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節(jié)能節(jié)電
變頻技術的風機與泵類如何節(jié)能應用
在企業(yè)的生產(chǎn)過程中，對泵類和風機設備的應用非常廣泛，而這類設備的電能消耗非常大，其耗能占企業(yè)總耗能比重很大。當前，我國正深化市場經(jīng)濟體制改革，市場競爭已可以用“慘烈”這個詞來形容，因此，企業(yè)為了增強自身的競爭力，必須優(yōu)化生產(chǎn)技術和工藝，在生產(chǎn)過程中的節(jié)能能耗，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的價格競爭力，提高經(jīng)濟效益。
中科宇杰從事節(jié)能節(jié)電領域數(shù)十載，為眾多能耗企業(yè)做過節(jié)能改造，是節(jié)能節(jié)電領域的領導者。下面一起來看下變頻調(diào)速技術的風機與泵類如何節(jié)能的：
1、變頻器的作用
在實現(xiàn)電機控制中經(jīng)常會用到的設備是變頻器，該設備實現(xiàn)對電機控制的方式是改變電源輸出的頻率。在企業(yè)生產(chǎn)過程中，必須追求對電機的更好控制，而實現(xiàn)對整個電機的更好控制，就必須使用變頻器，通過該設備來實現(xiàn)被控交流電機的過電流電壓保護、過載保護以及變頻調(diào)速，同時整個系統(tǒng)的電能綜合利用率以及工作效率也由變頻器來負責調(diào)節(jié)。
2、不同種類下的變頻器
(1) 開關方式不同下的變頻器分類
開關不同，則變頻器的種類也不同，按照開關分類，變頻器可分為四種：第一，SPWM控制變頻器;第二，PAM控制變頻器;第三，SVPWM控制變頻器;第四，PWM變頻器。在這四種不同類型的變頻器中，PAM控制是脈沖幅度調(diào)制，它通過改變脈沖列脈沖的幅度，實現(xiàn)對波形和輸出量值的調(diào)制，從而實現(xiàn)變頻器的變頻功能;和PAM控制不同，PWM控制是脈沖寬度調(diào)制控制，也就是在調(diào)節(jié)波形和輸出量時，它能用改變脈沖的寬度的方式，從而實現(xiàn)變頻器的變頻功能;在PWM的基礎上，改變調(diào)制脈沖后便是SPWM控制，為了做到正弦波輸出，需要遵循正弦規(guī)律，排列出適當?shù)拿}沖寬度來過濾并輸出波形，經(jīng)常在生產(chǎn)中運用到支流交流逆變器;而SVPWM控制則是空間矢量脈寬調(diào)制，作為PWM技術調(diào)制的一種方法，將PWM插入電機三相定子繞組中，促進旋轉磁場在定子中的產(chǎn)生，從而帶動電機旋轉。
(2) 按照工作原理對變頻器進行分類
按照工作原理進行分裂，變頻器可以分為三種：第一種是矢量控制變頻器，第二種是V/f控制變頻器，第三種是轉差頻率控制變頻器。V/f控制變頻器可以頻率與輸出電壓成正相關，這樣就可以實現(xiàn)電動機磁通的一致性，有效地避免了弱磁和、磁飽和問題的產(chǎn)生;所謂轉差調(diào)速就是在調(diào)速時采用改變異步電動機滑差的方式，速度決定滑差要求，通過轉差頻率控制技術，在一定程度上能夠對系統(tǒng)的動態(tài)性能和靜態(tài)性能進行改善;矢量控制變頻器最主要的一個特點就是直流電動機調(diào)速控制，按照矢量變化的方法分解異步電動機定子繞組電流，可以實現(xiàn)直流電動機的磁場電流分量。
3、風機、泵類變頻節(jié)能的工作原理分析
風機、泵類變頻要實現(xiàn)節(jié)能，有兩種途徑：一種是軟啟動節(jié)能，一種是變頻節(jié)能。筆者下面具體介紹這兩種節(jié)能方式的節(jié)能原理：
(1)關于軟啟動節(jié)能
由于電機為Y/D啟動或者是直接啟動，額定電流的4～7倍就是啟動電流，這樣就會對供電電網(wǎng)和機電設備產(chǎn)生巨大的沖擊，如果對供電容量要求很高，在啟動時就會產(chǎn)生很大的損害性，比如閥門和擋板遭到電流和震動的損害，從而縮短設備的使用壽命等。安裝變頻節(jié)能裝置以后，變頻器的軟啟動功能能夠將開始時的啟動電流自動調(diào)節(jié)為0，這樣就不用擔心產(chǎn)生的電流會超過額定電流，在一定程度上減輕了對電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊，起到了延長閥門和設備使用壽命的作用，從而可以節(jié)省變頻器維護的相關費用。
