变频器节能技术的应用及管理对策

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　　 摘 要:应用表明,变频调整是最理想的高效调速节电技术,可提高机械控制精度、生产效率,节能效果显著。
　　 关键词:变频器 节能原理 存在问题 解决方法
　　
　　 一、节能原理
　　 (1)变频节能。当使用变频调速时,如果流量要求减小,通过降低泵的转速即可满足要求。按照流体力学的理论,轴功率转数的立方成正比,如果泵的效率一定,当要调节流量下降时,转速可成比例下降,而此时轴输出功率成立方关系下降。当所要求的流量减少时,可调节变频器输出频率使电动机转速按比例降低。这时,电动机的功率将按三次方关系大幅度地降低,比调节挡板、阀门节能40%一50%,从而达到节电的目的。
　　 (2)功率因数补偿节能。由于变频器内部滤波电容的作用,减少了无功损耗,增加了电网的有功功率。
　　 (3)软启动节能。利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始,最大值也不超过额定电流,减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求,延长了设备和阀门的使用寿命,节省了设备的维护费用。
　　 二、现场应用
　　 2.1应用分析
　　 (1)节电。以某队LWW1#中转站为例,安装变频器后输液单耗较安装变频器前平均降低0.229kwh/m3,降幅达到了49.9%;轴承温度由84℃降低为71℃。按照该站外输液平均每天3000m3计算,一年节约用电3000m3/d×0.229Kwh/m3×365d=250755。以每Kwh电1元计算,该站全年节约电费达25万元。
　　 (2)节能。使用变频器后,运转泵的电机轴承温度明显降低,平均降低13℃,降幅达到15.7%;由于实现了软启软停,使得机泵泵轴、轴承、机械密封和流量计的轴承、齿轮等易损件的磨损程度减少,既延长了运转泵、流量计及其易损件的使用寿命,还节省了大量的人力和设备维修费用。
　　 2.2问题分析
　　 (1)频器自身问题。变频器主控电路故障:由于使用年限较长和一些突发原因,而造成主板及主电路损坏,主要包括主板,电源板,逆变器、滤波电容等,是变频器维修费用的主要消耗部分。变频器外围控制器件及冷却风扇故障:变频柜内变频器本身无故障,但外部控制电路系统发生故障;冷却风扇属于易损件,工作寿命在2-6年。变频器日常维护工作跟不上:操作人员对变频路基本操作及一些基本参数设置不够了解,使用过程中不能及时发现问题。
　　 (2)谐波对变频器的影响。变频器整流电路和逆变电路中均使用了半导体开关元件,在控制上则采用的是PWM控制方式,这就决定了变频器的输入、输出电压和电流除了基波之外,还含有许多的高次谐波成分。谐波不但增加输、供和用电设备的额外附加的损耗,使设备温度过高,降低了输变电及用电设备的效率,而且谐波或电磁辐射的干扰还会导致继电器保护装置的误动作或据动,使电气仪表计量不准确,甚至无法正常工作。谐波对变频器影响主要表现为电机或机内元件过热、低频运行抖动、噪声较工频运行时大等。
　　 (3)变频器对机泵和流量计的影响。当变频器在低频运行时,机泵处于空转状态,流量计转动很慢,甚至不转;当变频器在高频运行时,工作电流急剧上升,电机转数也急剧上升,使机泵和流量计常常处于超负荷运行状态,机械扭矩增大,电机温度过高,机械磨损严重,大大降低了机泵和流量计等机械设备的使用寿命。
　　 三、管理对策
　　 3.1变频器自身故障
　　 (1)显示故障代码故障。由于变频器运行参数设定不合适,或外部工况、条件不满足变频器使用要求所产生的一种保护动作现象。根据随机说明书上提供的指导方法,进行处理和解决。如果以上步骤不行,最好是能够把所有参数恢复到出厂值,然后按上述步骤重新进行设置。
　　 (2)环境问题和维护不当造成的故障。变频器属于电子器件装置,振动是对电子器件造成机械损伤的主要原因,对于振动冲击较大的场合,应采用橡胶等避振措施;潮湿、腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件生锈、接触不良、绝缘降低而形成短路;温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素,特别是半导体器件,应根据装置要求的环境条件安装空调或避免日光直射;定期检查变频器的空气滤清器及冷却风扇。
　　 3.2谐波的影响
　　 较低次的谐波通常对电机负载影响较大,引起转矩脉动,而较高次的谐波又使变频器输出电缆的漏电流增加,使电机出力不足,故变频器输出的高低次谐波都必须要抑制。通常可以考虑增加变频器供电电源内阻抗、安装电抗器或者专用滤波器等,将变频器产生的谐波控制在最小的范围内,达到科学合理用电,抑制电网污染,提高电源质量。
　　 3.3对机泵的影响
　　 通过估算来液量的最大量和最小量来确定变频器运行的频率范围,结合平均频率点缩小频率调节范围,确定最佳频率点;根据频率变化的速度,适当加大积分调节时间,延长频率变化的时间,从而减少变频器在运行时对机泵和流量计的冲击损害。
　　 3.4维护与保养
　　 建立变频器日常保养制度:认真填写记录,加强日常检查,并注意比较它们之间的平衡度;检查记录散热器温度;查看变频器有无异常振动、声响,风扇是否运转正常;定期维护保养,仔细检查变频器,察看变频器内有无发热变色部位,电解电容有无膨胀漏液防爆孔突出等现象,PCB板有否异常,有没有发热烧黄部位;加强人员培训。
　　 四、结束语
　　 使用变频器后可实现电机设备的软启软停,消除了电机对电网的冲击、降低了机械磨损,减少了设备的维修费用,延长了机械设备的使用寿命。环境因素、谐波干扰、如何优化参数减小对机泵和流量计的影响,可通过变频器本身的功能和补偿就能解决。◆
　　
　　参考文献:
　　[1] 韩安荣.通用变频器及其应用[M].北京:机械工业出版社,2000.

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