變頻技術范文
時間：2023-03-26 20:10:32
導語：如何才能寫好一篇變頻技術，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
1變頻器的基本工作原理
1.1變頻技術的發展
在我們國家改革開放時期引進了變頻技術，一直發展到現在，變頻技術在我們國家已經基本普及。對于我國變頻技術的發展總的來說，可以分為三個主要過程，首先是從別的國家引進變頻技術，1995年，我國成立空調研究所，對于國外空調的先進技術進行研究，1996年，我國從國外引進變頻空調技術，建立我國的變頻空調生產基地。其次我國的科研人員進行研究，2000年，我國初步了解了變頻空調技術，然后進行了充分的消化吸收，選取相對應我國的變頻空調的標準，進行磨合。最后進行自主創新，制造出適合我們國家的變頻空調，2008年，國家變頻空調標準出臺，很多生產商開始生產變頻空調，研究者不斷地改進變頻空調，直到現在，我國的變頻空調技術還在不斷地發展創新，緊跟時展的腳步，提高核心質量問題。
1.2變頻器的基本概念
隨著變頻空調的廣泛使用，越來越多的人對于變頻器這一工作器件十分的好奇，開始對變頻器進行探究。其實變頻空調中最主要的就是變頻器，變頻器一般是指對電力半導體器件的通斷的控制，將交流電工頻電源中穩定不變的頻率和電壓變換為頻率和電壓可以改變的交流電的電能控制的一種裝置，絕緣柵雙極晶體管是一種半導體器件，一般稱IGBT。變頻器的工作過程是在電路中將穩定頻率和電壓的交流電流轉化為直流電流，然后將轉化的直流電再轉化為可變頻率和電壓的不同的交流電流，這就是變頻器的基本概念。其本質過程就是電流的轉化過程，把固定不變頻率和電壓的三相或者單相電流轉化為頻率可以適應環境溫度改變的可變的頻率或電壓的交流電流，變頻器的本質就是不斷地轉化的過程，通過不斷地轉化，來保證變頻空調的穩定運行。
1.3變頻器的基本構造及工作原理
前面我們簡單的介紹了變頻器的基本概念以及它的工作過程，那么變頻器的基本構造是什么呢?變頻器基本構造復雜，其中有很多個電路，最主要的是逆變電路、整流電路、控制電路這幾部分。其中三相整流橋組成了整流電路，這個過程是電路將所收集到的三相交流電都整流成直流電，逆變電路主要是由逆變模塊和驅動電路組成，其主要作用是由IGBT組成逆變橋，然后根據驅動電路發出的驅動信號把整流所得的直流電轉化為頻率和電壓可變的交流電，這個過程在變頻器的工作過程中十分的重要。變頻器是構成壓縮機的最主要器件，而壓縮機是通過控制轉速來實現對溫度的控制，因此，變頻器在變頻空調工作過程中是一個橋梁的作用，通過對電流的轉換來輔助壓縮機工作。以上就是所說的變頻器的基本構造和簡單的工作原理。
2變頻空調的現狀
前面我們介紹過變頻技術及變頻空調的發展階段，我們都知道，隨著時代的不斷進步，科學技術的發展日新月異，變頻空調也在不斷地進行改進和創新發展。相對于以前的變頻空調，現在的變頻空調更加的節能省電，最重要的是環保舒適，同時更加的人性化，更加的貼合時代的發展主題，提高了人們的生活質量。自從2009年公布的家電下鄉公告以后，變頻空調也被選入家電下鄉活動中，變頻空調的生產商也抓住了這次機會，開始進行擴展和推銷。現階段，在變頻空調廣泛應用中也出現了一些不足和，生產商重視核心問題的普遍性，積極改進，保證質量，同時變頻空調本身存在的問題也在不斷地解決。變頻空調正在迅速的發展，相信不久的將來，變頻空調會越來越完善。
3變頻空調和定頻空調各自的優勢及不足
3.1變頻空調的優勢及不足
