变频器在企业节能降耗方面的应用

摘 要：本文介绍了变频器基本工作原理及可实现的主要功能,阐述了变频器在企业节能降耗方面实际应用和效果.

关 键 词：变频器节能降耗

中图分类号：TM921.51文献标识码：A文章编号：1007-9416（2013）07-0069-01

1变频器的基本工作原理

变频器主要由整流器、滤波器、再次整流（或称送变器）、控制部分等组成.工作原理是利用电力半导体器件的通、断作用将电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源供给电动机,从而调节电机的转速.目前变频器多采用交一直一交方式,即先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源输出.

2变频器的功能

（1）调速、节能功能：通过控制调节变频器的输出交流电源频率、输出电压,根据工艺变化调节电机转速降低电能损耗,节约生产成本是变频器的最主要功能之一.

（2）软启动、保护功能：变频器能实现电机软启动,没有电机启动冲击引起的电网电压下跌.变频器自身保护功能完善,同原来继电保护比较,保护功能更多,更灵敏,大大加强了对电机的保护,可实现如过电流、过电压、过热和瞬时停电保护等,当变频器自检到电路异常状态后可使电机自动停车保护控制的设备.

（3）转矩提升功能：变频器具有0～50Hz恒转矩特性,额定转矩输出、转矩阶跃响应<200ms,可以弥补电机低速时转矩的不足,可使电机在低速区输出足够的转矩来带动设备.

（4）功率因数高：变频器采用新型IGBT功率器件,在20～100%的负载变化情况内能达到或超过0.95的功率因数,并且输出电流谐波少,无须再安装功率因数补偿和谐波抑制装置.

（5）运行安全可靠：变频器内置有PLC,现场信号接入灵活,变频器按照PLC输出控制信号节点的状态自动高速、低速往复运行.采用彩色嵌入式人机监控界面（如图2所示）,操作权限分级能保证设备的安全、可靠运行,提供友好的全中文操作界面方便实现参数设定及逻辑控制,可以方便实现远程监控和网络化自动控制.

3变频器在企业节能降耗方面实际应用

当今世界,能源危机已经直接影响到全球经济的发展,直接关系到大多数企业的生存与发展.国家大力提倡节能减排,向科学技术改造要效益.我国电动机用电量占全国发电量的60%～70%,其中风机、水泵设备年耗电量占全国电力消耗的1/3,企业的多数用电设备都存在“大马拉小车”的情况,通过节省电量来降低成本、提高利润空间已经势在必行.我公司高炉生产工序的两台除尘风机,电机为1600kw/6kv高压三相异步鼠笼电机,每天24小时运行,原采用液力耦合器控制,人工调节风门开度.当除尘工作时,风门开度90%,电机运行功率1152kw；不除尘时风门开度30%,电机运行功率428kw.液力偶和器调速是高压电机领域中传统的调速方式,但缺点是能耗大、效率低,其原因是存在严重的耦合损失和转差损失.

根据风机类负载的工作特点,发现与传统的采用调节风门的方式调节风量相比,调节转速来控制风量的方法,有着明显的节能效果.变频调速就是无附加转差损耗的高效调速方式,其突出优点是启动能耗低、调速范围广,可实现无级调速,动态响应速度快,调速效率高.变频器调速控制操作简便,且易于实现生产工艺的控制自动化,当装置发生故障后可采取措施投入工频运行,不会影响生产作业是其最显著的优点.经过考察论证分析,我们决定采用两台山东新风光电子科技发展有限公司自主研发生产的JD-BP37-1600F风机类高压变频器,改造现有的两台高炉除尘风机.我公司采用了合同能源管理模式,由技术和信誉好的节电公司投资改造,双方共享节电利益分成.二零一一年八月,两台风机先后改造完成投入使用,高炉除尘风机电机采用变频器控制后,高速（除尘）时变频器运行在45HZ,电机运行功率1152kw,低速（不除尘）时变频器运行在15HZ,电机运行功率43kw.根据两台风机二零一二年实际运行情况统计,全年实际计量用电量为560.05万kwh,而两台风机二零一零年采用液力偶和器调速时实际计量用电量为1154.29万kwh,两台风机年节约用电量594.24万kwh,如果每度电按0.65元计算,年节约电费386.26万元,为公司创造了较好的经济效益.