变频调速器在生产实际中的节能及应用

摘要:通过对变频器在交流异步电动机调速方面中的节能效果的分析,得出它不仅可取代传统的直流调速和电磁调速,而且节能效果显著,很有实用价值。

Abstract: Through the analysis of Energy conversation and application of variable-frequence governor in A.C. asynchronous motor speed adjusting, It proved thatvariable-frequence governor not only take place of direct current governor and electromagnetic variable-speed motor, it has good energy-saving effect wiht practical value.

关键词:变频调速器(变频装置);交流调速;频率;同步转速;转子转速

Key words: variable-frequence governor;AC variable speed;frequency;synchronous speed;turbine rotor speed

中图分类号:TM92 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)06-0036-01

三相交流异步电动机由于其本身固有的优点,在生产实际中被广泛采用。但其调速性能差,随着电力电子技术的发展及微电子控制技术的日渐成熟,交流电动机变频调速器(VVVF装置)的出现及普及,被公认为是效率高,性能好,变速范围广,且具有发展前途的交流电动机调速方式。在提高生产质量,提高工作效率和节约能源方面,显示了巨大的威力,逐步取代了过去传统的直流调速和电磁调速,特别是在当今能源短缺的时代,其在节能方面的潜力,以成为人们关注的焦点。

不管是交—交变频,还是交—直—交变频,其原理都是将频率固定(通常工频50Hz)的交流电(三相或单相)变换成频率连续可调的(多数为0-400Hz)的三相交流电源,当频率连续可调时,电动机的同步转速也连续可调。又因异步电动机的转子转速总是比同步转速略低一些,所以当同步转速连续可调时,转子转速也连续可调,这就能够找到一固定频率,使其对应的电机输入功率与负荷相平衡,或在这一频率下,就能够满足工作需要,而不必使电机工作在满负荷状态,这就为节约电能打开了广阔的空间。

下面为我公司在运用变频器后节能效果的分析:

我公司在供水泵上应用变频器的分析。供水泵电机为7.5KW,不加变频器时,每天二十四小时开泵,只要开泵,每小时耗电7.5度,在应用变频器后,将供水泵系统压力定为4Kg,通过压力变送器,把压力信号反馈到控制微机,微机根据压力信号,控制变送器的输出功率。即用水量大时,输出功率高,用电量也大;反之,用水量小时,输出功率小,用电量也小。由于白天生产用水处于高峰,电机满负荷工作,耗电7.5度/小时,而其它时间耗电只有50%,夜间只有10%。其耗电曲线如图1所示:

图1

从耗电曲线上可以看出,每天100%耗电9小时,50%耗电7.5小时,10%耗电7.5小时,折合成100%耗电时间为:

9+50%×7.5+10%×7.5=13.5小时,节电率:(24-13.5)÷24=43.75%。如按一度电0.5元计算,则年节电额为:

365天×24小时×7.5KW×0.5元/度×43.75%=14371.875元,而购置此套变频器系统需3万元,25个月即可收回投资。

在我公司锅炉房给水泵上安装一台变频器的分析。给水泵电机为37KW,冬季三台锅炉都由这台给水泵供水,夏季只运行一台锅炉,也由这台给水泵供水,每年负荷情况如图2所示:

图2

从泵的运行负荷情况看,满负荷为2个月,60%负荷为4个月,30%负荷为6个月,节电率为:

12-(2+60%×4+30%×6)÷12=48.33%。

年节电额为:365×24×37×0.5×48.33%=78323.6元。而锅炉的给水泵变频系统投资为4.2万元,7个月即可收回投资。

我公司新区锅炉安装一台变频器的分析。锅炉鼓风机电机为18.5KW,不安装变频器时,风量靠调整风机挡板来调节。电机满负荷运行,由于鼓风机调速不像供水泵那么有规律,要根据锅炉运行状况调整鼓风量,因此,在安装变频器后,就保守估算可以节电30%,年节电额为:18.5×365×24×0.5×30%=24309元,鼓风机变频器投资为1.8万元,蒸汽锅炉9个月即可回收投资,对于温水锅炉每年运行半年,18个月就可回收投资。

以上三台变频调速器系统,每年节约电费:11.7万元,当年即可收回投资10万元,变频器的使用寿命为8年,8年后可节约81.9万元,由此可见,在应用变频调速器后,其节电效果是很显著的。

虽然变频装置在实际应用中成效显著,但是由于我国的电子工业起步较晚,在变频装置的应用上与发达国家相比还存在很大的距离(发达国家变频器利用已达80%),再加上变频器的前期投资相对较大,使得很多适合变频器的场合,如风机,水泵等设备上都没采用。但是随着国力增强,相信变频装置的普及与利用只是时间问题,节能的空间也会更加广阔。