王豫

摘要：雖然近年來我國工業(yè)領(lǐng)域始終保持著較高的發(fā)展速度，但是我們應(yīng)在良好形勢下，發(fā)現(xiàn)其中的問題，能耗問題始終是困擾我國工業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)重要因素。如何能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排是我們當(dāng)前工作中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：節(jié)能減排 變頻技術(shù) 原理 應(yīng)用

前言

隨著我國工業(yè)領(lǐng)域的高速發(fā)展，能耗總量也在不斷上漲，但是我國的節(jié)能減排工作卻并未落到實(shí)處，為了適應(yīng)社會的發(fā)展我們必須大規(guī)模推廣、利用節(jié)能減排技術(shù)，特別是要加大變頻技術(shù)的應(yīng)用，使石油、化工、鋼鐵、煤炭、建筑以及紡織等行業(yè)的能耗逐步下降，實(shí)現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展的最終目標(biāo)。

一、變頻技術(shù)的基本原理

根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)速的變化，進(jìn)行變頻調(diào)速運(yùn)行，并通過改變電流頻率的方式實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電壓的目標(biāo)，最終保證電機(jī)運(yùn)行工況的合理性。如果能夠在不同轉(zhuǎn)速下，均保證電機(jī)的運(yùn)行效率，這樣不僅能夠改善啟動性能，還能夠降低能耗，保證負(fù)載設(shè)備以及電機(jī)免受瞬時啟動的影響，提高負(fù)載設(shè)備和電機(jī)的工作精度，延長使用壽命。通過多年的實(shí)際使用，變頻技術(shù)在泵類以及風(fēng)機(jī)等領(lǐng)域的應(yīng)用，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了非常顯著的節(jié)能效果，普遍節(jié)電在50%左右。

我國在電機(jī)選型的設(shè)計(jì)工作中，電機(jī)功率選型大多留有一定的裕量，但是在生產(chǎn)過程中，絕大多數(shù)的設(shè)備都不是滿載或者存在運(yùn)行峰谷時間，如果運(yùn)行方式為交流電機(jī)恒速轉(zhuǎn)動，不僅使用效率極低，還會造成非常嚴(yán)重的能源浪費(fèi)。變頻技術(shù)主要通過改變到交流電機(jī)的輸入電源功率，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)整交流電機(jī)轉(zhuǎn)速，提高效率的目的。下圖為變頻裝置的原理圖：

二、變頻技術(shù)在工業(yè)節(jié)能工程中的應(yīng)用

由于變頻技術(shù)能夠改善生產(chǎn)工藝流程、節(jié)約能源、改善運(yùn)行環(huán)境、提高產(chǎn)品質(zhì)量，因此現(xiàn)階段變頻技術(shù)的應(yīng)用頻率非常高，已經(jīng)成為了一種重要的節(jié)能減排措施。因此說，使用了變頻技術(shù)的變頻器以高功率因素、高效率、起制動性能優(yōu)良量、優(yōu)異的調(diào)速性能受到了用戶的廣泛好評，已經(jīng)在各個領(lǐng)域中發(fā)揮了重要的作用。

1.軟啟動功能

電機(jī)硬啟動會直接啟動電流，但是啟動電流大多為電機(jī)額定電流的3-5倍，突然增加的電流不僅會增加電機(jī)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)難度，還會導(dǎo)致輸配電設(shè)施、電網(wǎng)系統(tǒng)容量受到嚴(yán)重沖擊，此外，還會對閥門以及擋板等設(shè)備產(chǎn)生極大的損害。通過變頻技術(shù)的應(yīng)用就可以改變交流電機(jī)供電的幅值與頻率，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)動磁場周期的改變，最終實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的最終目標(biāo)。通過變頻技術(shù)的應(yīng)用電機(jī)啟動電流就會從零開始逐步增加，最高也不會超過額定電流，這樣不僅延長了設(shè)備的使用壽命，還能夠減輕對供電容量的要求以及對電網(wǎng)的沖擊。

