高压变频器在风机节能上的应用

在大 量的工 业设备 中 ，我 国仍采 用交 流 电动 机恒 速传 动方案运 行 ，例如风机 最主 要 的调节手 段靠 调节风 门、 挡板 开度 的大小来 调整控制 对象 ，
不论 生产 的需求大 小 ，风 机都 是全速运 行 ，不能 随工 况 的改变 进行 相应 的调节 ， 白白浪 费 了大 量
：
盟
ｆ １ １
一
１ Ｖ 系列 ：由 ２ ０ｋ ７个功率 模块组成 ，每 ９个 功率模 块 串联 成一相 ，三相 Ｙ接 。
Ｑ Ⅳ ２ ２
：
ｆ １ Ⅳ ２
（ 一 ２ ）
鲁 ＝ （
式中， 、 Ｈ 分 别为风 机（ 水泵） Ⅳｌ 、 或 在 转 速 时的流量 、扬程 、轴功 率 ； Ｑ 、 Ｈ： Ｐ 分 别 、 ２ 为风机（ 或水 泵） Ⅳ２ 速时 的流量 、扬 程 、轴 功 在 转
表 １ 额 定流 量
．
每年 耗 电量约 为 １ ３３ 万度 电。 ３ ．１ ２３ 变 频状态 下 的年耗 电计算 ＿ 根据 流体力 学 公式 ，风压 和 电机 轴功 率 Ｐ
之 间关 系 为 ：
１ 风 机 主要 参 数 送
额定压力 Ｐ ／ａ Ｐ
６９ ４ ０
／ ｍ３ ） （ ／ ｈ
Ｉ ０ ． ｋ ｆ ９１ ４９ Ｗ ４ ６ Ｊ ４ ‘８
运 行 时 间
ｑ压 风 Ｐ 流 ，／ 年 工 作 ｌ ｌｎ ａ Ａ 士 一 时 ／ 。 Ｅ 、日 ｈ ｌ，Ｈ 间 』 １ … １…
比较 改造 前 后 的节 电计 算 ， 阐 明 了利用 变 频 调 速 技术 进 行 节 能 应 用 具有 广 阔 的 前 景 。 关 键 词 ：变 频 调 速 技 术 ；高 压 变频 器 ；风 机 中图 分类 号 ：Ｔ ７ ３ Ｔ ２ ｌ 文 献 标 识码 ：Ａ 文章 编 号 ： １７ －４ ０（０ １０ 一０ ６ ３ Ｎ ７ Ｍ９ ｌ ５ ６２ ８ １ ｌ ）ｌ ８ 一ｏ ２
机 电技术
２１ 年 ２ ０１ 月
高压 变频 器在 风 机 节 能上 的应 用
翁瑞 森
（ 福建省南纸股份有限公司设计室 ，福建 南平 ３ ００ ） ５ ０ ０
摘 要 ：介 绍 高压 变 频 调速 技 术 的 作用 、节 能原 理 及 高压 变 频 器 结 构和 特 点 ；并 用 实 际 设计 的节 电 改造 案 例 ，详 细
年 总耗 电量
Ｃ ＝ Ｃａ ｌ＋Ｃｄ ２＝６ ６ ８＋７１ ５ ９＝１ ３３１ ７ｋＷ ’ ２０ ３ ２０ ３ ４ ｈ
计算 结果表 明， ｌ 送风 机采 用工 频运 行时 ，
ｌ 风机 参数 如表 ｌ 示 ；配 套 电机 参 数如 送 所
表 ２所 示 ；送 风机运 行参 数 统计如 表 ３所 示 ；单 位 电价 为 ０ ５元 Ｗ‘ 。 ． ４ ｈ
６ｋ Ｖ系 列 ： ｌ 由 ５个或是 ｌ 个 功率单元 构成 ， ８ 每 ５个或 是 ６个功 率单元 串联成一 相 ， 三相 Ｙ接 。
转速 的 目的。 根据流体力 学的基本定律可知 ： 风机 或水泵类 的设备 均属平 方转矩 负载 ，其转速 Ⅳ 与 流量 Ｑ
、
扬程 以及 轴功率 Ｐ具有 以下 关系：
１ 变 频 调速 原 理
１１变频 调速技 术及节 能原理 ．
变频调速 节能原理 ： 变频 调速 是通过改变输入 到交流 电动机 的电源频率， 而达 到调节交流 电机 从
采 用交一 直一交 方式 ，主 电路 开关元件 为 Ｉ Ｂ 。 Ｇ Ｔ 变 频器采 用功 率单元 串联 ，叠波 升压 ，充分利 用 低 压变频器 的成 熟技术 ， 因而 具有很高 的可靠性 。 １ 高压变频 器 的拓 扑结构 图 ． ３ 图 ｌ 高压变频 器 的拓 扑结构 图 。 为
速 技术进 行风机 电动机 的降耗 增效 工作就 显得极
为重要 。
高压变 频器 国 内多数采用 变频器 串联 的方式 实现 高压变 频控 制 ，为多 电压 源叠加 型 。其 结构 是 ：６ｋ 或 １ Ｖ 输入 ，经变 压器 降压 、移 相得 Ｖ（ ０ｋ ）
到 中压 ，再 经过二 极管 实现多脉 冲整 流、稳压 ， 再经 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ逆 变 、电压叠 加得到 ６ Ｖ（ １ Ｖ） ． ｋ 或 ０ｋ ３ 高压交 流 电源 ，实现 变频控 制 目的 。高压变频 器
第 １期
翁瑞森：高压变 频器 在风机节 能上 的应用
２ 高 压 变 频 器 的 节 能应 用
本 应 用采用 高压变 频器 对送 风机 进行 改 造 ， 以下用 ｌ 风机 为例计 算其 节 能效果 。 送 ２１ ｝ 送风 机设 备 主要 参 数 ． ｆ ｌ
（） ｌ ３ 拌 送风 机工 频总 功耗
墨『／ ： ｌ ， 堕］
所以 ， ＝ （） ６
１ ９０ ６００
（） １ １ 撑 送风 机重 载 时变 频功 耗
将 只值 ２ ０ Ｗ 、Ｈ１ ３ ０ ａ ６ ｋ 值 ７ ０Ｐ 、Ｈ２ ６ ９ 值 ４０
Ｐ 、代入 公式（） ａ ６可得 变频情 况 下 的电机功 耗
：
２ ６０×
降低 时，其轴 端所 需的 电功率 则大大 降低 ，如 转
速 降低 １ ／ ，则 轴端所 需的 电功 率则 降低 １ ， ２时 ／ ８
这 也是 为什么 变频调 速在节 电应用 上十 分显著 的
原因。 １ ． ２ห้องสมุดไป่ตู้压 变频器 的技术特 点
的能量 。 近年 来 ， 国年工业 生产 总值 不 断提 高 ， 我 但是 能耗 比却居高不 下 ，工业设 备 的高能耗 比 己 成为制 约我 国经济发展 的瓶 颈 ，因此利用 变频调
率。
由公式（） ３得 知 ：风机 （ 水泵） 设备流 １～（） 或 类
量 与转速成 正 比、扬程 与转速 平方成 正 比、轴 功 率 与转速 三 次方 成正 比。当风 机（ 或水 泵） 的转 速
图 ｌ 高压 变 频 器 的拓 扑 结 构 图
作者 简介 ：翁 瑞森 （９ ５ ） １ ６ 一 ，男 ，工 程师 ，主要 从事工厂 供配 电系统 设计和工 业设 备节 能设计 。