什么叫變頻調(diào)速技術(shù),它是一種以改變電機頻率和改變電壓來達到電機調(diào)速目的的技術(shù)。大家都知道,目前,無論哪種機械調(diào)速,都是通過電機來實現(xiàn)的。從大范圍來分,電機有直流電機和交流電機。過去的調(diào)速,多數(shù)用直流電機,由于直流機調(diào)速容易實現(xiàn)。但直流機固有的缺點:滑環(huán)和碳刷要經(jīng)常拆換,給人們帶來太大的麻煩。因此有人就想,如果把可靠簡單的籠式交流電機用來調(diào)速那該多好!因而就出現(xiàn)了定子調(diào)速、變極調(diào)速、滑差調(diào)速、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、串極調(diào)速、液力偶和調(diào)速等交流調(diào)速方式。當然也出現(xiàn)了滑差電機、繞線式電機、同步機、這些都是交流電機。
到20世紀80年代,由于電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展,才出現(xiàn)了對交流機來說最好的變頻調(diào)速技術(shù),它一出現(xiàn)就以其優(yōu)異的性能逐步取代其它交流電機調(diào)速方式,乃至直流電機調(diào)速,而成為電氣傳動的中樞。因而說變頻調(diào)速是時代的產(chǎn)物,只有在技術(shù)高度發(fā)展的今天,才能實現(xiàn)。為什么說它是基于電力電子、微電子、信息技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物?一是它的逆變部分都基于電流很大、電壓很高的 SCR、GTR、IGBT、GTO、MCT等電力電子器件來完成的。什么叫逆變:就是直流變交流(DC-AC)那么交流變直流就叫整流(AC-DC)。二是它的控制部分和負載狀態(tài)的檢測是由CPU(32位計算機)來完成,這是微電子器件發(fā)展的結(jié)果。三是內(nèi)置4-20mA 接口和 RS485 接口可以和儀表、DCS 相接,通過總線Profibus、Interbus 通訊。
調(diào)速節(jié)能原理從二個方面來說明:
1、風(fēng)機水泵的節(jié)電原理就是用調(diào)速控制代替擋風(fēng)板或節(jié)流閥控制風(fēng)流量,這是一個節(jié)電的有效途徑。在用檔風(fēng)板控制額定風(fēng)量Q1=100%輸出時,則軸功率 N1與面積AH1 OQ1成正比,若風(fēng)量減半Q2 =50%輸出時,則軸功率N2與面積BH2 OQ2成正比,它比N1減少不多,這是因為需要克服檔風(fēng)板阻力增大風(fēng)壓所致。如果采用調(diào)速控制同樣風(fēng)量減半輸出時,轉(zhuǎn)數(shù)由n1降至n2,按風(fēng)機參數(shù)比例定律畫出n2時的特性曲線,C點為新的工礦點,這時軸功率N2與面積CH3OQ2成正比,在滿足同樣風(fēng)量Q2情況下,軸功能降低很多,節(jié)省的功率耗損△N與面積BH2H3C成正比,可見節(jié)電效果十分顯著。
2、流體力學(xué)的觀點
流量∝轉(zhuǎn)速,壓力∝轉(zhuǎn)速^2,軸功率∝轉(zhuǎn)速^3,若轉(zhuǎn)速下降20%,則功率下降到51.2% ;若轉(zhuǎn)速下降50%,則軸功率下降到12.5% ,即使考慮調(diào)速裝置本身的損耗等因素,節(jié)電也是相當可觀的。
為此,許多行業(yè)、如鋼鐵、有色、石油、石化、化工、紡織、機械、電力、建材、醫(yī)藥、煤炭、造紙、卷煙、酒店、自來水等行業(yè)都在許多設(shè)備中采用交流電機變頻調(diào)速技術(shù),產(chǎn)生節(jié)電及增產(chǎn)的效果,下面舉幾個例子:
