变频调速在风机水泵上的应用

　　据不完全统计，全国风机、水泵、压缩机就有1500万台电动机，用电量占全国总发电量的40-50，这些电动机大多在低的电能利用率下运行，只要将这些电动机电能利用率提高1045，全年可节电300亿KW以上。现有风机调节方式为风机运行时，只有靠调节风门或风道挡板的开度来满足生产工艺对风量的要求。风机机械特性为平方转矩特性，我们把这种方法称为节流调节。在节流调节过程中，风机固有特性不变，仅仅靠关小风门或挡板的开度，人为地加管路的阻力，由此大管路系统的损失，不利于风机的节能运行。现谈一谈采用调速控制装置，通过改变风机的转速，从而改变风机风量以适应生产工艺的需要，这种调节方式称为风机的调速控制。风机以调速控制方式运行能耗省，综合效益高。交流电机的调速方式有多种、变频调速是高效的佳调速方案，它可以实现风机的无级调速，并可方便地组成闭环控制系统、实现恒压或恒流量的控制。

　　变频器原理变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交一直一交方式：VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。变频调速的原理是根据异步电动机的转速：转差率。从上式可知改变供电频率，即可改变电机的转速。

　　在生产过程中所需要的风量是经常随工艺及操作的需要不同程度调节的，而传统的调节方案是通过放风阀来调节的，用来带动风机的电动机本身转速是不可调节的，因此大量的风量通过放风法放掉，也就是说，造成电能的大量的浪费，根据鼓风机风量和转速成正比关系。

　　鼓风机的风压和转速的平方成正比。

　　鼓风机所需的功率与转速的立方成正比。

　　从上述关系可知，如果我们使用改变转速来实现改变风量的方法，就不至于把大量的风量白白放掉，从而节约了大量的电能。同时还加设备的使用寿命，提高电动机功率因数，改善了工人的操作条件，降低了环境噪音等。

　　2.1风机的变频改造方案根据风机配置特作如下变频改造方案：变频调节是一种高效的调节方式。鼓风机采用变频调节，不会产生附加压力损失，节能效果显著，调节风量范围0-00，适合调节范围宽，且经常处于低负荷下运行的场合。但是，当风机转速下降，风量减小时，风压将发生很大变化，由风机比例定律：可知，当其转速降低到原额定转速的一半时，对应工况点的流量、压力、轴功率各下降到原来的1/2、1/4、1/8，这就是变频调节方式可以大幅度节电的原因。

　　3.1变频调速节能系统特点3.1.1变频器调速范围宽，变频器调速范围能适应各种调速设备的要求，频率范围0.00~50.00Hz可调；3.1.2控制精度高，变频器的数字设定分辨率为±。01，模拟设定分辨率为。1；3.1.3动态特性好，变频器采用自关断器件IGBT速度快，且采用SVPWM控制模式，负载电压和频率受控变频器的CPU，故调节速度快，系统的动态性能好；3.1.4控制功能强，能满足各种不同的控制系统，通过端子可与各种频率设定信号连接，如：0 10V，4-20mA.可通过端子控制正反转等多种操作；3.1.5通过合理调整转矩提升，转矩限定功能，电流限幅功能参数，可满足大起动转矩，运行中负载突化也不会引起跳闸等事故；3.1.6变频器可与上位计算机或者可编程控制器PLC）通信，实现远程设定或修改变频器参数，监控变频器的运行状态等信息，从而组成工业以太网，实现集中控制；3.1.7保护功能齐全，变频器有25种保护功能，对过压、欠压、过流、过载、过热均能通过计算机高速计算并给予保护，且能对发生故障的原因给予纪录；3.1.8变频器内部有电机防噪装置，在线调节载波频率，实时改变电机的运行噪声。

　　4变频调速在电动机及设备上的应用的优势电动机在启动阶段，往往采用自藕变压器降压启动或星一三角）启动方式，这两种方式虽然能降低启动电流对电动机的损害，但仍有高达额定电流5~6倍的启动电流，严重危害着电动机、水泵、单向阀、管路系统的使用寿命电流一时间图见）。

　　使用变频调节以后，由于使用了SPWM技术，实现了真正意义上的软启动和缓冲停机，从根本上消除了启动电流对电动机及其它设备的危害，大大延长了设备的使用寿命。另外，设备在全电压启动、运行、停止的过程中，由于无法进行及时有效的调节，会产生严重的水锤、机械噪音加、震动加剧等现象，这些现象都具有极大的破坏性，会引起管道破裂或瘪塌、损坏阀门和固定件，并会加进线变压器的负荷状况。采用了变频调节后，可以通过延长升、降速时间来延长起动或停机的过程，即使在运行过程中，也可以通过对工作频率点的选择，跳过容易引起设备共震的工作点，从而使水泵叶片、单向阀、管路系统承受的应力大为减小，轴承的磨损也大大减轻，设备的工作寿命将大大延长。

　　在风机、水泵、压缩机等应用领域，引入变频调速控制技术，能达到很好的节能效果，同时，也降低了电机启动时对电网的冲击，提高了设备的功率因数，延长了机械系统的使用寿命，提升了系统的可靠性，另外，因为变频器强大的保护功能，对设备起到了很好的保护作用，有效降低了设备的维护成本。近几年，随着变频调速技术的不断推广与应用，从实践结果来看，得到了良好经济效应与社会效应，并且，也得到用户的广泛认同。

　　责任编辑：孙兆杰