变频节能篇1
关键词：变频调速技术节水节能城乡供水农业灌溉自动控制装置
1立项背景及技术创新点
水资源及能源紧缺是制约我国经济发展的重要因素，节水节能是我国社会经济持续发展的基本国策.美国从20世纪90年代将变频节水节能技术应用于平移式、轴转动式喷灌机及管道灌溉等系统，经测试其节能率为39％～56％，节水率为15％～30％，既稳定了管网压力，提高了灌溉质量，又节水节能，便于自动化管理，但其价格昂贵.当时，在我国城乡供水及水泵抽灌系统中，水泵一旦开始工作，电机便以额定转速运行，并以额定出水量供水，当用水量减少或在用水低谷时，管网压力过高，水龙头（或喷头）和输水管道往往被损坏，使水白白流掉，电能白白耗掉；有些系统通过阀门控制出水量，来减少供水管网压力升高，这样也造成电能与水资源的浪费.
“九五”期间，我国在工业上将交流变频调速技术列为新技术推广项目，但当时水利行业在灌溉方面未应用.为改善上述资源浪费状况，生产出价格低廉，农业能够接受的变频节水节能控制装置，水利部西北水利科学研究所承担了水利部“948”计划项目“变频节水节能技术”，本项目的关键技术为交流变频调速技术.1998年12月，我们引进了德国的8210和8220系列变频器标准规范、技术指标、性能参数检测方法和部分样机.交流变频技术大致可分为直—交变频与交—交变频两种，我们引进的为直—交变频技术，即通常所见的变频器大多采用的变频技术.我们的技术路线是引进关键技术，并对其消化吸收，在此基础上，开发技术，研制并生产变频节水节能产品，并重点进行推广应用.
该项技术引进后，我们对进口样机的性能参数进行了全面测量和记录，在消化吸收的基础上研制开发出了四个系列的变频调速节水节能装置，这些变频节水节能产品除了变频调速器和pLC外，其他已全部国产化.本文介绍CX-B系列变频恒压供水自动控制装置和CX-D系列变频恒压节水灌溉自动控制装置.
本项目的技术创新点：（1）把交流变频调速技术应用于城乡供水及农业灌溉中，达到节水节能效果；（2）根据项目需要，自己研制出水位显示控制器，提高自动化程度；（3）根据实际需要，研制出多段压力设置转换电路，适应农业多种灌溉方式；（4）将变频调速技术、可编程序控制技术、水位显示控制技术、压力传感技术等进行了集成.
2变频调速的基本原理
交流异步电动机的转子转速n可以用下式表示
式中f——定子供电电源的频率；
p——电动机的极对数；
s——异步电动机的转差率.
由式（1）可见，当平滑地改变异步电动机的供电频率f时，即可改变电动机转子的转速n..
根据水泵的相似原理
式中的Q、H、p、n分别为水泵的流量、扬程、轴功率和转速.
由式（2）、式（3）、式（4）可知，基于转速控制比基于流量控制可以大幅度降低轴功率.
3CX-B系列变频恒压供水自动控制装置
3.1基本构成
整个恒压供水系统由CX-B系列变频恒压供水自动控制装置与水泵电机组合而成（见图1）.该装置由变频器（内含piD调节器）、可编程时控开关、可编程控制器（pLC）、水位显示控制器、远传压力表、水位传感器及相关电气控制部件构成，是一种具有变频调速和全自动闭环控制功能的机电一体化智能设备（见图2），它可同时对一台或多台三相380V，50Hz的水泵电机进行自动控制.
图1变频恒压供水系统组成
图2变频恒压供水自动控制装置结构原理框图
3.2工作原理
CX-B系列变频恒压供水自动控制装置以变频方式工作时，水泵电机以软启动方式启动后开始运转，由远传压力表检测供水管网实际压力，管网实际压力与设定压力经过比较后输出偏差信号，由偏差信号控制调整变频器输出的电源频率，改变水泵转速，使管网压力不断向设定压力趋近.这个闭环控制系统通过不断检测、不断调整的反复过程实现管网压力恒定，从而使水泵根据需水量自动调节供水量，达到节能节水的目的.
pLC的主要控制作用：（1）控制多台水泵（包括备用泵）循环软启动，周期性地以变频方式工作；（2）控制备用泵的自动启动.当第一台水泵电机以变频方式运行，并达到额定功率（即变频器输出电源频率达到50H），而供水管网压力未达到设定压力时，第二台水泵电机会自动启动，并以工频方式运行，这时若管网压力仍不能达到设定压力时，第三台水泵电机会自动启动，第一台水泵仍以变频方式运行，达到保持管网恒压的目的，投入运行的水泵数量由装置根据管网压力自动控制.
水位显示控制器设有上、中、下3个水位控制限，当池水位从上限降到中限位置时，控制器输出补水泵启动信号，使补水泵向池内补水，补至上限时，控制器输出补水泵停机信号，停止补水；当池水位降到下限时，控制器输出取水泵停机信号，使取水泵停止取水，待水位上升到中限后，控制器使取水泵自动启动，恢复取水.
3.3控制功能
CX-B系列变频恒压供水自动控制装置具有以下控制功能：（1）设有手动/自动切换电路，当切换至自动位置时，系统可根据出口压力变化，自动调节变频泵的转速和自动启动、停止备用泵，以维持出口压力恒定，当变频控制电路出现故障时，可切换至手动位置，使水泵直接在工频下运行，保证正常供水；（2）能够在1d内设置1～9个供水时间段，一周内各天的供水时间可以不同；（3）用pLC控制水泵（包括备用泵）全循环软启动，周期性地自动交换使用，以期水泵寿命基本一致；（4）地下蓄水池缺水后取水泵自动停机保护，补水泵自动开机补水，蓄满水后补水泵自动停机，蓄水池水位以数字显示；（5）故障显示及报警，具有缺相、短路、过热、过载、过压、欠压、漏电、瞬时断电保护等电气保护功能.
4CX-D系列变频恒压节水灌溉自动控制装置
4.1基本构成
整个恒压供水系统由CX-D系列变频恒压节水灌溉自动控制装置与水泵电机组合而成（见图1）.一些节水灌溉基地设计有喷灌、微喷灌、滴灌等多种灌溉方式，不同的灌溉方式所需的工作压力不同.为使同一供水管网能为不同灌溉方式提供不同的工作压力，在CX-B系列变频恒压控制装置的基础上增加了多段压力设置转换电路，它可同时对一台或多台三相水泵电机进行自动控制（见图3）.
图3变频恒压节水灌溉自动控制装置结构原理框图
4.2工作原理
CX-D系列变频恒压节水灌溉自动控制装置除多段压力设置转换电路外，其他部分的工作原理与CX-B系列变频恒压供水自动控制装置相同.多段压力设置转换电路中设计了对应于喷灌、微喷灌、滴灌及管道灌溉4个压力档位，在进行灌溉时，pLC按灌溉方式输出对应的控制信号，压力设置转换电路自动转换到相应压力档位，该装置就在这一设定压力下以恒压供水，实现节水灌溉.
4.3控制功能
除具有CX-B系列变频恒压供水自动控制装置的功能外，还具有压力转换功能.
5加强变频节水节能技术的应用和推广
引进先进技术主要的目的在于推广应用，把变频调速技术应用于水利行业及农业，实现了节能节水.几年来，通过向社会积极宣传变频节水节能技术的优越性，这一技术已逐步被水利行业及农业所接受.
