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1、变频节能原理2011年06月07日14:43中国节能设备门户来源：保设备网1. 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一 频率的电能控制装置。2.变频节能原理在生产中，许多设备的能耗都与1. 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一 频率的电能控制装置。2. 变频节能原理在生产中，许多设备的能耗都与机组的转速有关，其中油、水泵最为 突出，这些设备一般都是根据生产中可能出现的最大负荷条件，如最大 流量和扬程进行选择的，但实际生产中所需的流量往往比设计的最大流 量小的多，如果所用的电动机是不能调速的，通常只能通过调节阀门的 开度来控制流量其结果在阀门上会造成很大的能
2、量损耗，如果不用阀门 调节，而是让电机调速运行，那么，当需要的流量减少时，电动机的转 数降低，消耗的能量将会明显减少。可知，当转速下降1/2时，流量下降1/2,压力下降1/4,功率下降 为1/8,即功率与转速成3次方的关系下降。如果不是用关小阀门的方 法，而是把电机转速降下来，那么随着泵的输出压头的降低，在输出同 样流量的情况下，原来消耗在阀门上的功率就可以完全避免，这就是调 速节电的原理所在。简单地说，就是在不装变频调速装置时，泵的出口 排量靠出口阀调节，电机易过负荷，流量小时，靠关小阀门调节，增加 了管道阻力，使部分能量白白消耗在泵出口阀门上，安装变频调速器 后，可以降低泵的转速，泵的扬程
3、也相应降低，电机的电耗也相应降 低，使原来消耗在泵出口阀上的能量，用变频调速方法得到了解决。由于采用恒转矩特性，变频降速后的电机转矩不变，拖动力矩恒定， 可以保证排量，从而实现了节约电能的作用。3. 节能举例，以水泵为例：频率降低，电机铁耗会减速小.n=60f/2p,转速降低，电机的输出功率 减小.所以就节能了.由流体力学可知，P（功率）=Q（流量）X H（压力），流量Q与转速N的 一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方 成正比，如果水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转可成比 例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。即水泵电机的耗电功 率与转速近似成立方比的关系
4、。例如：一台水泵电机功率为55KW，当转 速下降到原转速的4/5时，其耗电量为28.16KW，省电48.8%，当转速 下降到原转速的1/2时，其耗电量为6.875KW，省电87.5%.三晶变频 器在空压机上的节能改造应用空气压缩机在国民经济和国防建设的许多部门中应用极广，特别是在 纺织、化工、动力等工业领域中已成为必不可少的关键设备，是许多工 业部门工艺流程中的核心设备。提供自动化生产所需的压缩空气足够的 供气压力，是生产流程顺畅之要素，瞬间的压降，即会影响产品品质。随着变频技术的成熟，变频器在电气传动领域中应用越来越广泛。其控 制方式的多样性、完善的电机保护功能以及其特有的优点是目前在工控
5、领域其它无可比拟的。一、螺杆式空压机的工作原理螺杆式空气压缩机的工作过程分为吸气、密封及输送、压缩、排气四 个过程。当螺杆在壳体内转动时，螺杆与壳体的齿沟相互啮合，空气由 进气口吸入，同时也吸入机油，由于齿沟啮合面转动将吸入的油气密封 并向排气口输送;在输送过程中齿沟啮合间隙逐渐变小，油气受到压缩； 当齿沟啮合面旋转至壳体排气口时，较高压力的油气混合气体排出机 体。二、压缩气供气系统组成及空压机控制原理压缩气供气系统组成：工厂空气压缩气供气系统一般由空气压缩机、冷干机、过滤器、储气 罐、管路、阀门和用气设备组成。空气压缩机的控制原理：在工厂的空气压缩机控制系统中，普遍采用后端管道上安装的压力
6、继电器来控制空气压缩机的运行。空压机启动时，加载阀处于不工作态，加载气缸不动作，空压机 头进气口关闭，电机空载启动。当空气压缩机启动运行后，如果后端 设备用气量较大，储气罐和后端管路中压缩气压力未达到压力上限值，则控制器动作加载阀，打开进气口，电机负载运行，不断地向后 端管路产生压缩气。如果后端用气设备停止用气，后端管路和储气罐中 压缩气压力渐渐升高，当达到压力上限设定值时，压力控制器发出卸载 信号，加载阀停止工作，进气口关闭，电机空载运行。三、螺杆式空气压缩机变频改造空压机工频运行和变频运行的比较：空压机电机功率一般较大，启动方式多采用空载（卸载）星-三角启动， 加载和卸载方式都为瞬时。这使
7、得空压机在启动时会有较大的启动电 流，加载和卸载时对设备机械冲击较大;不光引起电源电压波动，也会 使压缩气源产生较大的波动;同时这种运行方式还会加速设备的磨损， 降低设备的使用年限。由于一般空气压缩机的拖动电机本身不能调速， 因此就不能直接使用压力或流量的变动来实现降速调节输出功率的匹 配，电机不允许频繁启动，导致在用气量少的时候电机仍然要空载运行， 电能浪费巨大。对空压机进行变频改造，能够使电机实现软起软停，减小启动冲击， 延长设备使用年限;同时由于电机运行频率可变，实现了空压机根据用 气量的大小自动调节电机转速，减少了电机频繁的加载和卸载，从而较 大幅度减小电动机的运行功率，使得供气系统气
