节能降耗中变频器的使用
来源:用户上传
作者:
[摘 要] 简要介绍了节能的原理及节能的意义,对目前主要的调速方式:内反馈串级调速技术和变频调速的基本原理作简要阐述,节能的效果,对两种调速方式的优缺点进行比较。
[关键词] 节能 内反馈串级调速 变频调速
1、调速的形式
目前高压、大容量电动机的调速主要有以下两种方式:内反馈串级调速、变频调速
2、内反馈串级调速系统
内反馈串级调速系统由内反馈串级调速电机和与之配套的控制装置组成。
2.1串级调速电机
串级调速电机是在现有国家标准系列电机绕线式三相感应电机的基础上,在定子上增设一套三相对称绕组,称为调节绕组;而原来的定子绕组称为主绕组;串级调速电机亦可作为普通绕线式感应电机使用。
2.2内反馈串级调速系统调速原理
2.2.1绕线型异步电机转子串附加电动势调速原理
旋转时转子绕组的感应电动势与转差率成正比:
因此,串入附加电动势Ef,对电机的机械性能有一定的影响:
附加电动势Ef的方向与sE2的方向相同时,使机械特性上移,电动机的转速可超过异步电动机的同步转速,电动机的最大转矩增大,此时附加电动势的电源向电动机输入电功率。
附加电动势Ef的方向与sE2方向相反时,使机械特性下移,但随着Ef增大,电动机的最大转矩减小,惦记的过载能减小,转差率通过附加电动势的电源反馈。
在内反馈串级调速系统中,附加电动势就是由调节绕组从主绕组感应过来的电势所提供的,通过改变逆变器的逆变角来改变感应电动势的大小,转差率经二级管整流为直流,再经过逆变反馈至惦记的调节绕组中去,从而达到调速节能的目的。
3、高压变频调速系统
由流体力学可知,水泵及风机流量与转速及电机的功率的关系可用下列关系表示:
由公式可知,电动机的输出转速与输入的电源频率,转差率,电机的极对数有关系,因而交流电动机的直接调速方式主要有变极调速(调速p),转子串电阻调速或内反馈电机(调整S)和变频调速(调整f)等。
变频调速器从电网接收工频50HZ的交流电,经过恰当的强制变换方法,将输入的工频交流电变成为和幅值都可调节的交流电输出到交流电动机,实现电动机的变速运行。
4、节能效果
宣钢焦化厂新购买变频器两台,用于锅炉3#、4#给水泵,经过一个星期试运行,数据分析显示,节能显著,符合可行性论证方案。
实验分析:由以上数据分析得知,运行设备负荷越低,节能效果越显著。#2锅炉负荷在30t/h时,二次风机每小时节电大于等于22.9kWh,负荷在35t/h左右时,节电也能达到14.6kWh.假设锅炉负荷在30~35t/h之间变化,则年节电:12×30×24×(22.9+14.6)/2=162000kWh按0.5元/kWh计算,年节约电费81000元。
给水泵变频运行,能控制给水压力在一定范围内,满足高压加热器技改实施(即满足高加给水压力一定,在额定负荷内),节电也较显著,由以上数据可知年节约电费:
0.5×12×30×24×(10+12)/2=47520元
实验结论:两台变频器及辅助材料共投资12万元,则二次风机变频器累计运行九个月收回成本,给水泵变频器累计运行十五个月收回成本。
5、变频调速与串级调速的比较
在高压变频器发展初期初期,由于受电力半导体器件绝缘水平的限制及控制技术的影响,当时变频器的价格很贵,而且安全性能得不到保障。而内反馈串级调速价格适中,有平滑无级的调速性能,因此得到了一定的发展及应用,也在节能方面作出了一定的贡献。经过一段落时间的运行发现串级调速存在先天的不足,并且随着科学技术的发展和电力半导体耐压水平的提高,变频器的性价比得到大幅度的提高,且变频调速以高精确的调速精度,宽范围的调速范围,完善的电力电子保护功能,以及易于实现的自动通信功能,得到了广大用户的认可。
变频器较串级调速有如下优点:
(1)电动机实现了真正的软启动、软停运、消除对电网和负载的冲击,避免产生操作过电压而损伤电机绝缘,延长了电动机和风机、水泵的使用寿命:
(2)可以使用标准的鼠笼式异步电动机,而串级必须作用特制串级调速电机,增加了故障点不便于维修;
(3)变频调速技术做为电机传动领域的新兴技术,具有调速范围广、调速时因滑差功率不变而无附加能量损失、可实现无级调速的优点,而串级理论上为50-95%的额定转速可调,实际调速范围更窄;
(4)变频器对于运行人员来说操作方便,串级调速需异步启动
然后切换到调速状态,停车时亦需先切换到异步,后停车;
(5)变频器调速设备调节和优化控制由机组DCS完成,DCS负责采集模拟量、开关量等信号,变频器输出的模拟量、开关量信号全部进入DCS系统,形成闭环控制,同时实现相关辅机联锁功能等;采用先进的拓扑结构与输入变压器副边多级绕组移相整流技术,减少了输出侧的电流谐波,提高了功率因数,解决了对电网的揩波污染,无需任何滤波或功率因数的补偿;
(6)两者的价格差异已经很小;
(7)使用变频器可以节约大量安装电缆;
6、小结
随着国家“十一五“规划明确提出,要把节约资源作为基本国策,而生产型企业作为耗能大户,更应该把节约能源作为企业持续发展的动力。因此大功率电机的调速运行是势在必行的选择。而且变频调节方式是最好的选择。
参 考 文 献
[1] 许大中 交流电机调速理论
[2] 刘介才 《工厂供电》机械工业出版社■
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-9038431.htm