在城乡供水方面，我们已经推广应用变频恒压供水自控装置12套，根据对其中四套装置运行数据的统计计算可知，可节约电能25％～50％，节水3％～10％.各台装置的节能率和节水率差异较大，其主要原因是各装置的运行环境差异较大，用水高峰与低谷流量差值大的装置节能率高，用水高峰与低谷流量差值小的装置节能率低；供水管路完好率高的系统使用该装置后，节水效果不显著，供水管路完好率低的系统使用该装置后，节水效果显著（由于恒压供水，减少了管网高压所产生的漏水）.实践证明，使用变频恒压供水自控装置，不但能够节水节能，而且提高了供水质量，保证了供水管网的安全运行.
变频节能篇2
关键词：变频节能技术；煤矿；机电设备；探讨
伴随经济的不断进步，煤矿行业也在飞速发展，变频节能技术在煤矿机电设备中的应用越来越广泛。在某种程度上可有效降低电量消耗并实现节能减排的目的[1]。本文主要对变频节能技术在煤矿机电设备应用进行了深入探讨，为更好地促进煤矿行业的发展打下基础。
1变频节能技术简介
变频节能技术指的是通过半导体元件通断的作用改变电源电流的工作频率，进而达到降低能量消耗的目的。在变频节能技术中，变频器是其核心设备，主要组成部分有电源板、键盘、控制的面板及电极电容等。在电动机上安装变频器，在满足了输出的要求后，有效降低了能源消耗，实现了节能减排的目的。当电动机上没有安装变频器时，其电流频率没有办法改变，任意工作状态下，都会以额定电压开展工作，这样就很难满足不同工作状态下的能量要求，同时也造成了能量极大的浪费。
2煤矿机电设备应用过程中存在的问题
a)在很多煤矿企业中，煤矿机电设备在选型方面普遍存在大马拉着小车的情况，存在很严重的电能浪费，普遍没有很高的运行效率。煤矿企业的电耗非常大，压气、通风、排水及提升等设备耗电量大约占总体能耗的1/3，约占煤矿用电量的30%。若选用阀门或挡风板，在调节过程中电能浪费很大，若选用变频技术进行调节，可节省20%～50%，其经济效益显而易见。开元矿业公司在没有应用变频节能技术之前，1个月的用电能总量达到了35714.6kw•h，实际用电量26027.5kw•h，有效用电效率仅72.8%，电能很大一部分没有得到有效利用[2]；b)煤矿机电设备的电机负荷普遍比较大，启动起来电流很大、时间也很长，这严重影响了设备绝缘强度，很容易将大功率电动机烧毁，电网的可靠运行受到威胁。矿井机电设备在冷启动时相对较困难，很容易产生机械方面的损伤，这不但使设备维修成本增加，还极大地冲击了电网安全。另外控制的工艺比较单一，自动化程度偏低且实时性也很差；c)故障方面的问题。制约煤矿机电设备功能发挥非常关键的因素就是故障方面的问题。现在社会发展迅速，对煤炭需求很高，所以一般煤矿机电设备全天24h都在工作，这种情况下，机电设备如果不能合理维护，很容易出现故障问题，造成设备损坏。现场采煤设备主要是采煤机和掘进机等设备，这种高强度作业比普通作业更容易出现设备故障，故障一旦出现，不但采煤功能降低，消耗的电量也急剧增加，增加2倍～3倍的电量很正常[2]。
3变频技术在煤矿机电设备中的具体应用
a)变频技术在水泵方面的具体应用。对煤矿生产起到非常重要控制作用的条件之一是水，所以对水泵流量进行调节非常关键。以往在对水的流量进行调节时，采用的就是对阀门开度进行调节，采用这个方法时，电机将一直控制在恒速状态，所消耗电量非常大，也花费了大量钱财。若选用变频技术对水泵进行调节，可将水泵调速性能大大提升，节能效果也得到很大的改善，工艺及流程也更加安全可靠[3]；b)在供风系统方面的具体应用。在煤矿井下进行作业时，对空气进行压缩时需用到空气压缩机，压缩机连续不断运转的情况下将消耗大量电能。通过应用变频技术可有效地将电能的消耗予以降低。当在对变频器进行使用时，形成了调解的回路，可有效地对恒压进行控制，使气压保持在一个不变的数值上，极大地改变了电源质量。压缩机经过变频技术的改造，极大地节省电能的损耗，假若使用半年以上，将能省出来一个变频器的成本；c)在运输系统方面的具体应用。在矿井的提升机上应用变频器可将电阻取消，提升机调速运行时可节约不少电阻热损耗。在很短的时间里，发动机在进行发电时，变频调控可把电能能耗的情况给电网及时反馈过去，运作的人员可很快地将运行的实际情况掌握住。同时，将变频器放在设备内部后，可将设备维修工作大大减少，维修费用也相应减少，会有很明显的节能减排效果。此外，变频技术还可有效地对皮带输送机进行控制，将空载或轻载所造成电能的浪费有效避免。变频器在安装后，可有效地对皮带输送机所产生的热量损耗进行控制，将电气系统冲击的问题有效解决[3]。
4变频技术在煤矿机电设备应用中节能探讨
电气控制系统非常核心的支撑就是变频技术，为了达到节约能源、降低损耗的目的，就需对电动机的运转速率进行调节。由于煤矿机电设备在运转时，需借助电动机进行运作，所以最大耗电部分就是电动机。变频技术通过对煤矿机电设备的电气部分进行节能控制，使电能损耗量降低，可将电能资源进行最优配置。变频技术在煤矿机电设备应用中节能技术主要表现在以下几个方面：a)在启动方面的节能。电机不正常（非额定转速）启动会严重冲击采煤区电网，需有很高的电网容量，在启动过程中会产生大的震动和很大的电流，这些都会很大程度上毁坏阀门及挡板，致使管路及设备使用寿命大幅度降低。若使用了变频的节能装置，变频软启动功能可将电流从零开始启动，最大也不会超过额定电流，这样就可有效减轻电网冲击力，同时也可将供电方面的容量要求予以减轻。变频节能装置有效地将阀门及设备使用的寿命延长，将设备维护的费用降低[2]；b)功率方面的节能。无功功率一方面使设备发热及线损增加，另一方面降低的功率因数将造成电网的有功功率降低，在线路中消耗了大量无功电能，致使煤矿机电设备使用效率变得低下，在现场的实际操作过程中，浪费了很多电能。当选用了变频装置后，其内部滤波电容发挥了巨大作用，使无功损耗大大减少，如图1所示，使采煤区配电工作有功功率增加，煤矿机电设备电能的消耗在均衡状态中维持，使节能降耗得以实现[4]；图1采煤机的变频控制c)在变频方面的节能。在满负荷状态下，电机不能运行时，动力的驱动要求达到后，多余力矩使消耗的有功功率增加，致使电能极大地浪费。传统的像泵类和风机这种类型的设备是通过对出口或入口的阀门或挡板开度进行调节来对给水量及给风量进行调节，这样输入的功率是很大的。当变频技术使用时，若要求将流量减少，可将风机或泵的转速降低以达到要求，这就在局部上减少了电能损耗，也达到了整套设备节能降耗的目的。
5结语
现代社会突飞猛进的发展势头为变频技术的应用打下了基础，主要对变频技术的具体应用及节能控制方面的应用进行了深入探讨，因其具有诸多控制能耗的优势受到了广泛推广及应用。变频技术的引进，极大地促进了煤炭企业的发展，节能控制的应用不但降低了电耗还促进了经济效益的提升。煤炭企业应不断地对机电设备进行更新，最大化促进企业快速向前发展。
作者:武鹏飞单位:阳煤集团寿阳开元矿业有限责任公司
参考文献：
［1］刘学辉.变频技术在煤矿的应用及节能效果研究［J］.无线互联科技，2014(5)：194.