(2)關于變頻節(jié)能
流體力學上有一個公式，即P=H×Q，專業(yè)人士都知道，P、H和Q三者之間是存在一定的關系的，且都是正比例關系，只是大小有所不同。如果水泵的效率是一個固定值，那么，當降低調(diào)節(jié)流量時，轉速N也會跟著下降，而輸出功率P也會跟著下降，且是立方關系的下降。這也就是說，水泵的轉速與水泵電機的耗電率是立方關系。
4、變頻調(diào)速與風機、水泵節(jié)能
(1) 調(diào)節(jié)風機、水泵流量的方法
調(diào)節(jié)風機、水泵流量的方法多種多樣，每種方法各具優(yōu)點，有三種是經(jīng)常用到的：
a、交流電動機變頻調(diào)速;
b、在對水泵、風機的轉速進行調(diào)節(jié)時，采用電磁轉差離合器的方式，但是電動機在這種情況下的運轉是恒速的;
c、在調(diào)節(jié)風機擋板時，如果采用傳統(tǒng)的機械方法，則可使實現(xiàn)對水泵、導流器的閥門開啟度的調(diào)節(jié)。在節(jié)電率百分比相同的情況下，裝機容量和電節(jié)能會變成最大值，因此，在生產(chǎn)過程中，應廣泛應用高壓變頻調(diào)速節(jié)能技術，而把變頻調(diào)速應用到大容量壓縮機、水泵和風機上，以達到節(jié)能的目的。
(2) 變頻調(diào)速在風機、水泵節(jié)能中的應用
將流體理論作為基本的出發(fā)點，可以用三次方函數(shù)來表示離心式風機、水泵的軸功率和轉速的關系。在研究中表明，滑差后液力調(diào)速的效率會隨著調(diào)速方案效率的變化而降低，當轉速下降為50%時，變頻調(diào)速器會呈現(xiàn)出較高的效率，這樣一來，就會發(fā)現(xiàn)一切基本沒有發(fā)生任何變化。所以變頻調(diào)速是所有調(diào)速方案中節(jié)能效果最好的。用一個實際例子來說明，同一臺水泵、風機的轉速流量和軸功率都為100%時，將轉速流量調(diào)到50%，軸功率也會降到50%。但如果滑差調(diào)到50%，則只需從電網(wǎng)中吸入25%左右的功率;假如通過變頻的方式，將流量降到50%，則只需從電網(wǎng)中吸入10%左右的功率。因此，我們不難發(fā)現(xiàn)，變頻調(diào)速具有無可比擬的優(yōu)勢。
5、變頻調(diào)速與環(huán)境保護
在企業(yè)電能總消耗中，電機驅動耗能占很大比例。我們有理由相信，天然氣、燃煤、石油等燃料的枯竭，很大程度上要歸咎于過度的電力消耗。二氧化氮和二氧化碳的過量排放，會造成嚴重的空氣污染，會對大氣臭氧層造成無法修補的嚴重破壞，對人類的生活造成極為不利的影響。當前，環(huán)境問題日益嚴重，已經(jīng)影響到了人們的日常生活，但隨著人們環(huán)保意識的不斷提高，越來越多的人開始關注環(huán)境問題，并積極投身到環(huán)境保護中來。因此，在企業(yè)的生產(chǎn)過程中，企業(yè)理應廣泛采用變頻調(diào)速節(jié)能技術，這樣不僅有效地節(jié)約了能源，還減少了污染的排放，起到了保護環(huán)境的作用。
綜上所述，泵類、風機等設備的節(jié)能運行通過變頻調(diào)速技術來實現(xiàn)，受到國家和政府的普遍重視。通過實踐表明，在泵類和風機設備驅動控制中運用變頻器能夠收到明顯的節(jié)能效果，是一種可廣泛采用的調(diào)速控制方式。變頻調(diào)速技術有許多優(yōu)點，不僅能夠提高設備的運轉效率，而且能夠最大限度滿足企業(yè)對于高效率生產(chǎn)的需求。同時，它還可以切實減少設備的養(yǎng)護和維修費用，有效延長其壽命，可謂一舉多得。在國內(nèi)外，變頻調(diào)速技術已經(jīng)并將持續(xù)受到人們的關注，在我國的經(jīng)濟建設中，其也必會發(fā)揮重要作用。