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        試述電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)及應(yīng)用

        2019-10-21 04:29:31楊文宏
        名城繪 2019年4期
        關(guān)鍵詞:風(fēng)機(jī)

        楊文宏

        摘要:為貫徹落實(shí)國務(wù)院提出的“節(jié)能減排”的重要指示,財(cái)政部、國家發(fā)展改革委將組織開展高效電機(jī)推廣,將電機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能問題放在很重要的位置,變頻電機(jī)控制節(jié)能也有了廣闊的發(fā)展空間。目前我國電力能源利用效率較低、消耗高、浪費(fèi)大,電力供應(yīng)形勢嚴(yán)峻,發(fā)展變頻節(jié)能電機(jī)勢在必行。

        關(guān)鍵詞:交流電機(jī);風(fēng)機(jī);變頻控制

        一、電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)的特點(diǎn)和適用范圍

        1.1電機(jī)變頻控制技術(shù)的特點(diǎn)

        電機(jī)變頻控制技術(shù)的主要特點(diǎn)是能夠有效控制電路,并且其使用過程中能夠產(chǎn)生較小的成本,再加上其制作機(jī)械硬度剛好,在傳遞的過程中平滑低速,已經(jīng)得到社會中各個行業(yè)的認(rèn)可。但是其中也存在一定的弊端,變頻電機(jī)系統(tǒng)性能不高,轉(zhuǎn)矩利用率不高,穩(wěn)定性會因?yàn)槎ㄗ与娮韬湍孀兤魉廊バ?yīng)的存在變差的特點(diǎn)。

        1.2電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)的適用范圍

        電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)被廣泛應(yīng)用于多個行業(yè),例如:電力企業(yè)、鋼鐵行業(yè)、化工行業(yè)等,社會中的這些行業(yè)主要是利用電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)來降低生產(chǎn)中的成本,提高企業(yè)生產(chǎn)效率,減少勞動力的使用,從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)適用范圍廣泛,但是其中對客觀條件的要求較高。例如,通過轉(zhuǎn)變工程施工狀況參數(shù)來提高電能的利用率,從而將企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提高。在節(jié)約電能方面主要采用的是將工程運(yùn)行參數(shù)中存在不合理的參數(shù)去除。在降低頻率方面主要與以下幾點(diǎn)有關(guān):(1)電機(jī)的負(fù)載率。通過降低電機(jī)的負(fù)載率來提高電能的使用率。(2)最初運(yùn)行工況參數(shù)值的合理程度。其主要體現(xiàn)在電機(jī)的流量和轉(zhuǎn)速等因素,當(dāng)這些因素值越大時,就會節(jié)省越多的電能,反之則節(jié)約電能量越少。(3)最初的調(diào)整方式和調(diào)速方式。其主要體現(xiàn)在調(diào)整方式方面,其中調(diào)整方式主要是采用進(jìn)出口閥門的方式和變頻的方式,如果采用進(jìn)出口閥門的方式則會加大電能的浪費(fèi)程度;如果使用變頻調(diào)速的方式,除了能夠減少人工勞動力之外還能夠保障電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行,節(jié)約電能。傳統(tǒng)的滑差電機(jī)方式不僅電能浪費(fèi)情況嚴(yán)重,其生產(chǎn)效率低下,它與變頻電機(jī)控制技術(shù)是無法比擬的。(4)電機(jī)本身采用的工作方式。電機(jī)自身的工作方式?jīng)Q定其電能的消耗程度,因此,企業(yè)必須結(jié)合自身實(shí)際情況來選擇電機(jī)運(yùn)作方式,用最適合的運(yùn)作方式來達(dá)到最佳的節(jié)能狀態(tài)。

        二、電機(jī)變頻控制的節(jié)能方式分析

        2.1電機(jī)的變頻節(jié)能

        由于電流和現(xiàn)實(shí)生活中的水流存在很多的相似之處,所以可以借用水流的研究來研究電流。流體力學(xué)告訴我們,功率是與流量和壓力時成正比的,而流量又與轉(zhuǎn)速一次方成正比,而壓力與轉(zhuǎn)速的平方是正比關(guān)系,由此可得它與轉(zhuǎn)速的三次方存在著正比的關(guān)系。假定水泵效率不變的情況下,要想降低流量的話,那么就要將轉(zhuǎn)速降下來,那么輸出功率也就是三次方的關(guān)系下降。像水泵電機(jī)的功率是55瓦,如果轉(zhuǎn)速只有原來的80%的話,它的耗電量就只有28.16瓦,可以將近省48.8%的電,而如果轉(zhuǎn)速變成了原來的50%的話,耗電量竟然降到了6875瓦,實(shí)現(xiàn)省電87.5%,節(jié)電效果明顯。