［2］赵旭.变频调节技术在煤矿机械节能改造中的应用［J］.山东煤炭科技，2013(1)：248-249.
变频节能篇3
论文关键词：流量,转速,变频,节能
伴随着我国改革开放的深入和经济的快速增长，能源短缺的问题日益显著。作为一个用电大户，提水泵站的节能显的尤为重要。以东江泵站为例，一小时仅四台电机所消耗的电能就达到4600度，而提水泵站用电的量与水泵的出水流量有着直接的关系。因此，在泵站流量不需求全负荷时，变频调节转速来改变流量在整个泵站的节能中起到至关重要的作用。本文将从水泵供水功率、供水效率以及电机的效率等几个方面来探讨变频与水泵的节能问题。
2、水泵站供水系统工作点的确定
2.1工作点
扬程特性曲线和管阻特性曲线的交点，称为供水系统的工作点，如图1中的a点所示。在这一点：供水系统即满足了扬程特性①，也符合了管阻特性②。供水系统处于平衡状态，系统稳定运行。
如阀门开度为100%、转速也为100%（与额定转速之比），则系统处于额定状态，这时的工作点称为额定工作点，或自然工作点。
2.2供水功率
供水系统向用户供水时所消耗的功率pG(kw)称为供水功率，供水功率与流量Q和扬程Ht的乘积成正比，即：
pG=Cp·Ht·Q（1-1）
式中：Cp—比例常数。
图1供水系统的工作点
Fig.1workingpointofwatersupplysystem
由上图可以看出：供水系统的额定功率与面积oDaG成正比
3、水泵的节能原理
在提水泵站中，最根本的控制对象就是流量。因此，提到节能问题，必须从考察调节流量的方法入手。常见的方法有阀门控制法和转速控制法两种，下文以这两种常见的方法作为比较来探讨变频在水泵节能方面的优势。
3.1阀门控制法
此种方法通过关小或开大阀门来调节流量，而转速保持不变（通常为额定转速）。阀门控制法的实质是：水泵本身的供水能力不变，而是通过改变输水管路中的阻力大小来改变供水的能力（反映为供水流量），以适应拥护对流量的需求。这时，管路特性将随着阀门开度的改变而改变，但扬程特性不改变。由图2所示，设用户所许流量Qa减少为QB，当通过关小闸门来实现时，管阻特性将改变为曲线③，而扬程特性则仍为曲线①，故供水系统的工作点由a点移至B点。这时：流量减少了，但扬程却从Hta增大为HtB；由式二可知，供水功率pG与面积oeBF成正比。
3.2转速控制法
即通过改变水泵的转速来调节流量，而阀门的开度则保持不变（通常为最大开度）。转速控制法的实质是通过改变水泵的全扬程来适应用户对流量的需求。当水泵的转速改变时，扬程特性将随之改变，而管阻特性则不变化。仍以用户所需流量从Qa减小为QB为例，当转速下降时，扬程特性下降为曲线④，管路特性则仍为曲线②，故工作点移至C点。可见：在流量减小为QB的同时，扬程减小为HtC；供水功率pG与面积oeCH成正比。
两种调控的对比可由图2表示：
图2调节流量的方法比较
Fig.2thecomparisionofflowregulationmethods
4、转速控制法节能的几个方面
4.1供水功率的比较
比较上述两种调节流量的方法，可以看出：在所需流量小于额定流量的情况下，转速控制时的扬程比阀门控制时的小得多，所以转速控制方式所需的供水功率也比阀门控制方式小得多。两者之差p便是转速控制方式节约的供水功率，它与面积HCBF（图2中的阴影部分）成正比。
4.2从水泵的工作效率比较
图3水泵的效率曲线
Fig.3efficiencycurveofpump
水泵工作效率相对值（2-2）
式中：
、、—效率、流量和转速的相对值（即实际值与额定值之比的百分数）；
、—常数，由制造厂家提供。
与之间，通常遵循如下规律：—=1
式二表明，水泵的工作效率主要取决于流量与转速之比。由式二可知，当通过关小阀门来减小流量时，由于转速不变，=1，比值/=，其效率曲线如图三中的曲线①所示。当流量=60%时，其效率将降至B点。可见，随着流量的减小，水泵的工作效率降低十分显著。而在转速控制方式下，由于在阀门开度不变的情况下，流量和转速是成正比的，比值/不变。其效率曲线因转速而变化，在60%时的效率曲线如图中的曲线②所示。当流量=60%时，效率由C点决定，它和=100%时的效率（a点）是相等的。就是说采用转速控制方式时，水泵的工作效率总是处于最佳状态。
5．由电动机的效率看节能
水泵在出厂时，由于：
（1）对用户的管路情况无法预测；
（2）管阻特性难以准确计算；
（3）必须对用户的需求留有足够的余地
因此，在决定额定扬程和额定流量时，通常裕量较大，所以电动机的裕量也较大。所以，在实际的运行过程中，即使在用水量高峰时期，电动机也常常不处于满载状态，其效率和功率因数都较低。
用了变频控制方式后，可将排水阀完全打开并适当降低转速。由于电动机在低频运行时，变频器的输出电压也将下降，从而提高了电动机的工作效率。
图4水泵的轴功率曲线
Fig.4shastpowercurveofpump
综合起来，水泵的轴功率与流量间的关系如图4所示。图中，曲线①是调节阀开度时的功率曲线，当流量=60%时，所消耗的功率由B点决定；曲线②是调节转速时的功率曲线，当=60%时，所消耗的功率由C点决定。由图可知，与调节阀门开度相比，调节转速时所节约的能量是相当可观的。
6．参考文献
[1]韩安荣主编.通用变频器及其应用.第二版.北京:机械工业出版社,2000
[2]冯垛生，张淼编著.变频器的应用与维护.广州：华南理工大学出版社,2001
[3]吴大榕.电机学.北京：水利电力出版社，1979
变频节能篇4
节能补贴新政的出台，在短期内很快成为家电厂商、媒体等社会各界所关注的焦点，也引发了国内家用空调市场一系列的链式反应：高能效定频空调与变频空调产品之间的价格差被迅速缩小，这对于变频产品的推广普及是一个利好，将对变频空调市场的规模化销售起到了一定的刺激作用。试问，这种政策上的引导对变频空调的带动能否真的起到一个“蝴蝶效应”的效应？在这种效应下的变频空调究竟又能走多远？
数据统计：第一季度变频空调占比仅为13.2%
变频空调进入中国市场从上个世纪的90年代中期到现在已有十余年的历史。这一期间，中国空调市场渐成蓬勃发展之势，整体市场容量得到了快速的放大，但变频空调市场的发展远远落后于行业整体发展的步伐，并未形成真正意义上的规模化销售，其在行业销售总量中的占比一直都在10%以下。
这种情形一直延续到08年9月，直到中国首个变频空调能效标准出台，打破了变频空调领域一直没有能效等级的现状，才让制造厂家看到了一丝新的曙光。随后，在今年初的“家电下乡”招标中，变频空调首次被纳入全国家电下乡招标品类，可同样享受13%的国家补贴。来自国家政策层面的利好消息还包括：6月1日，新的定速空调能效标准及补贴额度下调的正式实施，并明确表示要支持变频空调的发展。
面对政策的变动以及看重变频技术在节能方面的潜力，格力、美的、志高等空调巨头也早早行动，全面投入对变频空调的研发推广，电视台、平面媒体、网站的变频广告一夜之间铺天盖地，变频空调销量呈现了一个小幅增长的态势。在这种市场格局下，种种信息似乎都表明，变频空调正处于市场普及的过渡期，并将很快进入到一个全新的快速发展轨道。
事实却总可以通过数据来体现。但单单只从销售数据上来分析，空调厂商仍然还在做着“赔了钱赚吆喝”的事。据行业权威统计机构“产业在线”的数据显示，2010年第一季度（1—3月份），行业家用空调销售总量为2162.1万套，其中变频空调为285.6万套，占比仅为13.2%，远低于部分制造厂家及行业专家之前所宣称的“变频空调2010年全年市场占比将突破30%”的平均数。此数据即便比起2008年以前，进步也不是十分明显，政策的调整并没有令定频失宠，变频也没有出现预期的井喷。
变频空调能走多远？
事实上，国内空调业界包括制造厂商、专家乃至上级主管相关部门在内，对于变频空调的推广与否、如何推广，一直以来都存在着诸多的疑虑和意见分歧，才最终导致变频空调一再未能入选高能效空调补贴清单，直到今年年初才勉强被列入家电下乡的补贴范畴。