我們都知道，變頻空調雖然為人們帶來了很大的便利，但是同時也存在一定的不足，接下來對變頻空調的優勢和不足進行簡單的分析。首先變頻空調的優勢在于它節能效果好，因為變頻空調內部有變頻器隨時調節壓縮機的運轉速度，壓縮機保持持續平穩的狀態，節能效果十分理想。其次，變頻空調的溫度控制精度高，變頻空調是通過控制壓縮機的轉動速度來實現對于溫度的控制，精確度可以達到一度左右，對于溫度的控制十分精確。最后變頻空調可以保持室溫恒定，變頻空調通過變頻壓縮機控制轉速來自動的調節室溫，使室溫保持恒定。變頻空調的不足之處在于價格比較貴，經濟條件不好的家庭消費不起。其次，變頻空調需要持續開機，才能顯示出變頻空調的優勢來，但是很多家庭會節省電費，不會持續開機，這樣變頻空調的優勢不能更好的顯示出來。最后變頻空調的核心技術還不夠完善，變頻空調還會存在一定的問題，需要進行維修和處理。
3.2定頻空調的優勢及不足
定頻空調在變頻空調出現之前，在人們的生活工作中還是非常重要的，定頻空調相對于變頻空調來說，最大的優點是價格便宜，很多的普通家庭都可以消費得起。其次，定頻空調對于普通工作或者生活時間小于十個小時的消費者來說，是一個不錯的選擇。定頻空調存在一定的不足，首先是定頻空調耗電量較大，定頻空調在使用的時候需要不斷地根據室溫進行調節，這樣會對家庭的電路消耗造成很大的影響。其次，定頻空調不易調節，精確度不夠。最后，定頻空調對于達到我們設定的溫度的定值的過程歷時較長，等待時間較長。
4對交流變頻空調、直流變頻空調兩個方面的變頻基本原理分析
4.1交流變頻空調的變頻調速系統
前面我們簡單的介紹了變頻器的基本概念和基本組成，接下來我們研究一下交流變頻空調的變頻調速系統，整流器、濾波器、功率逆變器主要組成了交流變頻空調的變頻調速系統。整流器采用硅整流器件橋式鏈接，分為單相和三相輸入電流，將交流電源轉化為直流電，整流濾波的作用是輸出直流電壓使之平穩且得到提高。六個IGBT組成上下橋式驅動電路基本構成了功率逆波器，其中功率晶體管被作為開關器件，控制線路，使每只晶體管導通，當控制電路輸出信號時，晶體管輸出頻率變化的三相電流，整個電路的平穩運行是保證變頻調速系統運行穩定的重要保障。這就是交流變頻空調的變頻調速系統簡單的工作原理。
4.2直流變頻空調的變頻調速系統
直流變頻空調的變頻調速系統和交流變頻空調的調速系統在原理上存在一定的不同之處，直流變頻空調壓縮機采用的是無刷直流電機，無刷直流電機和普通的有刷直流電機和交流直流電機在本質上相差不多，但是有一定的區別，稀有材料制成的永久磁鋼制成了無刷直流電機的轉子，而且定子采用整距集中繞線，這樣提高了轉子的運行速率，沒有渦流損失，調速性能優良，電磁干擾較小，噪音也小，壽命長。在進行轉子檢測時，利用電動機內部的位置傳感器提供的信號，進行驅動電機換相，或者是可以利用相電壓采樣信號檢測出無刷直流電機的相電壓，然后計算可得出，來驅動電機換相，一般都采用后一種方法進行測量轉子的位置。
5結束語
隨著變頻技術的不斷發展，變頻空調越來越廣泛的運用到人們的工作生活中，給人們帶來了舒適快捷的享受，本文主要分析了變頻技術的發展，變頻器的組成和工作原理，在此基礎上分析了交流變頻空調的變頻調速系統和直流變頻空調的變頻調速系統，總結了變頻空調和定頻空調的優勢和不足，在以后的發展中，變頻空調需要不斷地改進，緊跟時代的步伐，適應人們的需求，更加的貼合時代節能環保的發展主題，從變頻技術的核心問題出發，提高變頻空調的質量問題。
參考文獻：
[1]杜宇.新風間接換熱式數據中心空調輔助系統的節能研究[D].河北工程大學，2013.
