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節(jié)能節(jié)電
變頻技術(shù)的風(fēng)機(jī)與泵類如何節(jié)能應(yīng)用
在企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)泵類和風(fēng)機(jī)設(shè)備的應(yīng)用非常廣泛，而這類設(shè)備的電能消耗非常大，其耗能占企業(yè)總耗能比重很大。當(dāng)前，我國(guó)正深化市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制改革，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)已可以用“慘烈”這個(gè)詞來(lái)形容，因此，企業(yè)為了增強(qiáng)自身的競(jìng)爭(zhēng)力，必須優(yōu)化生產(chǎn)技術(shù)和工藝，在生產(chǎn)過(guò)程中的節(jié)能能耗，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力，提高經(jīng)濟(jì)效益。
中科宇杰從事節(jié)能節(jié)電領(lǐng)域數(shù)十載，為眾多能耗企業(yè)做過(guò)節(jié)能改造，是節(jié)能節(jié)電領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。下面一起來(lái)看下變頻調(diào)速技術(shù)的風(fēng)機(jī)與泵類如何節(jié)能的：
1、變頻器的作用
在實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制中經(jīng)常會(huì)用到的設(shè)備是變頻器，該設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)控制的方式是改變電源輸出的頻率。在企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，必須追求對(duì)電機(jī)的更好控制，而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電機(jī)的更好控制，就必須使用變頻器，通過(guò)該設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)被控交流電機(jī)的過(guò)電流電壓保護(hù)、過(guò)載保護(hù)以及變頻調(diào)速，同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的電能綜合利用率以及工作效率也由變頻器來(lái)負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)。
2、不同種類下的變頻器
(1) 開(kāi)關(guān)方式不同下的變頻器分類
開(kāi)關(guān)不同，則變頻器的種類也不同，按照開(kāi)關(guān)分類，變頻器可分為四種：第一，SPWM控制變頻器;第二，PAM控制變頻器;第三，SVPWM控制變頻器;第四，PWM變頻器。在這四種不同類型的變頻器中，PAM控制是脈沖幅度調(diào)制，它通過(guò)改變脈沖列脈沖的幅度，實(shí)現(xiàn)對(duì)波形和輸出量值的調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)變頻器的變頻功能;和PAM控制不同，PWM控制是脈沖寬度調(diào)制控制，也就是在調(diào)節(jié)波形和輸出量時(shí)，它能用改變脈沖的寬度的方式，從而實(shí)現(xiàn)變頻器的變頻功能;在PWM的基礎(chǔ)上，改變調(diào)制脈沖后便是SPWM控制，為了做到正弦波輸出，需要遵循正弦規(guī)律，排列出適當(dāng)?shù)拿}沖寬度來(lái)過(guò)濾并輸出波形，經(jīng)常在生產(chǎn)中運(yùn)用到支流交流逆變器;而SVPWM控制則是空間矢量脈寬調(diào)制，作為PWM技術(shù)調(diào)制的一種方法，將PWM插入電機(jī)三相定子繞組中，促進(jìn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在定子中的產(chǎn)生，從而帶動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。
(2) 按照工作原理對(duì)變頻器進(jìn)行分類
按照工作原理進(jìn)行分裂，變頻器可以分為三種：第一種是矢量控制變頻器，第二種是V/f控制變頻器，第三種是轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器。V/f控制變頻器可以頻率與輸出電壓成正相關(guān)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)磁通的一致性，有效地避免了弱磁和、磁飽和問(wèn)題的產(chǎn)生;所謂轉(zhuǎn)差調(diào)速就是在調(diào)速時(shí)采用改變異步電動(dòng)機(jī)滑差的方式，速度決定滑差要求，通過(guò)轉(zhuǎn)差頻率控制技術(shù)，在一定程度上能夠?qū)ο到y(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和靜態(tài)性能進(jìn)行改善;矢量控制變頻器最主要的一個(gè)特點(diǎn)就是直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制，按照矢量變化的方法分解異步電動(dòng)機(jī)定子繞組電流，可以實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)電流分量。
3、風(fēng)機(jī)、泵類變頻節(jié)能的工作原理分析
風(fēng)機(jī)、泵類變頻要實(shí)現(xiàn)節(jié)能，有兩種途徑：一種是軟啟動(dòng)節(jié)能，一種是變頻節(jié)能。筆者下面具體介紹這兩種節(jié)能方式的節(jié)能原理：
(1)關(guān)于軟啟動(dòng)節(jié)能
由于電機(jī)為Y/D啟動(dòng)或者是直接啟動(dòng)，額定電流的4～7倍就是啟動(dòng)電流，這樣就會(huì)對(duì)供電電網(wǎng)和機(jī)電設(shè)備產(chǎn)生巨大的沖擊，如果對(duì)供電容量要求很高，在啟動(dòng)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生很大的損害性，比如閥門(mén)和擋板遭到電流和震動(dòng)的損害，從而縮短設(shè)備的使用壽命等。安裝變頻節(jié)能裝置以后，變頻器的軟啟動(dòng)功能能夠?qū)㈤_(kāi)始時(shí)的啟動(dòng)電流自動(dòng)調(diào)節(jié)為0，這樣就不用擔(dān)心產(chǎn)生的電流會(huì)超過(guò)額定電流，在一定程度上減輕了對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊，起到了延長(zhǎng)閥門(mén)和設(shè)備使用壽命的作用，從而可以節(jié)省變頻器維護(hù)的相關(guān)費(fèi)用。