而这些疑虑和意见分歧，也正是当前变频空调尽管有着政策层面的引导和扶持、空调厂商的大力推广，而市场销售仍表现不佳的根本原因之所在。
其一、国内企业的变频技术仍然不成熟，普及变频还有点操之过急。尽管一些厂家鼓吹自己掌握了某种、某种最核心的变频技术，但变频控制最关键的一些零部件如功率模块仍主要依赖于进口且供应相对紧张。另外，变频压缩机技术则基本上被日资企业所垄断，国内企业短期内“受制于人”的情况将很难改观。
为外资品牌打工的现状，使得国内变频空调的价格也相对较高。虽此次节能补贴新政对定频产品的补贴标准进行了大幅度缩减，但高能效定频产品的性价比仍然要比变频产品更具优势。出于经济方面考虑，对于动辄上1000元的价格差，中国的很多消费者对变频空调可能会并不感冒，认为不划算，变频市场仍然需要进一步培育和引导。
其二、变频空调不符合国内消费环境，真正适合中国消费者的是高能效定速空调，这主要是由变频空调节能习性所决定的。变频空调一开机，即以最大功率运行。通常来说，开机后一小时内，变频机所消耗的电量接近于定频机的两倍，这也就是为什么行业内会有“变频空调要连续开机6小时以上才真正开始省电”的说法存在。
中国消费者使用空调的季节往往只有三、四个月时间，特别是北方城市多数时间闲置，相对于上二者之间巨大的销售价格差，变频空调在省电、省钱方面基本无优势可言。
变频节能篇5
关键词：变频调速；变频器；水泵；节能减排
中图分类号：tp214文献标识码：a文章编号：1009-2374（2014）01-0077-02
在企业的生产过程中，对泵类和风机设备的应用非常广泛，而这类设备的电能消耗非常大，其耗能占企业总耗能比重很大。当前，我国正深化市场经济体制改革，市场竞争已可以用“惨烈”这个词来形容，因此，企业为了增强自身的竞争力，必须优化生产技术和工艺，降低生产过程中的能耗，降低生产成本，提高产品的价格竞争力。
1变频器的作用
在实现电机控制中经常会用到的设备是变频器，该设备实现对电机控制的方式是改变电源输出的频率。在企业生产过程中，必须追求对电机的更好控制，而实现对整个电机的更好控制，就必须使用变频器，通过该设备来实现被控交流电机的过电流电压保护、过载保护以及变频调速，同时整个系统的电能综合利用率以及工作效率也由变频器来负责调节。
2不同种类下的变频器
2.1开关方式不同下的变频器分类
开关不同，则变频器的种类也不同，按照开关分类，变频器可分为四种：第一，Spwm控制变频器；第二，pam控制变频器；第三，SVpwm控制变频器；第四，pwm变频器。在这四种不同类型的变频器中，pam控制是脉冲幅度调制，它通过改变脉冲列脉冲的幅度，实现对波形和输出量值的调制，从而实现变频器的变频功能；和pam控制不同，pwm控制是脉冲宽度调制控制，也就是在调节波形和输出量时，它能用改变脉冲的宽度的方式，从而实现变频器的变频功能；在pwm的基础上，改变调制脉冲后便是Spwm控制，为了做到正弦波输出，需要遵循正弦规律，排列出适当的脉冲宽度来过滤并输出波形，经常在生产中运用到支流交流逆变器；而SVpwm控制则是空间矢量脉宽调制，作为pwm技术调制的一种方法，将pwm插入电机三相定子绕组中，促进旋转磁场在定子中的产生，从而带动电机旋转。
2.2按照工作原理对变频器进行分类
按照工作原理进行分裂，变频器可以分为三种：第一种是矢量控制变频器，第二种是V/f控制变频器，第三种是转差频率控制变频器。V/f控制变频器可以保证频率与输出电压成正相关，这样就可以实现电动机磁通的一致性，有效地避免了弱磁和、磁饱和问题的产生；所谓转差调速就是在调速时采用改变异步电动机滑差的方式，速度决定滑差要求，通过转差频率控制技术，在一定程度上能够对系统的动态性能和静态性能进行改善；矢量控制变频器最主要的一个特点就是直流电动机调速控制，按照矢量变化的方法分解异步电动机定子绕组电流，可以实现直流电动机的磁场电流分量。
3风机、泵类变频节能的工作原理分析
风机、泵类变频要实现节能，有两种途径：一种是软启动节能，一种是变频节能。笔者下面具体介绍这两种节能方式的节能原理：
3.1关于软启动节能
由于电机为Y/D启动或者是直接启动，额定电流的4～7倍就是启动电流，这样就会对供电电网和机电设备产生巨大的冲击，如果对供电容量要求很高，在启动时就会产生很大的损害性，比如阀门和挡板遭到电流和震动的损害，从而缩短设备的使用寿命等。安装变频节能装置以后，变频器的软启动功能能够将开始时的启动电流自动调节为0，这样就不用担心产生的电流会超过额定电流，在一定程度上减轻了对电网产生的冲击，起到了延长阀门和设备使用寿命的作用，从而可以节省变频器维护的相关
费用。
3.2关于变频节能
流体力学上有一个公式，即p=H×Q，专业人士都知道，p、H和Q三者之间是存在一定的关系的，且都是正比例关系，只是大小有所不同。如果水泵的效率是一个固定值，那么，当降低调节流量时，转速n也会跟着下降，而输出功率p也会跟着下降，且是立方关系的下降。这也就是说，水泵的转速与水泵电机的耗电率是立方关系。
4变频调速与风机、水泵节能
4.1调节风机、水泵流量的方法
调节风机、水泵流量的方法多种多样，每种方法各具优点，有三种是经常用到的：（1）交流电动机变频调速；（2）在对水泵、风机的转速进行调节时，采用电磁转差离合器的方式，但是电动机在这种情况下的运转是恒速的；（3）在调节风机挡板时，如果采用传统的机械方法，则可使实现对水泵、导流器的阀门开启度的调节。在节电率百分比相同的情况下，装机容量和电节能会变成最大值，因此，在生产过程中，应广泛应用高压变频调速节能技术，而把变频调速应用到大容量压缩机、水泵和风机上，以达到节能的目的。
4.2变频调速在风机、水泵节能中的应用
将流体理论作为基本的出发点，可以用三次方函数来表示离心式风机、水泵的轴功率和转速的关系。在研究中表明，滑差后液力调速的效率会随着调速方案效率的变化而降低，当转速下降为50%时，变频调速器会呈现出较高的效率，这样一来，就会发现一切基本没有发生任何变化。所以变频调速是所有调速方案中节能效果最好的。用一个实际例子来说明，同一台水泵、风机的转速流量和轴功率都为100%时，将转速流量调到50%，轴功率也会降到50%。但如果滑差调到50%，则只需从电网中吸入25%左右的功率；假如通过变频的方式，将流量降到50%，则只需从电网中吸入10%左右的功率。因此，我们不难发现，变频调速具有无可比拟的优势。
5变频调速与环境保护
在企业电能总消耗中，电机驱动耗能占很大比例。我们有理由相信，天然气、燃煤、石油等燃料的枯竭，很大程度上要归咎于过度的电力消耗。二氧化氮和二氧化碳的过量排放，会造成严重的空气污染，会对大气臭氧层造成无法修补的严重破坏，对人类的生活造成极为不利的影响。当前，环境问题日益严重，已经影响到了人们的日常生活，但随着人们环保意识的不断提高，越来越多的人开始关注环境问题，并积极投身到环境保护中来。因此，在企业的生产过程中，企业理应广泛采用变频调速节能技术，这样不仅有效地节约了能源，还减少了污染的排放，起到了保护环境的作用。
6结语
综上所述，泵类、风机等设备的节能运行通过变频调速技术来实现，受到国家和政府的普遍重视。通过实践表明，在泵类和风机设备驱动控制中运用变频器能够收到明显的节能效果，是一种可广泛采用的调速控制方式。变频调速技术有许多优点，不仅能够提高设备的运转效率，而且能够最大限度满足企业对于高效率生产的需求。同时，它还可以切实减少设备的养护和维修费用，有效延长其寿命，可谓一举多得。在国内外，变频调速技术已经并将持续受到人们的关注，在我国的经济建设中，其也必会发挥重要作用。
参考文献
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[3]龚晟.变频调速技术在风机及泵类中的节能应用[J].
