變頻節(jié)電技術(shù)的應(yīng)用

馮濤

摘要： 電荒警報已響徹全國，拉閘限電也日漸出現(xiàn)。據(jù)了解，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長，能源需求大幅度增加，能源供需矛盾日益突出，特別是用電緊張進(jìn)一步加劇。變頻技術(shù)被認(rèn)為是最有效的節(jié)能方式之一，使用變頻器不僅能達(dá)到科學(xué)用能、節(jié)能降耗的目的，而且能提高自動化水平，改善工藝。

關(guān)鍵詞： 變頻節(jié)電技術(shù)六個問題變頻調(diào)速器

與世界平均水平相比，我國主要工業(yè)產(chǎn)品的能耗要高出30%—90%；與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，我國現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)部門的節(jié)能潛力約為目前能源消費(fèi)總量的47%。如普遍推廣應(yīng)用變頻節(jié)電技術(shù)，則全國節(jié)電量可達(dá)1110億千瓦小時以上，折合標(biāo)準(zhǔn)煤4484萬噸以上。所以變頻節(jié)能勢在必行，但在變頻節(jié)電技術(shù)應(yīng)用過程中應(yīng)注意六個問題。

一、變頻技術(shù)的應(yīng)用

1.為節(jié)電而應(yīng)用

若為節(jié)電，那么變頻器所安裝設(shè)備就應(yīng)選擇負(fù)荷變化大的，應(yīng)在20%以上，另外還有就是應(yīng)用于大馬拉小車，設(shè)備功率因數(shù)低的負(fù)荷上，如果是負(fù)荷比較平穩(wěn)，變化不大，就不必采用變頻技術(shù)，可以采用其他節(jié)電技術(shù)。

2.為工藝而采用

變頻技術(shù)另一主要應(yīng)用就是調(diào)速，若工藝條件要求調(diào)速的可優(yōu)先選用變頻技術(shù)。

二、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

按照預(yù)計(jì)或?qū)崪y選擇應(yīng)用變頻技術(shù)，在預(yù)計(jì)的節(jié)電率及負(fù)荷變化，其投資回收期在18個月之內(nèi)，最長不超過2年。

三、合理選用變頻器

由于變頻器價格較貴，選用時一定要做詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析論證，對那些負(fù)荷較高且非變工況運(yùn)行的設(shè)備不宜采用變頻器。變頻器具有較多的品牌和種類，價格相差很大。要根據(jù)工藝環(huán)節(jié)的具體要求選擇性能較好、價格相對較低的品牌和種類，為此必須了解變頻器的技術(shù)特性。變頻器可以從不同的方面進(jìn)行分類。

1.按控制方式不同可分為通用型和工程型。通用型變頻器一般采用給定閉環(huán)控制方式，動態(tài)響應(yīng)速度相對較慢，在電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時也可滿足設(shè)備恒功率的運(yùn)行特性，但在低速時難以滿足恒功率要求。工程型變頻器在其內(nèi)部通過檢測設(shè)有自動補(bǔ)償、自動限制的環(huán)節(jié)，在設(shè)備低速運(yùn)轉(zhuǎn)時也可保持較好的特性實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。在水泥廠喂料、卸料、窯轉(zhuǎn)速等工藝環(huán)節(jié)，由于控制相對簡單，要求不高，為降低價格、便于維護(hù)，選擇通用性變頻器即可。

2.按安裝形式不同可分為四種，可根據(jù)受控電機(jī)功率及現(xiàn)場安裝條件選用合適類型。一種是固定式（壁掛式），功率多在37kW以下。第二種是書本型，功率從0.2—37kW，占用空間相對較小，安裝時可緊密排列。第三種是裝機(jī)/裝柜型，功率為45—200kW，需要附加電路及整體固定殼體，體積較為龐大，占用空間相對較大。第四種為柜型，控制功率為45—1500kW，除具備裝機(jī)/裝柜型特點(diǎn)外，與之比較占用空間更大。

3.從變頻器的電壓等級來看，有1AC230V，也有3AC208—230V、380—460V、500—575V、660—690V等級，應(yīng)根據(jù)要求做出正確的選擇。

4.從變頻器的防護(hù)等級來看，有IP00的，也有IP54的，要根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境情況作出相應(yīng)的選擇。

5.從調(diào)速范圍及精度而言，變頻器FC（頻率控制），調(diào)速范圍1：25；VC（矢量控制），調(diào)速范圍1：100—1：1000；SC（伺服控制），調(diào)速范圍1：4000—1：1000。

變頻器選型時，應(yīng)兼顧上述各點(diǎn)要求，根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的情況正確選擇合適的形式。一要考慮變頻器的安裝環(huán)境要求，二要考慮企業(yè)要求的環(huán)境，三要考慮高次諧波對其他設(shè)備的啟動運(yùn)行有無影響。變頻器的容量選擇，應(yīng)滿足在最大工作電流時不超過變頻器的過載容量（電流）。在變頻器的選型時還應(yīng)注意，相同設(shè)備配用的變頻器的規(guī)格應(yīng)盡可能統(tǒng)一，便于備品備件的準(zhǔn)備，便于維修管理。選用時還要考慮生產(chǎn)廠家售后服務(wù)質(zhì)量情況。一般的變頻廠家在推銷時都說其節(jié)電率在30%以上，節(jié)電率不在于變頻器本身，而在于所應(yīng)用的負(fù)荷上決定的，因此在設(shè)備選型上一定要征求有關(guān)專家或?qū)I(yè)機(jī)構(gòu)（節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心）的意見，不能僅聽推銷人員的一家之言。變頻器的選擇還有國產(chǎn)和進(jìn)口設(shè)備之分，根據(jù)我們多年的經(jīng)驗(yàn)，三方面應(yīng)引起注意：①進(jìn)口變頻器的價位在800—1000元/kw，國產(chǎn)價位在500元左右/kw；②在應(yīng)用中15kw—75kw可采用國產(chǎn)變頻器，其余建議采用進(jìn)口變頻器；③進(jìn)口變頻器在選用的過程中也有性能和價格的比較。