8、压维持恒定，便可以实 现节能的目的。四、变频改造方案设计原则根据原工况存在的问题并结合生产工艺要求，空压机变频改造后系统 应满足以下要求：-电机变频运行状态保持储气罐出口压力稳定，压力波动范围不能超 过 0.02Mpa。系统应具有变频和工频两套控制回路。根据空压机的工况要求，系统应保障电动机具有恒转矩运行特性一。为了防止非正弦波干扰空压机控制器，变频器输入端应有抑制电磁 干扰的有效措施。在用电气量小的情况下，变频器处在低频运行时，应保障电机绕组 温度和电机的噪音不超过允许的范围。生产工艺要求，变频改造后，适当降低压缩气供气系统的供气压力， 将原来的高压变流量供气改变为变频恒压变流量供气方式。五
9、、变频器的选型根据上述原则，选择广州三晶电气SAJ系列通用型变频器，装有工变 频切换装置，只需加一只压力变送器即可组成闭环控制系统。传感器反 馈的气压信号直接送入变频器自带的PID调节器输入口，而压力设定可 以使用变频器的键盘设定，使该系统能够满足上述工况要求。SAJ变频器特点：采用32位电机控制专用微处理器，高精度频率输出新颖的功率累计功能，观察节能效果更直观方便。内置RS-485接口，可计算机联网控制。多信号输入，内置简易PLC， 自动化控制更方便。载波频率可调，静音运行。控制方式多样化，通用性强。内置PID调节功能，闭环控制简单低速额定转矩输出，运行稳定。键盘操作方便，可在运行时在线调整
10、和设定有关参数。低频转矩输出180% .低频运行特性良好.输出频率最大600HZ,可控制高速电机全方位的侦测保护功能（过压、欠压、过载）瞬间停电再起动，加速、减速、动转中失速防止等保护功能减速停止成自然停止，自动复归，直流制动多样的变频器运行状态参数显示，对控制信号和负载运行状况一目了 然。在进行变频改造时我们将尽量保持原有设备主电路和控制电路的完 整性，对其电路不作改动;这有利于在变频器发生故障或是检修时，空 压机可以很方便地改动回到原有的控制方式上去，这保证了空压机在变 频和工频状态下都可以运行。泵与风机的变频节能原理http:/ 2009 年 09 月 22 日 10:21 中国液压机械
11、网生意社09月22日讯我国的电动机用电量占全国发电量的60%70%，风机、水泵设备年耗电量 占全国电力消耗的1/3。造成这种状况的主要原因是：风机、水泵等设备传统的 调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输 出功率大量的能源消耗在挡板、阀门地截流过程中。由于风机、水泵类大多为平 方转矩负载，轴功率与转速成立方关系，所以当风机、水泵转速下降时，消耗的 功率也大大下降，因此节能潜力非常大，最有效的节能措施就是采用变频调速器 来调节流量、风量，应用变频器节电率为20%50%，而且通常在设计中，用户 水泵电机设计的容量比实际需要高出很多，存在“大马拉小车”的现象，效率低
12、下，造成电能的大量浪费。因此推广交流变频调速装置效益显著。采用变频器驱动具有很高的节能空间。目前许多国家均已指定流量压力控制 必须采用变频调速装置取代传统方式，中国国家能源法第29条第二款也明确规 定风机泵类负载应该采用电力电子调速。变频调速节能装置的节能原理1、变频节能由流体力学可知，P（功率）=Q（流量）XH（压力），流量Q与转速N的一次方 成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比，如果水 泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时轴输出 功率P成立方关系下降。即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。例 如：一台水泵电机功率为55KW，当转
13、速下降到原转速的4/5时，其耗电量为 28.16KW，省电48.8%，当转速下降到原转速的1/2时，其耗电量为6.875KW，省 电 87.5%.2、功率因数补偿节能无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电 网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费 严重，由公式P=SXCOS0，Q=SXSIN0，其中S-视在功率，P-有功功率，Q-无 功功率，COS0 -功率因数，可知COS0越大，有功功率P越大，普通水泵电机的 功率因数在0.6-0.7之间，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作 用，COS0 1，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。3、软启动节能由于电机为直接启动或Y/D启动，启动电流等于 （4-7）倍额定电流，这样会 对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时 产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为 不利。而使用变频节能装置后，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。
