變頻調(diào)速技術(shù)在工廠(chǎng)應(yīng)用的節(jié)能分析

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1、變頻調(diào)速技術(shù)在工廠(chǎng)應(yīng)用的節(jié)能分析（SavingEnergyAnalysesofVVVF’sApplicationinFactory）李強(qiáng)吳杰王念春(LiQianWuJieWangNianCHun)東南大學(xué)電氣工程系（210096）(DepartmentofElectricalEngineering,SoutheastUniversity)摘要：簡(jiǎn)要介紹了變頻調(diào)速技術(shù)的節(jié)能原理，以啤酒廠(chǎng)為例，分析了變頻調(diào)速裝置在啤酒廠(chǎng)各工段、車(chē)間應(yīng)用的現(xiàn)狀與效果，除了節(jié)能效果外，變頻調(diào)速裝置還可改善工藝狀況，值得廠(chǎng)家注意。關(guān)鍵詞：負(fù)載特性變

2、頻調(diào)速節(jié)能工藝[Abstract]Thesaving-energyprincipleofVVVFtechnologyisintroducedbrieflyinthispaper,andanalysestheactualityandeffectsofVVVF’sapplicationinBrewery,besidessaving-energyeffect,VVVFcanimprovetechnologystatusofbeerproduction,thisisgoodforplanttopayattentiontoit.[K

3、eyWords]LoadCharacreristicVVVFEnergy-savingTechnology0前言據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，泵類(lèi)和風(fēng)機(jī)負(fù)載的耗電量占全國(guó)總發(fā)電量的二分之一以上，約占工業(yè)總用電量的55%，用于泵類(lèi)和風(fēng)機(jī)的交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是主要的電力負(fù)荷。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中為了滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝過(guò)程的各種要求，許多用交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械需要進(jìn)行調(diào)速運(yùn)行，通常采用機(jī)械調(diào)速或電氣調(diào)速方式。機(jī)械調(diào)速有機(jī)械變速箱、摩擦傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、液力傳動(dòng)、液力偶合器等調(diào)速裝置，電氣調(diào)速有調(diào)壓調(diào)速、變極調(diào)速、滑差調(diào)速、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、串級(jí)調(diào)速、變頻調(diào)

4、速等調(diào)速裝置。與機(jī)械調(diào)速相比，電氣調(diào)速以其優(yōu)良的調(diào)速性能、方便的調(diào)節(jié)手段、較高的電能利用率等特點(diǎn)在生產(chǎn)設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。近十幾年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)與電力開(kāi)關(guān)器件的發(fā)展，交流變頻技術(shù)從理論到實(shí)際逐漸走向成熟。變頻調(diào)速以其效率高、調(diào)速范圍大、調(diào)速精度高、特性硬、無(wú)級(jí)調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，在各種交直流調(diào)速系統(tǒng)中逐漸占主導(dǎo)地位。在各行各業(yè)的工程設(shè)計(jì)或技術(shù)改造中，尤其是節(jié)能技術(shù)改造中，變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用面正在不斷擴(kuò)大，應(yīng)用也從簡(jiǎn)單的節(jié)能向改進(jìn)工藝提高產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量的綜合型方向發(fā)展。在設(shè)計(jì)實(shí)施過(guò)程中，經(jīng)常遇到的問(wèn)題是使用變頻調(diào)

5、速器是否節(jié)約能源，能否滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝求等。本文通過(guò)分析變頻調(diào)速技術(shù)節(jié)能與負(fù)載特性的關(guān)系，具體以啤酒生產(chǎn)廠(chǎng)家為例，闡述節(jié)能與工藝的關(guān)系，同時(shí)給出了一些定量計(jì)算值。節(jié)能降耗是降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的重要技術(shù)手段。以啤酒生產(chǎn)廠(chǎng)家為例，國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平為70Kwh/噸左右，落后水平在200Kwh/噸左右，相差130Kwh/噸，5萬(wàn)噸啤酒廠(chǎng)一年相差6500000Kwh，直接效益3,250,中國(guó)圖象圖形網(wǎng)000元！相差如此之大有多方面的原因，例管理問(wèn)題，開(kāi)工不足，非生產(chǎn)用電過(guò)多等，但設(shè)備落后、技改不力、廠(chǎng)家對(duì)新技術(shù)與新裝置了解不

6、足也是客觀(guān)存在的問(wèn)題，正確了解變頻調(diào)速技術(shù)、合理使用變頻調(diào)速裝置可幫助廠(chǎng)家有效解決設(shè)備與技改方面的問(wèn)題，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。0變頻調(diào)速技術(shù)的節(jié)能原理與負(fù)載關(guān)系據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)每年的發(fā)電量有一半消耗在電機(jī)上，其中絕大部份的電機(jī)為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便實(shí)用、維修量很少的鼠籠式電機(jī)，例啤酒廠(chǎng)各種泵的電機(jī)、制冷壓縮機(jī)電機(jī)、罐裝線(xiàn)上傳送帶電機(jī)等，由于技術(shù)上的原因，在二十世紀(jì)八十年代前對(duì)較大功率的鼠籠式電機(jī)（幾個(gè)KW以上）進(jìn)行調(diào)速控制一直是人們夢(mèng)想的事，在需要進(jìn)行調(diào)速變換的場(chǎng)合往往采用直流電機(jī)或繞線(xiàn)式異步電機(jī)，對(duì)環(huán)境要求較高，并不適用于啤酒廠(chǎng)這種

7、潮濕場(chǎng)所。最近二十年來(lái)，隨著電力電子器件的發(fā)展與自動(dòng)控制理論的進(jìn)步，采用變頻調(diào)速技術(shù)的通用型變頻調(diào)速裝置（VVVF）價(jià)格大幅下降，在大部分的工廠(chǎng)用變頻調(diào)速裝置對(duì)鼠籠式電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制已成為現(xiàn)實(shí)。并不是在所有情況下用變頻調(diào)速裝置對(duì)鼠籠式電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制都可以取得很好的節(jié)能效果，這與電動(dòng)機(jī)的負(fù)載性質(zhì)有很大關(guān)系，通過(guò)大量的分析與總結(jié)，一般將電動(dòng)設(shè)備負(fù)載性質(zhì)分成三類(lèi)（表1）：表1電動(dòng)機(jī)負(fù)載特性的分類(lèi)轉(zhuǎn)矩特性M軸功率特性P電動(dòng)設(shè)備舉例恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載M=常數(shù)軸功率正比于轉(zhuǎn)速P∝n羅茨風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)恒功率負(fù)載轉(zhuǎn)矩反比于轉(zhuǎn)速M(fèi)∝n-1軸功率不變

8、P=常數(shù)機(jī)床、卷繞機(jī)離心風(fēng)機(jī)、水泵類(lèi)負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速平方成正比M∝n2軸功率正比于轉(zhuǎn)速3次方P∝n3離心泵、離心風(fēng)機(jī)由于啤酒廠(chǎng)幾乎沒(méi)有恒功率負(fù)載，下面討論另兩類(lèi)負(fù)載（恒轉(zhuǎn)矩類(lèi)與離心風(fēng)機(jī)、水泵類(lèi)）的節(jié)能特性。0.1恒轉(zhuǎn)矩類(lèi)負(fù)載的節(jié)能分析為了分析簡(jiǎn)便，假定電動(dòng)機(jī)的輸入功率等于這類(lèi)裝置的軸功率，即不考慮裝置效率