上海铁道科技，2004，（4）.
变频节能篇6
一面是旺盛的市场需求，并且是真正能惠民的节能产品；另一面却是被拒之门外，频频缺席“节能惠民工程”。这位在“节能惠民工程”门外，一直徘徊的“主角”就是变频空调。
从2009年6月1日，“节能惠民工程”空调实施细则正式执行，中央财政通过能效补贴的形式，加大对节能空调的推广力度。补贴金额从300元到850元不等，但补贴产品仅限于能效2级以上的定频空调，变频产品未被纳入其中。此后，虽然主推变频空调的企业，向国家相关管理部门，传递了希望变频空调能跻身“节能惠民工程”的声音。但是直到2010年6月1日，调整后的“节能惠民工程”空调补贴细则出台后，变频空调还是再一次落选。
众所周知，变频空调若能入围“节能惠民工程”，其美好的市场前景不仅看得见，也感受得着。
首先，变频空调是真正节能惠民的产品，这是由它的技术特性决定的。空调是家用电器中的耗电大户，而空调中80%左右的耗电量来自压缩机，因此采用什么样的压缩机、压缩机的效率如何直接决定了空调的节能效果如何。直流变频压缩机采用高效的直流无刷电动机，相比传统的定频空调的压缩机电机采用的异步感应电动机，效率要高近30%。另外，定频空调运转频率恒定，依靠其不断地“开、停”压缩机来调整室内温度，其一开一停之间容易造成室温忽冷忽热。而与之相比，采用180º正弦波直流变频技术的直流变频空调，启动后，先以高频运转，迅速达到所设定温度后，便在低频、低能耗状态下运转，仅以所需的功率维持设定的温度，减少了压机频繁的开停，使室内温度更稳定、更舒适。因此，只有直流变频空调才是真正的节能惠民产品。据统计，2009年国内空调产量3600多万台，如果全部是变频空调，在确保用户使用更舒适的前提下，也意味着为国家节省两个中型火力发电厂一年的发电量。
更值得注意的是，由于受限于冬季温度低，定频空调频率上不去，制热效果差，一些1、2级能效的高效定频空调往往通过增加辅助电加热的功能来满足低温制热需要，这就造成制冷时是1级能效的节能空调在制热时忽然变身“耗电王”（定频空调采用的是制冷“能效比”，反映的是单位时间内制冷时的耗能）。而直流变频空调不但制热使用温度范围更宽，而且在超低温下可以以更高的频率运转，即使在寒冷的冬季一样可以实现低温启动，节能运行。“今年出现多起空调投诉，都是由于使用空调电费暴涨，结果一查，都是由于定频空调增加了辅助电加热的情况造成的。”上海一家电商场业内人士表示。
其次，变频空调因其具有高效节能的特点，在政府采购中受到青睐。2010年年底，财政部、国家发改委联合公布了第九期《节能产品政府采购清单》公示。其中，变频空调入选的企业数量和产品型号快速扩张，除了海尔、美的等大品牌外，还出现了三星等11家外资品牌以及志高、奥克斯等行业主流空调品牌的身影。这期《节能产品政府采购清单中同时出现这么多品牌的变频空调，涵盖了当前国内市场上所有的规模型空调企业，这就意味着2011年国内空调市场将全面步入变频时代。
再次，虽然成长之路坎坷，但在企业的大力推动下，变频空调的市场仍然呈现了一派红火景象。在节能减排政策的影响下，相当一部分空调企业将未来发展寄托在变频空调的研发和推广上，国内变频空调整体规模在不断扩大。据权威市场调研机构中怡康数据称：截止目前，变频空调目前在全国主要大中城市的零售量市场占比已达52%，在零售量上已经超过定频空调，成为市场销售的主力军。
综上所述，变频空调的节能、舒适、前景都得到市场与客户的验证，但政府致力推进旨在拉动城市市场内需的“节能惠民工程”，为何让变频空调频频缺席？这就一个谜？
而细细研究这个“谜”，笔者认为无非就是两点：一是某些主管单位的滞后。由于缺少衡量变频空调与定频空调能效值的统一标准，虽然看到变频空调的节能惠民优势，主管单位却在制定统一能效值衡量标准上一拖再拖，迟迟没有出台，其滞后的行为让变频空调频频落选“节能惠民工程”。二是空调企业自身的博弈，因为在企业主推变频空调与定频空调的市场争论中，目前国内一线品牌企业就已经呈现两大阵容，一边是主推变频空调，另一边是暂缓主推变频空调，这种市场和企业之间博弈，也在某种程度上影响到变频空调能否入选“节能惠民工程”，因为主管单位毕竟要进行行业和市场的综合平衡式管理。
变频节能篇7
摘要：本文以某热电厂2×600mw机组引风机变频器改造为例，探讨了风机变频节能改造问题。变频切换工频运行动态试验结果表明，变频技术在节能降耗中优势显著，具有良好的直接与间接经济效益，值得在实践中进一步推广应用。
关键词：热电厂；风机；变频技术；节能改造
一、引风机变频调速方式特点
从实质上来说，对引风机进行变频调速，就是利用电力电子技术，来调整频率，使其能依据实际需求调整驱动发电机速度，从而实现风扇转速调整。变频调速技术已经被广泛的应用到异步电机中，且具有高电压、大容量变频技术发展趋势，优势非常明显。第一，速度快且稳定性高。逆变器自身具有比较高的转换效率，结合三相异步电动机的滑差与变急速运行，变速平滑度高。第二，电流控制。变频调速方法能够零速零电压启动，频率与电压间可以确立稳定的关系，这样变频器就可以按照V/F以及矢量控制方式来带动负载作业。对引风机进行变频调速技术改造，可以降低启动电流，并提高绕组承受能力，提高设备运行稳定性，降低后期维护难度。第三，自动控制。利用变频技术可以提高点对点硬线连接效果，实现了对燃烧过程的自动控制。通过高速通信连接变频器系统，可提高设备运行可靠性，降低设备维护难度。第四，可靠保护。变频改造后，设置的变频器本身具有欠电压、过电压、过温、断相、接地与短路保护，且还具有电动机过温保护，这样可以最大程度上来降低运行故障的影响，并能有效缩短故障处理所需时间。
二、引风机变频节能设计改造技术要点
（一）变频器
在改造过程中，为降低变频器出线侧输出电压高次谐波，一般选择在变频器输出端并联的电力电容器，但可能会导致输出端被电流冲击，而影响运行可靠性。针对此问题，可以选择串联电抗器，即在变频器输出端串联一个电感，同样可以达到降低谐波的效果。尽量不要在变频器输出端设置电磁开关来控制电机启停，一般除了设置一台具有多台电机拖动系统的变频器外，应由变频器来控制电机运行，或者根据需要利用键盘面板进行操作。
（二）负荷匹配
在不同负荷条件下，为确保风机获得最佳节能效果，在进行变频调速设计时，需要合理选择设备型号，保证其容量与实际负荷相匹配。包括风机与所配电机的匹配，一般应将裕量控制在10%以内。
（三）抗电磁干扰
电磁干扰会影响电机运行效率，为达到良好的频调速设计效果，还要重视抗电磁干扰处理，例如选择硬件与软件相结合的抗干扰方法，以及根据实际生产需求选择屏蔽、隔离、滤波、接地等技术。
三、节能改造方案设计与实施
（一）系统概况
