变频器在风机节能降耗改造中的应用

变频器在风机节能降耗改造中的应用

发表时间：2018-06-19T16:58:25.167Z 来源：《基层建设》2018年第7期作者：卢振波

[导读] 摘要：风机类设备是企业生产重要辅助设备，耗电量大、能耗高是其特点。

中粮生化能源（肇东）有限公司黑龙江肇东 151100

摘要：风机类设备是企业生产重要辅助设备，耗电量大、能耗高是其特点。风机选型是按其满负荷计算，但在实际工作中，风机一般采用恒速控制风速、风量，如生产工艺发生变化需要控制调节风量、风速大小，常用方法是调节风门、闸门的开度等来进行控制，这就造成大量电能消耗在档板上，运行效率低，能源消耗高。变频器是可以调节交流电动机转速速度变化的控制设备，它通过改变电机工作电源频率的方法来实现。对风机而言，利用变频器调节风机风速，优化风机运行状态，达到节能降耗是其重要途径。

关键词：变频器；风机节能降耗改造；应用

引言

通常而言，在电动机中异步电动机所占比例较大，因此电动机的自动控制技术与调速技术成为整个电动机操作技术的核心，在电动机调速系统的选择方面，有效将异步电动机与变频器进行结合是电动机操作控制过程的关键。对于一般的工况企业而言，风机类电动机能够采用节能技术实现高效稳定、安全运转，不仅有利于维护机械设备，而且在很大程度上可以为工况企业节省大量的经济成本。

1变频器的作用

1.1控制电机启动电流，减少电力线路电压波动

在电机经由工频启动的过程中，4-7倍的电机额定电流便会产生。在这个过程中所产生的电流值极大地提高了电机绕组的电应力，而且在这个过程中会形成一定的热量，进而导致了电机使用寿命的缩减。变频调速的应用对于增强绕组承受力以及减少启动电流是十分有利的，就使用者而言，其最直接的好处是电机使用寿命的延长以及维护成本的减少。

电压和电流两者的乘积与电机功率成正相关关系，那么通过工频直接进行电机的启动所消耗的功率将会极大地超过启动变频所需的功率。对于某些工况来讲，已经达到了配电系统的最高极限，直接工频启动电机所产生的电压也会产生大幅度的波动，所形成的电涌便会严重地影响到相同电网上的用户。如果采用变频器进行电机启停，就不会产生类似的问题。

1.2可调的运行速度以及可控的停止方式与加速功能

变频调速可以零速启动而且依据于用户所需而实施均匀地加速，此外，也能够选择加速曲线，比如：直线加速、s型加速、以及自动加速。然而，在工频加速的过程中，对于齿轮、机械部分轴、电机都会形成巨大的冲击以及振动，这将会促使机械的损耗以及磨损加快，导致电机以及机械部件使用寿命的缩减。

在变频调速时，正如同于可控的加速，其可以控制停止的方式，并且能够选择存在差异性的停止方式，它也能够有效地降低对于电机以及机械部件的冲击，进而促使系统更具可靠性，也会提升其使用的寿命。

变频调速应用可以促使工艺过程得以优化，也能够依据于工艺过程快速地进行转变，此外速度变化也能借助于远控PLC以及别的控制器来实现。

1.3节能

在运用变频器之后，水泵以及离心风机的能耗都能够极大地得到降低。因为电机转速与最终能耗之间具有立方比的关联性，因此在变频运用之后便能得到更为快速的投资回报。

在控制变频器时，可逆运行控制的实现不需要多余的可逆控制装置，仅需进行输出电压相序的改变，便能够实现安装空间的节约以及维护成本的降低。

1.4减少机械传动部件

随着科学技术的不断发展，同步电机结合矢量控制变频器便能够输出高效转矩，便利于节约齿轮箱等机械传动部件，进而就可以促使空间的节省、成本的降低、以及稳定性的提升。

近些年以来，因为以上所述的优势以及变频控制理论、功率半导体器件、以及电力电子技术的快速化发展，变频器已普遍地运用在各行各业中，对于我们的生活、工业化发展、以及社会的发展做出了巨大的贡献。

2变频器在风机节能降耗改造中的应用要点

2.1转速控制与挡板控制在风机类电动机中的节能应用

电动机通常以某种固定的速度进行运转，因此传统节能改造技术主要是采用挡板控制技术对风机类电动机的风量进行典型控制。一般根据风道口中挡板的安装位置不同具体可以分为入口挡板控制与出口挡板控制两种技术类型，当使用出口挡板进行风量控制时，如果挡板关小，则风阻增加，所以不能大幅度对风机类电动机的风量进行控制调节。另外，轴功率在电动机低风区的损耗量不会大幅减少，所以从整个节能降耗的过程以及实际应用原理来看，挡板控制技术对电动机的节能效果并不明显，因此一般会采用一台风机，通过多风道送风调节进行节能控制。当入口挡板控制比出口挡板控制风量的控制范围更广时，要适当降低入口挡板的轴功率。在研究过程中采用效率为100%的变频调速装置对风机类电动机进行控制，通过研究发现，采用不同的变频控制方式对实际的调速装置进行控制，最终所取得的节能效果是不同的，而与传统的电磁滑差离合器调速控制技术相比，现代化的变频器控制调速在风机类电动机中的节能效果更加明显。

2.2变频器到工频电源的切换控制在风机类电动机中的节能应用

在节能过程中，除了采用工频电源控制到变频电源控制的转变切换之外，还需要采用变频器控制到工频电源控制之间的切换，这种切换方式需要综合考虑电动机的实际特性以及具体的切换频率等，采用同步切换与非同步切换两种技术切换方式。

所谓同步切换是指将风机类电动机的变频器加速到工业频率，然后使变频器的输出与工频电网的实际频率相位一致，当确定二者实际的运行频率一致时，再将风机类电动机无冲击地由变频器控制转化到工频电网控制。这种同步控制方式的变频控制容量较大，当电动机在运行时有工频电源冲击的情况下，电流冲击力度就会减小，所以这种切换技术特别适合于转矩冲击较小的传动控制系统中。

与同步控制切换方式相比，非同步的控制切换方式切换容量较小。由于风机类电动机的容量有机械容量与电气容量两种，如果对象控制系统能够适应不同切换模式下的转矩变化，可以采用电动机容量较小的变频器进行控制，在此过程中只需要将电动机加速到变频器容量时的转速，然后再将电动机从变频器中进行有效分离，当风机类电动机的内部残留电压在减弱之前，使其进行自由低速运转，从而使电动