(2)關(guān)于變頻節(jié)能
流體力學(xué)上有一個(gè)公式，即P=H×Q，專業(yè)人士都知道，P、H和Q三者之間是存在一定的關(guān)系的，且都是正比例關(guān)系，只是大小有所不同。如果水泵的效率是一個(gè)固定值，那么，當(dāng)降低調(diào)節(jié)流量時(shí)，轉(zhuǎn)速N也會(huì)跟著下降，而輸出功率P也會(huì)跟著下降，且是立方關(guān)系的下降。這也就是說(shuō)，水泵的轉(zhuǎn)速與水泵電機(jī)的耗電率是立方關(guān)系。
4、變頻調(diào)速與風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)能
(1) 調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)、水泵流量的方法
調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)、水泵流量的方法多種多樣，每種方法各具優(yōu)點(diǎn)，有三種是經(jīng)常用到的：
a、交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速;
b、在對(duì)水泵、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，采用電磁轉(zhuǎn)差離合器的方式，但是電動(dòng)機(jī)在這種情況下的運(yùn)轉(zhuǎn)是恒速的;
c、在調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)擋板時(shí)，如果采用傳統(tǒng)的機(jī)械方法，則可使實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵、導(dǎo)流器的閥門(mén)開(kāi)啟度的調(diào)節(jié)。在節(jié)電率百分比相同的情況下，裝機(jī)容量和電節(jié)能會(huì)變成最大值，因此，在生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)廣泛應(yīng)用高壓變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)，而把變頻調(diào)速應(yīng)用到大容量壓縮機(jī)、水泵和風(fēng)機(jī)上，以達(dá)到節(jié)能的目的。
(2) 變頻調(diào)速在風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)能中的應(yīng)用
將流體理論作為基本的出發(fā)點(diǎn)，可以用三次方函數(shù)來(lái)表示離心式風(fēng)機(jī)、水泵的軸功率和轉(zhuǎn)速的關(guān)系。在研究中表明，滑差后液力調(diào)速的效率會(huì)隨著調(diào)速方案效率的變化而降低，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降為50%時(shí)，變頻調(diào)速器會(huì)呈現(xiàn)出較高的效率，這樣一來(lái)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)一切基本沒(méi)有發(fā)生任何變化。所以變頻調(diào)速是所有調(diào)速方案中節(jié)能效果最好的。用一個(gè)實(shí)際例子來(lái)說(shuō)明，同一臺(tái)水泵、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速流量和軸功率都為100%時(shí)，將轉(zhuǎn)速流量調(diào)到50%，軸功率也會(huì)降到50%。但如果滑差調(diào)到50%，則只需從電網(wǎng)中吸入25%左右的功率;假如通過(guò)變頻的方式，將流量降到50%，則只需從電網(wǎng)中吸入10%左右的功率。因此，我們不難發(fā)現(xiàn)，變頻調(diào)速具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。
5、變頻調(diào)速與環(huán)境保護(hù)
在企業(yè)電能總消耗中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)耗能占很大比例。我們有理由相信，天然氣、燃煤、石油等燃料的枯竭，很大程度上要?dú)w咎于過(guò)度的電力消耗。二氧化氮和二氧化碳的過(guò)量排放，會(huì)造成嚴(yán)重的空氣污染，會(huì)對(duì)大氣臭氧層造成無(wú)法修補(bǔ)的嚴(yán)重破壞，對(duì)人類的生活造成極為不利的影響。當(dāng)前，環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重，已經(jīng)影響到了人們的日常生活，但隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高，越來(lái)越多的人開(kāi)始關(guān)注環(huán)境問(wèn)題，并積極投身到環(huán)境保護(hù)中來(lái)。因此，在企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，企業(yè)理應(yīng)廣泛采用變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)，這樣不僅有效地節(jié)約了能源，還減少了污染的排放，起到了保護(hù)環(huán)境的作用。
綜上所述，泵類、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的節(jié)能運(yùn)行通過(guò)變頻調(diào)速技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，受到國(guó)家和政府的普遍重視。通過(guò)實(shí)踐表明，在泵類和風(fēng)機(jī)設(shè)備驅(qū)動(dòng)控制中運(yùn)用變頻器能夠收到明顯的節(jié)能效果，是一種可廣泛采用的調(diào)速控制方式。變頻調(diào)速技術(shù)有許多優(yōu)點(diǎn)，不僅能夠提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，而且能夠最大限度滿足企業(yè)對(duì)于高效率生產(chǎn)的需求。同時(shí)，它還可以切實(shí)減少設(shè)備的養(yǎng)護(hù)和維修費(fèi)用，有效延長(zhǎng)其壽命，可謂一舉多得。在國(guó)內(nèi)外，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)并將持續(xù)受到人們的關(guān)注，在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，其也必會(huì)發(fā)揮重要作用。