某热电厂2台600mw亚临界燃煤空冷汽轮发电机组，锅炉采用北京巴布科克・威尔科克斯有限公司技术设计制造的B&wB-2080/17.5-m型锅炉，为亚临界参数，一次中间再热、自然循环、平衡通风、锅炉房紧身封闭、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型汽包锅炉；汽轮机采用哈尔滨汽轮机厂制造的ZKL600-16.7/538/538型亚临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、凝汽式直接空冷汽轮机；发电机采用哈尔滨电机有限责任公司生产的QFSn-600-2YHG型氢冷发电机。引风机为上海电机厂生产的静叶可调轴流风机，型号为YKK1000-8，额定电流332a，额定电压10kV，电机功率5000kw。
（二）变频器控制方案
1、电气一次系统设计方案
本工程设计依系统要求，采用“一拖一自动旁路”电气回路设计，单套变频器带一台引风机工作，每台机组配置两套变频器。
图中QF1、QF2和QF3是三台断路器，可实现远方或就地合分操作。QF3和QF2具有电气闭锁，保证不能同时合闸。当变频器故障时，回路可以自动切换至QF3旁路，使电机可以在工频电源下正常工作，自动或手动断开QF1和QF2，隔离变频器，保证检修人员安全情况下进行检修。此种设计可以满足两种风机运行方式，即变频运行方式和工频运行方式。变频运行方式：主开关合闸，QF1、QF2闭合，QF3断开，并且变频器合闸；工频运行方式：主开关合闸，QF1、QF2断开，QF3闭合；
2、DCS逻辑控制策略
（1）模拟量控制。引风机调节被控对象为锅炉炉膛压力，改造前通过piD调节器计算指令驱动引风机静叶执行器，并且设计有指令偏置自适应回路，设定两侧风机指令偏置防止风机失速。改造后保留原静叶模拟控制回路，作为工频工况炉膛压力控制方案。增加变频器模拟量控制回路，当引风机变频运行时，根据炉膛压力与设定偏差，通过新的piD调节器计算指令驱动变频器动作，改变风机出力，作为变频工况炉膛压力控制方案。工频和变频两种自动控制方式由运行人员选择，但是互相闭锁，不能同时投入两种自动状态，保持控制方式的独立性，防止相互耦合。变频运行时，限制风机静叶开度上限为75%，规程规定静叶固定保持在此开度，允许变频器投自动。
（2）“变切工”逻辑。当变频器故障或跳闸不能维持正常运行时，必须由程序立即自动切换至旁路工频运行，联锁断开QF1和QF2，然后自动合闸QF3，同时自动将该侧的引风机入口调节挡板执行器指令降至负荷对应开度，对应关系见表1。在切换过程的时间内不会发生引风机停运信号，完成变切工动作；若在规定时间内没有完成，则判定为变切工失败，断开高压主开关，如果负荷在50%以上还要发生引风机RB。
引风机高压主开关合闸信号和变频器运行记忆信号（QF1合闸、QF2合闸、与变频器运行三个信号），作为自动变切工允许条件。另外，QF3合闸、变切工失败、变频器远程停止、高压主开关分闸、工频运行信号，任一条件满足作为变频器运行记忆的复位条件。可以产生自动变切工的条件包括：①变频器重故障；②QF1分闸；③QF2分闸；④变频器未运行。
（三）变频切换工频运行动态试验结果
经过变频切换工频运行动态试验验证，“变切工”逻辑正确，变频器运行稳定，在变频器故障等极端工况下，引风机能自动维持机组安全运行。而且，风机耗电量降低明显。
四、节能效果分析
（一）直接经济效益
自设备调试完毕后，系统一直稳定投运，经统计，平均节约厂用电率0.25%左右，节能效果明显。如果按照年发电任务量50亿kw・h，上网电价0.37元计算，5000000000kw・h×0.25%×0.37元=462.5万元，即每年可以节约用电成本462.5万元，一年即可收回设备投资。
（二）间接经济效益
通过采用变频转速调节取代挡板机构调节，减小了节流损失和执行机构的磨损，延长了执行挡板的使用寿命。由于变频器具有优良的特性，降低了风机启动负荷冲击，减轻了风机的振动，有效提高了风机和电机的使用寿命。变频器调节特性优于静叶挡板调节装置，能更好地控制锅炉炉膛压力，有利于炉膛燃烧安全稳定。
参考文献：
变频节能篇8
高压交流变频调速技术是一种主要用于交流电动机的变频调速技术，其技术和性能胜过其它任何一种调速方式(如降压调速、变极调速等。315Kw引风机日常运行风量调节为入口挡板调节方式，入口挡板开度最大不到70%左右，该方式不能及时调节，运行效率低，节流损失大，电机启动时会产生5～7倍的冲击电流，对电机造成损害。为此，采用变频调节方式对风机系统进行改造，将1#引风机改为变频驱动，风量由手动给定4～20ma信号调节，以减少溢流和节流损失，提高系统运行的经济性。
一、引风机变频调速节能技术
(1)节能原理。当采用变频调速时，可以按需要升降电机转速，改变风机的性能曲线，使风机的额定参数满足工艺要求，根据风机的相似定律，变速前后风量、风压、功率与转速之间的关系为:Q1/Q2=n1/n2;H1/H2=(n1/n2)2;p1/p2=(n1/n2)3
式中:Q1、H1、p1—风机在n1转速时的风量、风压、功率;Q2、H2、p2—风机在n2转速时相似工况下的风量、风压、功率。
假如转速降低一半，即:n2/n1=1/2，则p2/p1=1/8，可见降低转速能大大降低轴功率达到节能的目的。当转速由n1降为n2时，风机的额定工作参数Q、H、p都降低了。也就是说当转速降低时，额定工作参数相应降低，但效率不会降低，有时甚至会提高。因此在满足操作要求的前提下，风机仍能在同样甚至更高的效率下工作。降低了转速，风量就不再用关小风门来控制，风门始终处于全开状态，避免了由于关小风门引起的风力损失增加，也就避免了总效率的下降，确保了能源的充分利用。当采用变频调速时，50Hz满载时功率因数为接近1，工作电流比电机额定电流值要低，这是由于变频装置的内滤波电容产生的改善功率因数的作用，可以为电网节约容量20%左右。
(2)挡板控制。挡板调节就是利用改变管道阀门的开度，来调节风机的流量。挡板调节时，风机的功率基本不变，风机的性能曲线不变，而管道阻力特性曲线发生变化，风机的性能曲线与新的管道阻力特性曲线的交点处就是新的工作点。(见图1)
(3)变频控制。变频调节就是利用改变性能曲线方法来改变工作点，变速调节中没有附加阻力，是比较理想的一种调节方法。通过变频器改变电源的工作频率，从而实现对交流电机的无级调速。风机采用变速调节时，其效率几乎不变，流量随转速按一次方规律变化，而轴功率按三次方规律变化。同时采用变频调节，可以降低泵和风机的噪声，减轻磨损，延长使用寿命。(见图2)。
二、节能分析计算