2.優(yōu)化電機(jī)運(yùn)行

在一些企業(yè)的中央空調(diào)、風(fēng)機(jī)等系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的供水方式是采用高位水箱、氣壓罐以及水塔來實(shí)現(xiàn)的，因此出水口的水壓就會受到儲水量、水箱高度等的影響，時刻在發(fā)生變化，我們很難做到24小時恒壓。此外泵類、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的傳統(tǒng)調(diào)速方法是依靠調(diào)節(jié)閥門、出入口的開度來進(jìn)行風(fēng)量、給水量的調(diào)節(jié)，因此在輸入功率過大時，會有很多的能量消耗在閥門、擋板的截流過程中，造成極大的浪費(fèi)。這個情況舉個具體例子就像是要生產(chǎn)1t型鋼，卻使用了10t的原材料，造成了大量人力和物力的浪費(fèi)。例如：現(xiàn)階段人們已經(jīng)將PLC、單片機(jī)、PID調(diào)節(jié)器以及變頻器等組合成了一個控制系統(tǒng)，繼而實(shí)現(xiàn)節(jié)水泵輸出流量的調(diào)節(jié)，減少無謂的能耗。人們只需要設(shè)定泵站總管的出水壓力，并對實(shí)際值與設(shè)定值進(jìn)行比較，差值在經(jīng)過處理運(yùn)算后，系統(tǒng)就會自動發(fā)出指令，控制水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速以及投運(yùn)臺數(shù)，繼而實(shí)現(xiàn)控制給水總管壓力的目的。與通過調(diào)解法來控制水壓方式相比，這種方法大幅度降低了管道阻力，減少了截流損失的效能，并且不需要人工進(jìn)行操作，節(jié)能降耗的同時降低了勞動強(qiáng)度。

此外，在風(fēng)機(jī)、中央空調(diào)系統(tǒng)中，變頻技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用，由于中央空調(diào)的裕量在20%左右，因此其不僅能耗高，而且也存在較大的節(jié)能潛力。由于變頻器能夠?qū)χ醒肟照{(diào)的各個設(shè)備進(jìn)行有效的調(diào)速節(jié)能控制，因此可以避免過大壓力以及過大流量的產(chǎn)生，能夠保證系統(tǒng)長時間的安全、平穩(wěn)運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)電50%的目標(biāo)。

在我國的長江隧道建設(shè)過程中，為了保證長達(dá)8.9km內(nèi)徑13.7m的隧道內(nèi)通風(fēng)良好，因此需要使用變頻技術(shù)，采用了德力西變頻器，可以根據(jù)風(fēng)量的大小自動對電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，不僅實(shí)現(xiàn)了風(fēng)量的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，還優(yōu)化了電氣設(shè)施的使用，節(jié)電效果達(dá)到了40%。并且由于該變頻器具有保護(hù)功能，因也大幅度延長了系統(tǒng)的使用壽命。

三、結(jié)論

綜上所述，隨著我國能源緊缺現(xiàn)狀的不斷加劇，我們必須在各個領(lǐng)域加大節(jié)能減排工作的實(shí)施力度，特別是我國工業(yè)領(lǐng)域一直是能源大戶，因此說節(jié)能減排工作勢在必行。變頻技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)在很多行業(yè)中起到了良好的節(jié)電效果（例如：石化、鋼鐵、建筑等），因此我們要加大推廣力度，使其更好地為我國的可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。在應(yīng)用變頻技術(shù)的過程中，我們也不能盲目使用，要有針對性的開展使用。我國的變頻技術(shù)起步比較晚，雖然借鑒了西方發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)技術(shù)，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了趕超，但是我們?nèi)耘f需要加大技術(shù)研發(fā)力度，促進(jìn)我國的變頻技術(shù)不斷向前發(fā)展。