        2.2功率因數(shù)的降低帶來的補(bǔ)償節(jié)能

        無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱,更主要的是功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低,大量的無功電能消耗在線路當(dāng)中,設(shè)備使用效率低下,浪費(fèi)嚴(yán)重,由公式P=S*COS,Q=S*SIN,其中S一視在功率,P一有功功率,Q一無功功率,COS一功率因數(shù),可知COSe越大,有功功率P越大,普通水泵電機(jī)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,COSd1,從而減少了無功損耗,增加了電網(wǎng)的有功功率。

        2.3電機(jī)啟動中變頻器的軟啟動節(jié)能功用

        由于電機(jī)為直接啟動或Y/D啟動,啟動電流等于(4—7)倍額定電流,這樣會對機(jī)電設(shè)備和供電電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊,而且還會對電網(wǎng)容量要求過高,啟動時產(chǎn)生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大,對設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后,利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始,最大值也不超過額定電流,減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求,延長了設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。

        三、電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

        3.1變頻電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展

        目前,大多數(shù)使用V/F控制系統(tǒng)運(yùn)用在變頻電機(jī)上,主要是因?yàn)樵撓到y(tǒng)有結(jié)構(gòu)簡單和成本低的特點(diǎn)優(yōu)勢,適用于風(fēng)機(jī)這類比較大型但對調(diào)速系統(tǒng)性能不算高的電機(jī)上面。變頻電機(jī)雖然能夠滿足一般平滑低速需求,但是,它的動態(tài)和靜態(tài)的性能是還是有限的。由于矢量控制的引入,變頻電機(jī)控制技術(shù)在高性能場合開始運(yùn)用。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展和數(shù)字控制技術(shù)的普及,矢量控制技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)展開來,從高性能領(lǐng)域到通用領(lǐng)域,增加了矢量控制技術(shù)的應(yīng)用范圍。

        3.2變頻電機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用

        變頻電機(jī)的控制節(jié)能技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛,可以有效達(dá)到調(diào)速節(jié)能、過流、過壓、過載保護(hù)等多種功能。例如變頻調(diào)速技術(shù)在工藝風(fēng)機(jī)節(jié)能中的應(yīng)用,玻璃生產(chǎn)廠在生產(chǎn)鋼化玻璃的時候,工人需要將普通玻璃經(jīng)過鋼化爐處理后形成鋼化玻璃。通常,鋼化爐由熱爐、冷卻段和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)三部分構(gòu)成。傳統(tǒng)的電機(jī)調(diào)節(jié)方法是由操作工人阻擋風(fēng)機(jī)入口的面積,工人需要根據(jù)要加工玻璃的厚度設(shè)定輸入風(fēng)門的面積大小,降低風(fēng)機(jī)量的減小,從而減少風(fēng)量。此過程屬于純?nèi)斯ぴO(shè)定和操作,難免存在誤差。采用變頻電機(jī)技術(shù)之后,操作工人只需要根據(jù)要加工玻璃的厚度,設(shè)定電機(jī)變頻器的輸出頻率,降低了誤差,提高了玻璃鋼化過程的效率和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,同時還能達(dá)到節(jié)能的目的。電機(jī)變頻技術(shù)在中央空調(diào)系統(tǒng)中也得到了廣泛運(yùn)用,有效減少溫室氣體的排放量。

        四、結(jié)束語

        變頻電機(jī)在空調(diào)風(fēng)機(jī)和泵類電機(jī)拖動中表現(xiàn)出了其節(jié)能、安全易控、無級平滑調(diào)速、高精度控制等顯著特點(diǎn)。隨著我國對節(jié)能環(huán)保投入的不斷增加,電機(jī)的變頻控制將會得到更好的發(fā)展。

        參考文獻(xiàn):

        [1]湯鳳佩.注水電機(jī)變頻控制時的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2012(02):15-17.

        [2]許蔡輝,麥智煒,王碧瀅.電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)和運(yùn)用探析[J].家用電器,2017(1):34-35.

        [3]陳高明.論電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)和運(yùn)用[J].山東工業(yè)技術(shù),2016(1):192.

        (作者單位:河北華熱工程設(shè)計(jì)有限公司)

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