采用变频运行降低设备能耗

采用变频运行降低设备能耗

迪力哈尔•,阿斯哈尔

（新疆油田公司采油二厂注输联合二站新疆克拉玛依834000）

摘要：本文主要分析了变频运行的一些基本的概念，并论述了采用变频运行降低设备能耗的具体方法和对策，希望可以为今后的相关工作提供参考，提高设备运行的效果。

关键词：变频运行；设备能耗

一、前言

针对变频运行技术，如果能够科学的进行分析和应用，确实能够大大提升设备的运行效率，从而降低设备运行的能耗，这是一种较为可靠和有效的运行技术。

二、变频调速技术概述

电动机是目前各行业生产中不可或缺的重要设备，生产机械的工作需要电动机拖动来实现设定的工作。上个世纪因为技术发展的限制，电动机运动基本是固定转速的定速拖动。在控制要求的精度不高的环境下，定速运行可以满足大部分的生产需求。而随着工业化和智能化需求，定速控制和拖动的方式已经不能适应生产需求，对传动方式提出了可调的要求。此时电动机的发展也从直流向交流发展，交流电机的造价低性能好，重量轻等优势都是使其获得了较大的应用空间。因此智能调速的技术逐步向交流电机方向发展。实践中使用调速技术后可以大幅度提高机械加工的精度，并可以降低劳动强度和提高生产效率，并为自动化智能控制提供了必要的条件。

具体看变频调速技术，就是在拖动系统中利用变频器驱动电机，实现速度的可调性，也就是让电机按照既定的程序或者方式进行工作。但是不论系统是否采用调速技术，其稳定性是最大的前提，即要求系统在受到外部干扰的时候也可自动恢复功能。交流调速传动主要就是利用电子式电力变换装置对交流电动机的变频调速传动。除了变频调速外还有另一种调速方式，如变极调速、定子变压调速、离合其调速等等，虽然这些技术可以在某种场合下得到应用，但是其性能都不能与变频调速向比。

变频调速的基本原理就是通过改变电源的供电频率，引起同步转速的改变，从而改变电机的转动速度。变频调速的突出是范围大、变速平滑、效率高、动静态特征优良，是一种应用最广且性能较好的交流调速模式。电动机械的特性是根据电动机自身的电气参数而发生改变的，但是因为系统的转动惯量的存在，转速不能发生突变，但是通过外部条件改变电气参数必然会引起电磁转矩的改变，从而破坏原有的转矩平衡关系，此时就会出产生新的系统合转矩。此种情况系统将才产生一个加速度，使得系统加速或减速。当外部调节稳定后，系统转速就会达到平衡，这个过程就是变频调速过程。

三、变频调速节能装置的节能原理

变频节能控制主要依靠变频器来实现，变频器能通过半导体器件的通断作用来改变电机工作电源频率方式，从而对交流电动机工况进行控制。变频器的基本结构包括整流、滤波、逆变、制动、驱动、检测等单元，核心模块为整流器、变流器、平波回路三个部分。其中，半导体器件是调整电压和频率的核心器件，依靠半导体器件来针对实际情况提供电机所需电源电压，从而实现调速、节能功能。整流器能将工频源源变换为直流电压，并可以构成可逆变流器实现再生运转。在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，为了抑制脉动电压的影响，需要平波回路来吸收脉动电压。逆变器的作用则与整流器相反，起着将直流电压变换为交流电压的作用。此外，在变频器中，控制电路也起着极为重要的作用，通过控制电路提供控制信号，包括如频率电压运算、电压电流检测、电机速度检测、控制信号驱动、电路保护等，是变频器正常运行的保障。

变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。变频器就是基于上述原理采用交-直-交电源变换技术，电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气产品。

1、变频节能

由流体力学可知，P（功率）=Q（流量）×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=S×COSФ，Q=S×SINФ，其中S－视在功率，P－有功功率，Q－无功功率，COSФ－功率因数，可知COSФ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，COSФ≈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。

四、变频节能技术的主要应用领域

变频节能技术主要在交流异步电动机中应用的最为广泛，交流异步电动机主要通过对机械负载进行拖动而产生一定的功率，对交流异步电动机进行变频调速主要是通过电机在磁场中的转速进行相应的调整，在不改变转差率的情况下来达到节能的目的。对于交流的电动机而言，要保证电机恒转矩输出，就要保证在电机的定子侧通过旋转磁场的作用进行电机功率的输出，并且使得功率的输出达到相应的转子侧，电机在整个功率的输送过程中保持恒定的数值，如果对转子回路中的电阻进行增大，就会有效的降低相应的转速，进而产生一定的功率损耗。通常情况下，变频节能技术的核心部分就是变频器，而应用变频节能技术的主要目的就是有效的节约能源。而变频节约能源的主要引用领域就是在工业生产领域中。因为在工业领域对于能源的使用量相对加大，因此通过应用变频节能技术来对工业生产中的机械运行电能进行有效的节约，进而能够节省大量的能源。节能的主要手段就是通过对运转的电机进行运转速率的调整，但是调整的精度没有特别严格的要求，这样就可以更容易实现。而目前工业生产领域中的电机，因为是恒转速的异步电机，因此在对其变频调速的过程中，将变频器介入到电网中即可。这样就能够通过变频器来对电机的运转速率进行相应的调整，进而达到节能的目的。对电机进行调速的过程中，虽然调速的方法有很多种，但是归其本质主要就是对交流电机进行同步转速的调整和不调整两种方式。在工业生产领域中，通常采用的都是不调整交流异步电机的同步转速这种方式，这种方式主要是通过对交流异步电机中的转子串电阻进行调整、串级调速等途径实现同步转速的调整。

五、结束语

综上所述，采用变频运行来降低设备能耗，是一种极其有效的方法，因此，今后必须要更加深入的分析如何科学应用变频技术，从而不断提升设备的使用效果，降低能耗。

参考文献

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