蔡意文

[摘 要]近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的能源消耗也與日俱增，為了實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義社會(huì)的發(fā)展，就需要走可持續(xù)發(fā)展道路，就基本的方式就是進(jìn)行節(jié)能降耗。在這樣的社會(huì)大背景下，工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，利用技術(shù)革新大道資源消耗減少的目的，也成為近年來(lái)人們所關(guān)注的社會(huì)重點(diǎn)。變頻器節(jié)能技術(shù)能夠有效地實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的，也是研究人員所關(guān)注的重點(diǎn)。隨著變頻器節(jié)能技術(shù)的加強(qiáng)，其應(yīng)用范圍也在逐漸擴(kuò)大。在這樣的情況下，筆者對(duì)變頻器節(jié)能技術(shù)的基本原理展開(kāi)了闡述，同時(shí)在這樣的前提上分析了其使用的形式。

[關(guān)鍵詞]變頻器 節(jié)能技術(shù) 矢量控制 利用效率

中圖分類號(hào)：TM921.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）18-0135-01

1 前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的不斷提高，我國(guó)對(duì)于能源資源的消耗也在快速增長(zhǎng)，尤其是工業(yè)領(lǐng)域，更是能耗大頭。為了實(shí)現(xiàn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，就需要利用技術(shù)革新的手段，來(lái)達(dá)到資源消耗減少的目的，這也是近些年來(lái)社會(huì)民眾所關(guān)注的熱點(diǎn)話題。而變頻器節(jié)能技術(shù)正是能夠?qū)崿F(xiàn)資源消耗減少的技術(shù)之一，也成為了研究人員關(guān)注的重點(diǎn)。目前，在我國(guó)的制造業(yè)的車間生產(chǎn)、加工等類型的企業(yè)，都需要使用許多的風(fēng)機(jī)與泵類設(shè)備。這些設(shè)備在平常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)需要消耗許多的電能，屬于能源消耗的大頭。按照通常的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，這些設(shè)備在擋板、閥門等位置的電流消耗，還有由平日里維修以及保養(yǎng)的費(fèi)用總共在總成本中占到四分之一的比重。對(duì)于企業(yè)而言，這算得上是一筆較高的成本支出了。通過(guò)有效的使用變頻器，足以有效地減少這一類設(shè)備的耗電。在企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈的當(dāng)下，減少成本支出能夠有效加強(qiáng)企業(yè)在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，還能相應(yīng)國(guó)家倡導(dǎo)的節(jié)能降耗的口號(hào)，所以，對(duì)變頻節(jié)能技術(shù)的使用時(shí)非常重要的。

2 變頻節(jié)能技術(shù)基本理論

從理論上看，變頻技術(shù)的重點(diǎn)就是怎樣達(dá)到對(duì)電流頻率能夠隨意調(diào)整的目的，按照電力設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的做功情形來(lái)看，對(duì)其頻率與電流頻率實(shí)施相關(guān)匹配，由此來(lái)減少某些非必要的電能支出。目前在變頻技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展較好的技術(shù)就是變頻調(diào)速。

從當(dāng)下來(lái)看，扁皮技術(shù)通常涵蓋了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)以及點(diǎn)擊傳動(dòng)技術(shù)等，應(yīng)該算是綜合型較強(qiáng)的一種技術(shù)。在變頻技術(shù)的使用時(shí)，通常是對(duì)機(jī)械設(shè)備的強(qiáng)弱電展開(kāi)控制與調(diào)整。利用把工頻電流的信號(hào)轉(zhuǎn)化為別的頻率，在這個(gè)工作過(guò)程中，需要通過(guò)專業(yè)的半導(dǎo)體原件來(lái)把交流電轉(zhuǎn)化為直流電，在逆變器對(duì)電流與電壓實(shí)施調(diào)控之際讓機(jī)電設(shè)備實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速的狀態(tài)。[1]

總體而言，變頻技術(shù)基本上就是對(duì)電流頻率展開(kāi)調(diào)整，由此來(lái)達(dá)到對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的高效控制的目的，從而來(lái)降低電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電能浪費(fèi)，進(jìn)一步加強(qiáng)電動(dòng)機(jī)的節(jié)能效率。變頻技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)在于，能夠確保電機(jī)的安全有序運(yùn)轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)的功率足以滿足正常工作的需求。在不同運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，利用變頻技術(shù)能夠?qū)c(diǎn)擊實(shí)現(xiàn)自主的減速與加速，如此就能夠在確保電機(jī)在完成正常工作之際，還能夠減少電力消耗。

在日常工作中，變頻器一般是利用轉(zhuǎn)矩直接控制與矢量控制的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的電流頻率調(diào)控。從變頻器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)看，在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊自動(dòng)化控制方面，已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。筆者相信隨著電力技術(shù)與半導(dǎo)體通信傳輸技術(shù)的發(fā)展，變頻器的綜合性能將會(huì)發(fā)展的更好，同時(shí)變頻器不但能夠減少電力資源的浪費(fèi)，還能達(dá)到對(duì)內(nèi)部系統(tǒng)的變成和內(nèi)部通信控制的目的，此外添加相關(guān)的控制參數(shù)還能夠加強(qiáng)設(shè)備的識(shí)別與控制效果。