(1)变频调速系统回路。见图3。6KV电源经变频装置输入接触器Km1到高压变频调速装置，变频装置输出经出线接触器Km5送至电动机1;或6KV电源经变频装置输入接触器Km2到高压变频调速装置，变频装置输出经出线接触器Km6送至电动机2;6KV电源还可以经旁路接触器Km3和Km4直接起动电动机1和电动机2。
(2)互锁。接触器Km1和Km2互相闭锁，即Km1和Km2不能同时闭合;接触器Km5和接触器Km6互相闭锁，即Km5和Km6不能同时闭合;接触器Km5和接触器Km3互相闭锁，即Km5和Km3不能同时闭合;接触器Km6和接触器Km4互相闭锁，即Km6和Km4不能同时闭合;接触器Km1和接触器Km6互相闭锁，即Km1和Km6不能同时闭合;接触器Km2和接触器Km5互相闭锁，即Km2和Km5不能同时闭合;
(3)节能效果分析计算。由于在运行过程中，炉侧需根据机组负荷变化的要求调整风机完成过程控制量的调节，且风机运行性能指标一致，可以对引风机运行数据分别合并处理，并且采用流量百分比和挡板开度之间关系的变化趋势曲线对引风机的变频功耗进行计算。pd:电动机功率;U:电动机输入电压6kV;i:电动机输入电流28a;CoSφ:功率因数0.85。计算公式:pd=1.732×U×i×CoSφ;①单台工频功耗计算。pd=1.732×6×28×0.85=247.33(kw)(包含管道缩口及挡板节流损失)。②单台变频功耗计算。根据流体力学原理，风机风量与电机转速及电机功率存在一定的关系:Q1/Q2=n1/n2;H1/H2=(n1/n2)2;p1/p2=(n1/n2)3。其中:Q1实际流量，Q2额定流量，Q为风量;H为风压;p为电机轴功率;n为电机转速;将现场运行数据代入p1/p2=(Q1/Q2)3，得(85000/188730)3=p1/315，p1=28.67Kw;变频器网侧功耗pb=p1/ηb=28.67/0.92=31.16Kw;单台计算节电率:(Δp/pd)*100%=(247.33-31.16/247.33)=87%;单台实现节电率:变频运行时电动机平均电流ig为12a。1-(ib/is)*100%=1-(12/28)=57%;变频改造后的效益:年节约电量=引风机台数*单台变频节电率*单台工频功率*年运行小时=57%*247.33*5400=761281.74(Kwh)。按工厂0.5717元/kwh计算，每年可节约电费761281.74*0.5717=435224.7元。
三、结束语
高压变频装置在二甲醇引风机上的应用，可实现电机软启动，延长电机使用寿命，引风机挡板全开，减少风道振动与磨损。2009年对一甲醇转化250Kw引风机安装高压变频调速系统后，目前设备运转状况良好，年可节约电能34万元，节能效果明显。
变频节能篇9
关键词：煤矿机电设备;变频节能技术;技术应用;发展趋势
我国煤矿资源较为丰富，煤矿产业在我国国民经济中占据重要地位，对我国国民经济的快速增长发挥了巨大作用。但目前，我国煤矿开采行业形势不容乐观，不仅耗能严重，且生产效率也较低。变频节能技术作为一种重要的节流方法在煤矿生产系统中发挥了巨大的节能效率。比如，在矿井中通过应用变频节能技术后，水泵、风机等设备的运转效率较之前都有极大提高；再如，矿井中的重要动力负荷设备矿井提升机、空压机、煤矿采掘运输机等设备在启动、加减速、制动等方面发挥了巨大的节能效果。因此，变频节能技术在我国煤矿的安全生产中具有重要的推广价值。
1变频节能技术在煤矿机电设备中的应用分析
随着变频节能技术安全节能的功能逐渐凸显，因此该技术在我国煤矿机电设备中被广泛推广应用。笔者通过对变频节能技术在机电设备中的应用研究，重点阐述下该技术在以下主要机电设备中的应用概况。
（1）变频节能技术在采煤机中的应用。目前，采煤机变频调速系统已从“一拖二”发展为“一拖一”取得了进一步的发展和完善，我国能量回馈型四象限运行的交流变频调速采煤技术已相当成熟，国产电牵引采煤机的变频器电压为380，行走功率最大可为220Kw能够在额定转速下实现恒定转矩调速以和在额定转速以上情况下实现恒定功率调速及两台变频器之间的主从控制和转矩平衡。使用了回馈制动的四象限变频器的电牵引采煤机，通过在我矿实践应用后可以看出，四象限变频器调速电牵引采煤机能够对我采区20º~30º的大倾角工作面较大范围内调节制动力矩，确保牵引速度恒定不变，且未发生机器下滑跑车现象。同时，四象限变频器调速电牵引采煤机还具有结构简单，方便操作，速度调节可靠等优点，切实有效地解决了电牵引采煤机在大倾角工作面采煤的技术难点。
（2）变频节能技术在提升机中的应用。煤矿提升机是煤矿生产过程中的重要机电设备，不仅能够降低矿工的劳动强度而且对矿工的安全生产也起到了有效的保障。以往提升机调速装置的工作原理主要是在电动机转子电路中通过利用金属电阻来进行调速操作，但是这种方式在实践应用过程中存在的缺点也较大，不仅具有较大的安全隐患，且电能的消耗也非常大。通过在提升机中引用变频节能技术可以将交流四象限变频调速系统与变频防爆提升机相结合，采用无速度传感器矢量控制方式以输入和输出接口来远程控制提升机操作。同时该变频调速提升机还具有全面保护措施，如过流、过压、欠压及电机缺相保护等。
（3）变频节能技术在皮带输送机中的应用。传统带式输送机驱动装置主要有以下六部分组成：电机、制动器、联轴器、减速机、耦合器、滚筒等部件组合如图1所示。这种结构相对复杂且布置宽度尺寸也相对较大，维修保养也较多，主要是利用液力耦合器对皮带机实施软启动，长时间这样就会使皮带发生老化断裂的情况。采用变频节能技术后不仅缩小了布置空间，而且实现了软启动。在皮带输送机中转入了皮带秤动态称重反馈控制系统，这样可以使皮带根据物料的重量多少实现重载加速、轻载减速以及空载停止等变速运输，不仅节约了电能资源，而且有效提高了皮带输送机的工作效率。
（4）变频节能技术在流体负荷设备中的应用。变频节能技术在流体负荷设备中应用主要是对风机和泵的调速控制。变频调速在风机中的应用为了适应矿井的特殊工作环境，通过对风机进行升级改造后，有效降低了以往的最低转速，这样改造后的风机不仅更加适应工作环境,而且每年也可以为企业节约不少电费支出。而变频调速系统在矿区液用泵在矿区给水中的应用也发挥了重要作用，对设备的机械冲击大大降低，工艺系统的控制也更加灵活，极大提高了产品质量。同时变频技术对抽水泵实施加减速、平滑启停的控制，使得井下液位时刻趋于稳定状态，杜绝了水泵空转和频繁启停的耗能。所以变频节能技术对设备降低损耗及煤矿的安全生产都起到了积极的作用。
2变频节能技术在煤矿机电设备中的展望
