi)電能和金錢為代價(jià)來滿足工藝或者工況對(duì)于氣體的需求，但這種方式對(duì)于能源的浪費(fèi)極大，調(diào)節(jié)精度很差，負(fù)面效應(yīng)較高。

四、風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能的運(yùn)作

利用變頻節(jié)能的方式，使變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行有效控制，減少空氣動(dòng)力的節(jié)電方法，與常用的節(jié)電方式效果差異較大。

在圖1中，曲線（1）是風(fēng)機(jī)在恒定轉(zhuǎn)速下的風(fēng)壓與風(fēng)量特性表示；曲線（2）是管網(wǎng)風(fēng)阻特性表示；曲線（3）是變頻運(yùn)行特性表示。

如果將A點(diǎn)作為風(fēng)機(jī)運(yùn)行中最高的效率點(diǎn)，那么當(dāng)風(fēng)壓為H2、風(fēng)量為Q1時(shí)，軸功率N1與Q1、H2的乘積成正比，也就是圖中AH2OQ1的面積；但是，如果出于生產(chǎn)工藝的要求，需要風(fēng)量從Q1降低到Q2，此時(shí)通過增加管網(wǎng)阻力的方式，使得管網(wǎng)阻力特性表示圖成為曲線（3），系統(tǒng)也就從原來的A工況點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)锽工況點(diǎn)，并繼續(xù)運(yùn)行。由圖可知，其風(fēng)壓會(huì)得到一定的增加，軸功率與面積BH1OQ2成正比，可以看不出其降低的效率不大。

但如果采用變頻調(diào)速的方式進(jìn)行節(jié)能處理，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由n1降到n2，根據(jù)風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)的計(jì)算方式和已知參數(shù)可以得出轉(zhuǎn)速n2的情況下，風(fēng)量的特性表示圖如曲線（4）。同理，在滿足同樣風(fēng)量Q2的情況下，風(fēng)壓H3大幅度降低，功率N3隨著顯著減少，用面積CH3OQ2表示。節(jié)省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面積BH1H3C表示。通過幾個(gè)圖的對(duì)比，可以很明顯的看出，使用變頻的方式來實(shí)現(xiàn)節(jié)能，其效果較好。

五、變頻控制的實(shí)現(xiàn)

變頻器與計(jì)算機(jī)相連并進(jìn)行自動(dòng)控制，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、自動(dòng)模塊、保護(hù)模塊、信號(hào)調(diào)理模塊等，可通過在線檢測管路動(dòng)壓、靜壓、壓差和設(shè)備溫升等參數(shù)來控制風(fēng)機(jī)頻率。動(dòng)壓、靜壓、壓差等采用壓力變送器將信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，溫升采用溫度傳感器Pt100將信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)際情況等在軟件中設(shè)置不同的控制參數(shù)來實(shí)現(xiàn)變頻節(jié)能的目的。同時(shí)可將多臺(tái)風(fēng)機(jī)集成在一個(gè)控制系統(tǒng)里進(jìn)行集中式的自動(dòng)監(jiān)測和控制頻率，并自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和存儲(chǔ)，節(jié)約能源的效果更加明顯。

六、結(jié)束語

綜上所述，變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)在風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用可有效提高其運(yùn)行性能，達(dá)到明顯的節(jié)能效果，同時(shí)也降低了噪音，適用于目前大量存在的鼠籠電機(jī)、泵類等。但是，由于某些技術(shù)問題的存在，使得其實(shí)現(xiàn)的程度缺乏。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，這些技術(shù)問題也將逐漸被解決，使其被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)之中，從而有效地推動(dòng)各個(gè)行業(yè)的發(fā)展，為我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)與企業(yè)發(fā)展墊定更良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，其節(jié)能性質(zhì)，也將更好地服務(wù)于我國節(jié)能環(huán)保的理念，將傳統(tǒng)高能耗設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)榭沙掷m(xù)高效率設(shè)備。