四、正確安裝

對于生產(chǎn)條件比較惡劣、粉塵較大的場合，調(diào)速機(jī)械大多安裝在室外或庫下等環(huán)境惡劣的地方，而操作人員一般集中在電控室。變頻器是較精密的儀器設(shè)備，生產(chǎn)現(xiàn)場時常無人且環(huán)境較差，對設(shè)備不利。變頻器應(yīng)安裝在電控室內(nèi)。如要求多臺變頻器安裝在同一電控室的某一個控制屏內(nèi)，則必須采用抗干擾的措施以保證系統(tǒng)正常工作。變頻器控制線必須采用屏蔽電纜，并且在布線范圍內(nèi)必須與動力線相距大于0.1m，相交時必須轉(zhuǎn)90°角，千萬不要將控制線與動力線放在同一電纜托架（或線框）內(nèi)，以避免變頻器控制信號受到干擾。變頻器負(fù)載輸出線也要采取屏蔽措施，選用鎧裝電纜，以避免變頻器對附近儀表產(chǎn)生干擾。部分變頻器頂部有散熱孔，灰塵和金屬物易由此進(jìn)入裝置內(nèi)部，應(yīng)采取防護(hù)措施，防止內(nèi)部短路。在變頻器接線時要特別注意電源的輸入線和輸出線絕不能接錯，將電源輸入線接上變頻器輸出位置，會立刻損壞設(shè)備。通常變頻器連接到電機(jī)的電纜長度要求不能超過50m，使用屏蔽電纜不能超過25m，這就必須考慮變頻器到受控電機(jī)之間的距離問題。碰到超過規(guī)定距離的情況，通常解決的方法有兩個：其一是在超過規(guī)定距離的線路上串入電流值適合的出線電抗器；其二是加大變頻器功率一個等級，這種方式特別適合于多臺集中群控、安裝位置狹小擁擠、要求規(guī)范等場合。

五、參數(shù)設(shè)置與調(diào)試

做好變頻器參數(shù)的設(shè)置及調(diào)試工作是設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的一個根本保障措施?，F(xiàn)場中出現(xiàn)的許多問題往往是參數(shù)的設(shè)置問題而與設(shè)備本身無關(guān)，由此可見，合理正確設(shè)置參數(shù)很重要。在變頻調(diào)速器開機(jī)調(diào)試前必須根據(jù)負(fù)載的特點(diǎn)，將所有參數(shù)設(shè)定好，檢查無錯誤后方可開機(jī)運(yùn)行。在啟動過程中，恒轉(zhuǎn)速過程及減速過程中，要特別注意變頻器輸出電流，認(rèn)真觀察，如果第一次設(shè)定的參數(shù)不是十分理想，應(yīng)逐步接近。轉(zhuǎn)矩提升功能主要考慮負(fù)載啟動轉(zhuǎn)矩，在負(fù)載能平穩(wěn)啟動的原則下，應(yīng)盡量調(diào)低些，否則在低頻輕載時勵磁太大，容易引起電機(jī)嚴(yán)重過熱。個別廠在使用變頻調(diào)速器之后，在某些頻率點(diǎn)出現(xiàn)機(jī)械共振，其原因是原來設(shè)備只是在50Hz工頻下運(yùn)行，改變頻率后，則在0—50Hz之間無級變化，因此在某些頻率點(diǎn)上造成機(jī)械共振。調(diào)試時必須細(xì)心檢查是否存在機(jī)械共振問題，如果有，應(yīng)采用頻率回避的方法，即跳過發(fā)生共振的頻率范圍，使變頻器不輸出發(fā)生共振的頻率。在變頻調(diào)速器供電與工頻供電相互切換時，必須在變頻器輸出頻率為零時，方可切換變頻輸出，即變頻器不準(zhǔn)無負(fù)載輸出和開路運(yùn)行，也不允許帶負(fù)荷切換斷電。對于從工頻切回變頻供電的設(shè)備，必須在電動機(jī)斷電停轉(zhuǎn)后方可切換，以防止因電動機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電而造成變頻器的損壞。

六、考核改造前后的節(jié)電效果

在改造之前要與供應(yīng)商談改造效果的要求，一定要考核改造前后的節(jié)電效果，必要時請當(dāng)?shù)氐墓?jié)能技術(shù)服務(wù)中心進(jìn)行測試并充當(dāng)?shù)谌揭娮C人，避免不必要損失和麻煩。售后服務(wù)不能僅聽廠家一家之言，要有企業(yè)的自身要求，并索取技術(shù)資料和使用說明及操作使用說明。

綜上所述，變頻調(diào)速器是一種成熟的技術(shù)設(shè)備，是用能單位節(jié)電改造的理想設(shè)備，具有很高的推廣價值，廣大用能單位應(yīng)提高認(rèn)識，重視技術(shù)引進(jìn)工作，加速變頻調(diào)速技術(shù)的推廣應(yīng)用。在應(yīng)用中，要合理選型，正確安裝，做好變頻器的參數(shù)設(shè)置與調(diào)試，以取得良好的使用效果。

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