實例 1、空調(diào)類負載
家庭用空調(diào)只有0.5HP、1HP、2HP、3HP等,而工廠和賓館的空調(diào)容量要大的多,節(jié)電明顯。
北京麗都假日飯店動力中心是一個集中供冷、供熱的工廠,安裝有 20噸/小時蒸汽鍋爐3臺,300萬大卡溴化鋰制冷機4臺,負責(zé)動力廠周圍的麗都假日飯店、燕翔飯店、新萬壽賓館、國際學(xué)校、日本學(xué)校、德國學(xué)校及麗都飯店宿舍、托兒所、公園等涉外飯店、賓館、公寓、學(xué)校的供熱、供冷,供熱面積30萬平方米、供冷面積20萬平方米。91年,對水泵制冷機、引風(fēng)機采用變頻控制,節(jié)電明顯,一般在30~60%,年節(jié)電17.5萬KW,優(yōu)于其他調(diào)速方式。廣州市鳴泉居度假村在冷熱水、噴泉等設(shè)施上采用了變頻調(diào)速控制,節(jié)電效果非常好。我們深圳市的東華假日酒店的空調(diào)也采用了變頻調(diào)速,節(jié)電顯著、房間溫度適度。
實例 2、泵類負載
泵類負載,量大面廣,包括水泵、油泵、化工泵、泥漿泵、沙泵等,有低壓中小容量,也有高壓大容量。
[$page] 茂名石化公司煉油廠從1990年開始先后在蒸餾、裂解、加氫、糠醛、酮笨等20多條生產(chǎn)線上使用161臺變頻調(diào)速裝置。變頻器總功率達8091KW。 1990年10月至1992年2月對其中30臺泵進行測試,在同等工藝下,采用調(diào)節(jié)閥控制耗電999.9KW,而采用變頻調(diào)速電耗為396.7KW,節(jié)電 603.2KW,節(jié)電率60.3%。采用變頻控制時,電機和泵的轉(zhuǎn)數(shù)下降,軸承等機械部件磨損減低,泵端密封系統(tǒng)不易損壞,電機故障率降低,維修工作量大為減少。94年后,該廠又采用了14套6KV大容量變頻裝置,節(jié)電40%到70%。1995年11月14日《中國石化報》第一版“茂名石化公司煉油節(jié)能居同行前面”文章稱“僅通過變頻調(diào)速技術(shù)一年就節(jié)電2000萬千瓦時”。深圳梅林水廠首期設(shè)計日供水能力為60萬立方米,八套離心水泵有4套采用了高—低— 高型變頻調(diào)速裝置,95年節(jié)電83萬度。深圳市益力礦泉水公司也在水泵上安置變頻調(diào)速裝置,取得了較好的節(jié)電效果。
實例 3、電梯高架游覽車類負載
由于電梯是載人工具,要求拖動系統(tǒng)可靠,又要頻繁的加減速和正反轉(zhuǎn),電梯動態(tài)特性和可靠性的提高,便增加了電梯乘坐的安全感、舒適感和效率。過去電梯調(diào)速直流居多,近幾年逐漸轉(zhuǎn)為交流電機變頻調(diào)速,無論是日本,還是德國。我國不少電梯廠都爭先恐后的用變頻調(diào)速來裝備電梯。如上海三菱、廣州日立、青島富士、天津奧的斯均采用交流變頻調(diào)速。不少原來生產(chǎn)的電梯也進行變頻改造。
許多人坐過深圳世界之窗的單軌高架游覽車,該車行駛中頻繁起動、停車、上坡、下坡,并要求起停平穩(wěn),車速恒定。由于是載人車,運行必須安全可靠,常年日曬雨淋,環(huán)境惡劣。以往要求調(diào)速性能高的傳動裝置,多采用帶測速反饋的矢量控制系統(tǒng),價格較高。為了降低價格,并維修方便,我們采用了通用型變頻器轉(zhuǎn)矩矢量控制方式,成功解決了起動 /加速、停車/減速、恒速/變速行駛等,并防止了“下滑”、“沖站”現(xiàn)象的產(chǎn)生,達到了安全可靠,用戶非常滿意。這次改造是由我們