变频器的几个应用

变频调速技术通过改变电动机定子电源频率来改变电动机转速，相应地改变机泵的转速和工况，使其流量与扬程适应管网介质流量的变化。某工厂对装置内负载波动大，调节阀节流严重的机泵安装了65台变频器，总容量为3 600 kW，其中大部分是闭环控制系统，即现场一次表经变送器将信号通过屏蔽电缆送到PID调节器，调节后通地屏蔽电缆将4mA～20mA直流信号送到变频器盼设定口，控制变频器的输出。余下部分是开环控制系统，即根据控制目标通过电位器给定来控制变频器输出，以使电动机工作在符合工艺要求的转速上，完全靠变频器输出控制电动机转速来控制流量，使机泵的出口阀达到全开状态，扬程与管网阻力特性曲线相吻合，泵出口扬程大幅度下降，电动机输出有功功率也明显降低，获得最佳的节能效果。变频器的使用，使节电率达到50％～70％，不但提高了工艺要求，实现了生产过程自动化，而且延长了设备的使用寿命，提升了产品质量，同时减轻了工人的劳动强度，提高了生产效率，取得了较好的经济效益和社会效益。

   通常在工业生产、产品加工制造业中风机设备主要用于锅炉燃烧系统、烘干系统、冷却系统、通风系统等场合，根据生产需要对炉膛压力、风速、风量、温度等指标进行控制和调节以适应工艺要求和运行工况。而最常用的控制手段则是调节风门、挡板开度的大小来调整受控对象。这样，不论生产的需求大小，风机都要全速运转，而运行工况的变化则使得能量被风门、挡板的节流损失消耗掉了。在生产过程中，不仅控制精度受到限制，而且还造成大量的能源浪费和设备损耗。从而导致生产成本增加，设备使用寿命缩短，设备维护、维修费用居高不下。

在中央空调、炼钢厂、水泥制造、化纤等行业中都用到风机。在没有调速控制之前，一般采用降压启动，并且正常运行后，电动机全速运行，而风量的大小则通过风门来调节。一般情况下，风门的开度为50%--80%，电机只能是满负荷运行，电动机的工作效率很低，造成了很大的浪费。

变频器的出现很好的解决了根据工况而直接控制风量的大小，满足了工况的要求。变频器是无级调速的，用变频器改造风机，具有以下特点：

1） 启动停止平衡，无级调速，调速范围大。

2） 工作可靠，能长期稳定运行。

3） 操作简便，维护量小。

4） 输出特性可满足风机性能要求。

5） 节能效果显著。

根据离心泵的特性，风机的流量变化与转速成正比，压力变化与转速成正比，而功率变化与转速变化立方成正比。因此，当风机转速降低时，风量减少。电机功率成立方比下降。因此要提高电动机的工作效率、节约电能，可在风机电动机上安装调速装置。安装了调速装置的风机电动机如图（3）所示。

图（3）安装了调速装置的风机电动机

根据工作的情况调节调速器装置就可以满足工作状况的要求。另外，用变频器对风机进行改造不必对原始系统进行大改动。经过变频器改造后，工作时，让电动机高速运行已达到我们的要求。不工作时，使电动机低速运转节约电能。控制系统总体构成如图（4）所示。

图（4）控制系统总体构成

      其中，鼓风机、引风机、炉排机变频器受燃烧控制系统的控制，给水泵变频器受汽泡水位的控制。控制器的输出信号将控制相关的变频器输出频率，以达到稳定工况及提高锅炉热效率和节能之目的。

通过对变频器在工业锅炉上的应用进行总结，具有以下优点：

1） 节电降耗效果显著，操作简便，调节平衡，尤其与微机控制相连更体现了优越性。

2）    平滑启动及转机转速下降，机械磨损减小，故障率下降，减少了停机、停炉对生产的影响。

3）    挡板和调节阀的机械磨损、卡死等故障不复存在了。

改造效果明显，以75KW为例：

改造前实测数据：

U=380V;I=120A;cos∮=0.887

P=1.732UI cos∮=1.732*380*120*0.887=70KW

改造前年耗电量（一年以330天计算）为：70KW*24*330=554400度。

改造后实测数据：

U=380V;I=120A;cos∮=1

P=1.732*380*75*1=49KW

改造后年耗电量（一年以330天计算）为：49kw*24*330=388080度。

每年节省电量：554400-388080=166329度；节电率：166320÷554400=30%；每年节约电费（按0.6元/度计）：166320*0.6=99792元。

对风机改造表明：

1）    采用交流变频器对风机进行节能改造具有结构简单、改造方便、节能效果明显、投资回收期短的特点；

2）    使用变频器后，风机可软启和软停、减少设备机械冲击、延长设备使用寿命、降低设备维修费用。