现阶段，变频技术在煤矿采矿行业发挥至关重要的作用，随着煤矿行业的广泛应用，可以看出未来发展空间巨大，采用变频技术来提高煤矿行业的节能水平是发展的必然趋势。我国是一个煤矿大国，因此在今后的开采过程中所应用到的设备种类也会持续增多，因此所应用的与机电设备相匹配的变频技术也会更大范围地发挥作用。目前我国矿山开采中电子技术已被广泛应用，变频节能技术在煤矿机电设备中应用必定会有一个很好的发展前景。
3结束语
变频技术在煤矿机电设备中的应用越来越广泛，具有极大的市场发展前景。在当下我国倡导节能化发展的今天，煤矿企业要想实现安全生产，提高生产效率，就一定要着重研发和应用与机电设备相匹配的变频节能技术。经过在煤矿的实践应用证明，通过利用变频节能技术不仅具有完善的变频调节功能，而且还起到了节能减排的效果，有效推动了企业的经济发展。
作者:解莹单位:兖矿集团鲍店煤矿机电工区
参考文献:
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变频节能篇10
关键词:水泵变频器;节能;改造
中图分类号:tD442+.2文献标识码:a文章编号:1672-3198(2009)23-0277-02
1水泵变频调速节能原理分析
水泵的特点是其负载转矩与转速的平方成正比,其轴功率与转速的立方成正比:
QQ0=nn0(1)
HH0=nn02(2)
pp0=nn03(3)
式中n0为基准(额定)转速;n为运行转速;Q0为n0时的流量;H0为n0时的扬程;H为n时的扬程;p0为n0时的功率;p为n时的功率。
但是对于实际的泵负载,通常存在一个与高低差有关的实际扬程,在进行变频调速运行时必须注意。泵的H-Q特性如图1和如图2所示。
图1泵的H――Q特性
图2泵的p――特性
由图1可见实际的运行点由管路阻抗曲线与H-Q特性的交点决定。例如80%时的运转点不在C点,而在D点。轴功率也要考虑同样的问题,即工作点不是与转速立方曲线直接相交。亦即当扬程越大,在相同的转速下(此处为80%)流量减少的比例增大,使转速调节范围变窄,从而使节能效果变小。
图3泵的p――Q特性
下面把阀门控制与转速控制的节能效果作一比较。在图1中,当流量从1.0变为0.5时,对于阀门控制,通过关小阀门使阻抗曲线从R1变为R2,则工作点由a点转移到B。若改用转速控制,则在同一条阻抗曲线R1上从a点转移到D点。在图2所示的p-Q特性上轴功率的变化可见,在阀门控制时由100%转速的a点转移到B;而转速控制时,在由实际扬程决定的功率特性上由a转移到D,与阀门控制相比可获得相当于BD大小的节电效果。图3所示为采用变频调速时,轴功率随实际扬程ha变化的实例。图中显示出,实际扬程越小,轴功率越接近理想的立方关系曲线,由于调速而产生的节电效果也越大。
因此,将电机以定速运转、以阀门调节流量的方法,改用根据流量需要来调节电机的转速就可获得节电效果。
自来水厂的水泵,随时要向供水系统中补充供水,但由于不同季节、不同时段的用水量是不同的,因此需要补充的流量、系统所需压力也不相同。过去是用改变阀门的方法调节水的流量和压力(扬程),既麻烦又浪费能源,还产生了较多的机械损耗,成本较高。现将变频器接入供水系统中,根据管道所需的流量和压力来调节电机速度,控制流量和压力,可达到节能的目的。
2自来水厂供水系统变频频改造工艺要求分析
(1)基本工艺要求。
①满足节能要求,价格便宜;
②水泵能高可靠性地连续运转;
③能实现从工频到变频、从变频到工频之间的自动切换;
④当发生瞬时停电时,有自动再启动功能。
(2)本供水系统如图4所示,共有三台水泵,每台电机容量为75Kw,其中两台工作,一台备用。具体要求如下:
图4供水系统
①三台水泵,分别可以调速和定速运行,变频器只能作一台电机的变频电源。故各台电机的启动、停止必须相互联锁,用逻辑电路控制,以保证可靠切换。
②两台水泵工作时,一台由工频供电,另一台由变频器供电,两台的运行也必须有互锁控制。
③当电动机由变频切换至工频电网运行时,必须延时5秒进行定速运行后接触器才自动合闸,以防止操作过电压。
④当电动机由工频电网切换至变频器供电运行时,必须延时10秒后接触器再闭合,以防止电动机高速产生的感应电势损坏电力电子器件。
⑤为确保上述工艺要求的实现,控制、保护、检测单元集中于一控制柜内。
(3)变频器选型及外部接线分析。
①变频器的选型。
选用日本富氏公司生产的FReniC5000系列pwm电压型变频器,主回路采用大功率晶体管(GtR)模块,用单片微型计算机控制。
②变频器接线。
如图5所示,水泵运行以管压为给定量决定水泵运行工况:
图5变频器接线图
管压H≥0.8:一台定速,一台变速,一台备用。
管压H≤0.64:一台定速或变速,另两台备用。
管压H≤0.52:一台变速,两台备用。
三种工况的选择是通过管道出口的流量-压力传感器的电流信号(4-20ma直流),经函数发生器变为开关控制信号,启动电动机和管阀门。
变频运行的电机,由压力信号的大小进行三种不同频率(速度)的切换。
(4)变频器原理接线图分析。
如图6所示。
图6变频器原理接连线图
电路说明:
①变频器电源端的连接(R,S,t)相序与电机转向无关,一般通过电机的连接(U,V,w)来改变电机的转向。特别应注意电源端与电机端不能接反,否则会烧坏变频器。
②接触器Km1、电源自动开关QF的型号容量应恰当选择。
③变频器控制柜上装有电压表(V)、功率表(Kw)、电流表(a)、功率因数表(cosφ)频率表(Hz)等模拟电表,以便于对电机进行监控。
④控制端FwD,Cm,C1V1等连接的控制继电器如K2,应选用灵敏度高的双触点微型继电器,额定值DC15V,5ma。
⑤频率设定可以手动也可以根据压力、流量的大小自动切换。
⑥装有DK电抗线圈是为了改善系统的功率因数。
⑦设有事故报警电路,一旦变频器发生故障,就有声、光报警功能。
⑧三台电机都要安装独立的过载保护。
3水泵变频调速运行的经济分析
(1)使用变频器以后,水泵电机工作电流从110a下降到60-90a,电机温升明显下降,同时减少了机械磨损,维修工作量也大大减少。
(2)保护功能可靠,消除电机因过载或单相运行而烧坏电机的现象,确保安全生产。
(3)节能效果明显,节能效益可观。以一台75Kw的电机为例,一年可节电24.7Kwh,节省电费(以0.6元/Kwh计)可达15万元,两年内即可收回变频器及新增加的设备的成本。
值得一提的是,市场上的华为tD2100系列供水专用变频器,具有优越性能。它是集供水控制与供水管理于一体的系统,用于自来水厂将能取得更好的综合效益。
参考文献
[1]冯垛生,张淼.变频器的应用与维护[m].广州:华南理工大学出版社,2001.
[2]白勇.风机、泵类变频调速节能原理及大容量变频技术应用[J].变频器世界,2007,(7).
[3]冯垛生.节能变频器的应用[J].变频器世界,1999,(7).