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摘要：在工礦企業(yè)中大量地使用著風(fēng)機(jī)、水泵、攪拌機(jī)、壓縮機(jī)等,這些機(jī)械一般都以交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)為主,實(shí)際應(yīng)用證明,變頻器的使用可取得意想不到的效果,特別是企業(yè)正在降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益。本文介紹了艾默生變頻器在液位自動(dòng)控制中的應(yīng)用及其節(jié)能效果。詳細(xì)分析了工礦企業(yè)在使用艾默生變頻器后取得的意想不到的節(jié)能效果。

一、概述

    在工礦企業(yè)中大量地使用著風(fēng)機(jī)、水泵、攪拌機(jī)、壓縮機(jī)等,這些機(jī)械一般都以交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。其中大部分電動(dòng)機(jī)均不是工作在額定功率,而經(jīng)常只有額定功率的50%～70%,甚至更低一些(20%～70%)。但電動(dòng)機(jī)大部分處在恒速運(yùn)行狀態(tài),并以檔板、閥門(mén)或放空回流的辦法進(jìn)行流量或壓力的調(diào)節(jié),從而白白損失大量的電能,功率越大的風(fēng)機(jī)、水泵,損失的電能越多。

    對(duì)于水泵和風(fēng)機(jī),表達(dá)其特性的參數(shù)有:流量(風(fēng)量)Q,揚(yáng)程(風(fēng)壓)H,功率P等。當(dāng)轉(zhuǎn)速?gòu)膎1變?yōu)閚2時(shí),Q,H,P大致變化關(guān)系為:

    Q2=Q1(n2 / n1)
    H2=H1(n2 / n1)2
    P2=P1(n2 / n1)3

    即:流量與轉(zhuǎn)速成正比,揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速的平方成正比,軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。

    如水泵的流量或風(fēng)機(jī)的風(fēng)量等調(diào)節(jié),只需調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速就可以實(shí)現(xiàn),而同時(shí)將大大降低電機(jī)的消耗功率,節(jié)約了電能。

    根據(jù)電工學(xué)的基本原理,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n由以下公式表示:

      
    式中:n---電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速
    f1---供電電源頻率
    S---轉(zhuǎn)差率
    P---電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)

    因此要改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,只要改變供電電源的頻率或者改變電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)或者轉(zhuǎn)差率就可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

    改變極對(duì)數(shù)進(jìn)行調(diào)速?gòu)睦碚撋现v效率最高,因?yàn)樗鼪](méi)有額外的損耗,但對(duì)電動(dòng)機(jī)的制造要求高,機(jī)械結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,且屬于有級(jí)調(diào)速,不靈活,因此較少使用。改變轉(zhuǎn)差率,以往曾用過(guò)滑差電機(jī),但由于電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率較高,維修困難,現(xiàn)也很少采用。改變頻率進(jìn)行調(diào)速,可以達(dá)到無(wú)級(jí)調(diào)速,在二十世紀(jì)八十年代初期在我國(guó)采用還不多,原因是變頻裝置本身的限制,后來(lái)隨著微電子技術(shù)及IGBT功率器件的迅速發(fā)展,變頻調(diào)速技術(shù)也得到了前所未有的發(fā)展,按目前技術(shù)的水平,不但調(diào)速精度達(dá)到了很高,而且損耗可以減少到最小(變頻器效率可高達(dá)99%)。現(xiàn)在變頻調(diào)速可以應(yīng)用到各種規(guī)格的電動(dòng)機(jī)中。

二、變頻調(diào)速器的應(yīng)用

    變頻調(diào)速器是一種高效節(jié)能調(diào)速裝置,它以DSP或微處理器為核心,為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行多種電氣控制和報(bào)警功能,保障設(shè)備安全,延長(zhǎng)使用壽命。特別是它可以根據(jù)設(shè)定信號(hào)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)控制,節(jié)電效果顯著,可有力地促進(jìn)企業(yè)節(jié)能工作的開(kāi)展,因而在電機(jī)供電控制中得到廣泛應(yīng)用。下面以我廠(chǎng)催化裝置中的輕柴油泵為例簡(jiǎn)單說(shuō)明控制調(diào)速策略。

    1、控制流程簡(jiǎn)介

    輕柴油泵采用一開(kāi)一備的配置方式,共有P1205A/B兩臺(tái)泵。在正常情況下,一臺(tái)運(yùn)行另一臺(tái)備用,主、備泵的切換通過(guò)人工方式手動(dòng)實(shí)現(xiàn)。在供電控制方式上,P1205A實(shí)行常規(guī)電氣控制,主電源直接供給電動(dòng)機(jī),P1205B實(shí)行變頻調(diào)速控制,主電源經(jīng)過(guò)變頻后送給電機(jī)。系統(tǒng)調(diào)節(jié)參數(shù)為中間產(chǎn)品罐液位,測(cè)量位號(hào)為L(zhǎng)T1206,PID調(diào)節(jié)回路調(diào)節(jié)閥LV1206。用控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和調(diào)節(jié)閥開(kāi)度使液位LT1206穩(wěn)定在給定值上,DCS上將原有的LC1206調(diào)節(jié)器組態(tài)位號(hào)改為L(zhǎng)C1206A,新增一個(gè)PID調(diào)節(jié)器位號(hào)LC1206B(其組態(tài)內(nèi)容與LC1206A一致),用LC1206B和變頻器INVERTER控制電機(jī)轉(zhuǎn)速或用LC1206A控制調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度使流量穩(wěn)定在給定的值上。

    2.　控制方案的實(shí)施

    該流量在DCS中的控制原理如圖一所示。
 

    從表中可以看出,使用變頻器后功率節(jié)省38.72kw,按年運(yùn)行8000小時(shí)計(jì)算,每年可節(jié)省電能309760kwh,若按電價(jià)0.35元/kwh計(jì)算,每年節(jié)約電費(fèi)10.8416萬(wàn)元。不到一年可收回投資。

三、結(jié)束語(yǔ)

    實(shí)際應(yīng)用證明,變頻器的使用可取得意想不到的效果,特別是企業(yè)正在為降低生產(chǎn)成本提高經(jīng)濟(jì)效益而大量采用新技術(shù)的今天,變頻調(diào)速技術(shù)以其良好的投入產(chǎn)出比,將會(huì)有更加廣闊的應(yīng)用前景。深圳艾默生電氣的變頻器是在消化各種變頻器的基礎(chǔ)上,根據(jù)我國(guó)電網(wǎng)波動(dòng)范圍較大的狀況開(kāi)發(fā)的,其功能齊全,性能穩(wěn)定,到目前為止在我廠(chǎng)使用了12臺(tái)艾默生EV2000系列變頻器,功率在90KW-250KW,運(yùn)行一年多從未出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。

作者信息：

    黃王英  岳陽(yáng)石油化工總廠(chǎng)烯烴廠(chǎng) 

    本文來(lái)自：艾默生工業(yè)自動(dòng)化（中國(guó)）