3 變頻器的節(jié)能原理

3.1 變頻節(jié)能方式

按照流體力學(xué)可知，功率=壓力*流量，從這個(gè)等式我們能夠看到，在流量恒定的狀況下，隨著壓力的提升，功率也會(huì)上漲。根據(jù)上述公式可得，在水泵效率一定的情況下，倘若調(diào)節(jié)的流量減少了，那么水泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)該也會(huì)按比例的減少，按照上述公式可得，那么水泵的功率也會(huì)按立方關(guān)系減少。從該角度出發(fā)，那么就可以相仿的看做，水泵的轉(zhuǎn)速與電機(jī)耗電功率是相仿的立方比關(guān)系。像是一臺(tái)功率為五十五千瓦的水泵電機(jī)，倘若將其轉(zhuǎn)速減少到原來(lái)的四分之三，那么耗電量就是二十八千瓦每小時(shí)，在該情況下，水泵的省電率達(dá)到了近百分五十。

3.2 使用功率因數(shù)補(bǔ)償辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能

對(duì)于電機(jī)而言，倘若有無(wú)功的功率，那么就代表了設(shè)備自身的系統(tǒng)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)存在缺陷。無(wú)功的功率容易造成電機(jī)發(fā)熱，在實(shí)際使用時(shí)，會(huì)加快電線與電纜的磨損，相關(guān)的絕緣材料也很快損毀。但是對(duì)于電機(jī)而言，最主要的就是功率因數(shù)的減少，這回造成電網(wǎng)的有功功率產(chǎn)生減少的情況。在該情況下，會(huì)造成許多的電能在線路傳輸之際被浪費(fèi)掉。[2]

不但影響了設(shè)備的正常使用，還使得電力資源被浪費(fèi)了。

利用變頻調(diào)速技術(shù)，通過(guò)變頻器內(nèi)部的濾波電容，從而減少無(wú)功損耗。無(wú)功損耗減少后，就能有效加強(qiáng)電網(wǎng)的有功功率，此外電機(jī)等設(shè)備的功率能夠正常使用，加強(qiáng)作業(yè)效率，減少電力損耗。

3.3 使用軟啟動(dòng)的辦法來(lái)實(shí)施節(jié)能

在變頻器的裝置中，利用軟啟動(dòng)能夠降低電能消耗。其基本原理是，在電機(jī)或是水泵、風(fēng)氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)軟啟動(dòng)的辦法，能夠讓啟動(dòng)電流從零開(kāi)始，通常來(lái)說(shuō)，最大的電流，其數(shù)值是不會(huì)超過(guò)設(shè)備的額定電流。如此，利用這種控制電流的方式，就能減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，同時(shí)減少設(shè)備電容的損耗，由此來(lái)提高其他零部件的使用壽命，減少維修成本，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)收入。

4 變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用案例

變頻節(jié)能技術(shù)在水泵工作時(shí)，能夠達(dá)到比較好的節(jié)能效果。像是筆者對(duì)一百六十千瓦的循環(huán)水泵實(shí)施安裝變頻調(diào)速器前后一致使用時(shí)間的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)設(shè)置變頻器后的耗電量會(huì)明顯少于不設(shè)置變頻器的水泵，所以對(duì)于長(zhǎng)期使用的水泵而言，一旦安裝了變頻器，其所節(jié)約的電力成本，在經(jīng)過(guò)足夠的時(shí)間后就會(huì)超出設(shè)備的自身價(jià)格。

4.1 在進(jìn)行變頻改造之前的控制模式

在循環(huán)水泵的工作中，當(dāng)流量因?yàn)楣に嚨男枰淖儠r(shí)，就需要使用調(diào)節(jié)水泵出口入口的開(kāi)度辦法來(lái)實(shí)施對(duì)水泵流量的控制，這種調(diào)節(jié)辦法也被叫做是節(jié)流調(diào)節(jié)，在本文中的例子，出口與入口的閥門開(kāi)度都在百分五十左右。[3]

4.2 在進(jìn)行變頻改造之后的控制模式

在循環(huán)水泵的工作里，當(dāng)流量因?yàn)楣に嚨男枨蠖{(diào)整時(shí)，入口與出口的閥門都徹底被打開(kāi)，使用對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速展開(kāi)調(diào)節(jié)的辦法來(lái)找到更為適宜的、新的工作點(diǎn)，由此來(lái)獲取適宜的流量。按照實(shí)際情況與現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需求來(lái)達(dá)到手動(dòng)控制或是自動(dòng)控制的目的，最根本的就是為了實(shí)現(xiàn)電能的節(jié)約。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的不斷提高，我國(guó)對(duì)于能源資源的消耗也在快速增長(zhǎng)，尤其是工業(yè)領(lǐng)域，更是能耗大頭。為了實(shí)現(xiàn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，就需要利用技術(shù)革新的手段，來(lái)達(dá)到資源消耗減少的目的，這也是近些年來(lái)社會(huì)民眾所關(guān)注的熱點(diǎn)話題。而變頻節(jié)能技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展的較好的能達(dá)到節(jié)能降耗目的的技術(shù)之一。此外，該項(xiàng)技術(shù)的原理較為簡(jiǎn)單，同時(shí)隨著技術(shù)的進(jìn)步其使用的范圍也會(huì)慢慢虧大，并且節(jié)能效率也會(huì)逐漸提高。對(duì)于企業(yè)而言，在國(guó)家倡導(dǎo)節(jié)能降耗的大背景下，需要對(duì)變頻節(jié)能技術(shù)的效果進(jìn)行綜合分析，按期、有層次的慢慢淘汰常規(guī)電氣設(shè)備，由此來(lái)加強(qiáng)變頻節(jié)能技術(shù)的使用水平。

參考文獻(xiàn)

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