[2]周小偉.重慶市既有公共建筑空調系統節能診斷研究及節能改造評價體系構建[D].重慶大學，2012.
[3]余能輝.空調系統冷凍水泵節能改造的節能量認定方法研究[D].重慶大學，2011.
[4]顧建暉.開式管網系統中通風機變速調節節能效果研究[D].同濟大學，2007.
篇2
摘要:簡要的論述了恒壓供水變頻節能的原理;結合實例對變頻節能的效果進行了計算。
關鍵詞:變頻;節能;原理;節能效果計算
中圖分類號:TM344.6文獻標識碼:A文章編號:16723198(2009)15029201
1引言
我電廠的綜合泵房共有9臺水泵,其中有3臺工業水泵,2臺消防穩壓泵,2臺消防泵,2臺生活水泵。而工業水泵承擔著我公司兩臺5萬KW汽機,兩臺額定蒸發量220T/H鍋爐生產用水的供水任務,工業水泵的型號:250SSK468/54,流量:468m3/h,揚程54米,轉速1470 r/min,配用功率110KW;配用電機型號Y315S-4B3,電壓380V,電流201A,轉速1480 r/min.建廠初期由于設計問題,全部采用工頻運行。為了保證生產的可靠性,各種水泵在設計配用動力驅動時,都留有一定的富余量。電機不能在滿負荷下運行,除達到動力驅動要求外,多余的力矩增加了有功功率的消耗,造成電能的浪費,
2007年由于燃煤機組發電成本越漲越高,為了節能增效,公司采購了2臺西門子MICROMASTER430系列MM400變頻器,對供水量最大的工業水泵進行節能改造。控制方式為1#工業水泵使用一臺變頻器,2#和3#共用一臺變頻器控制。一臺變頻器設一臺壓力變送器,壓力變送器把工業水泵出口母管壓力信號轉換成4―0mA電流信號送到變頻器。變頻器根據變送器提供的電流信號自動調節水泵轉速,從而維持生產需要的供水壓力,形成一個閉環調速控制系統。改造完成后,工業水泵的控制系統不僅很好的完成了公司生產用水的任務,而且給公司節約了大量的能源。
2采用變頻技術前后工業水泵的流量特性
水泵電機工頻運行 如圖1所示,當水泵工作在曲線②的A點時,其流量與壓力分別為Q1、P2,此時水泵所需的功率正比于P2與Q1的乘積。由于工藝要求需減小水量到Q2,通過增加管網管阻,使水泵的工作點移到曲線③上的B點,水壓增大到P1,這時水泵所需的功率正比于P1與Q2的乘積,由圖可見這種調節方式控制雖然簡單,但功率消耗并無減少。
若水泵電機采用變頻調速,水泵轉速由n1下降到n2,這時工作點由A點移到C點,流量仍是Q2,壓力由p2降到p3,這時變頻調速后水泵所需的功率正比于p3與Q2的乘積,由圖可見功率的減少是明顯的。
3改造設計
3.1調速控制系統設計
根據終端用戶生產工藝供水要求,考慮若干方面的因素,采用閉環調速控制(圖2)。系統主要由兩部分組成。
(1)控制對象。工業水泵電機功率110kW,額定電流201A;水泵配用功率l10kW,流量468m3/h,揚程54m。
(2)變頻調速設備。變頻器選用西門子MICROMASTER430系列MM400變頻器,適配電動機功率150kW;PLC選用S7-200 CPU226;擴展模塊EM235;操作面板選用PSW 1711-CTN。
(3)壓力測量變送器(PT)。選用EJA430A-630SE/S1-2Mpa。用于控制水管出口壓力并將壓力信號變換為4mA-20mA的標準電信號,再輸入調節器。
3.2鼠籠型電動機變頻改造設計
(1)變頻器選型。
電機用變頻器運轉同采用工頻電源運轉相比,電機的效率、功率因數將降低,電流增加,對同一負載而言約增加10%,400V電壓等級頻率為50Hz和60Hz時有如下電流關系:I400/50>I400/60。電機變頻運轉在50Hz時溫升裕量小,要降低負載轉矩使用;當電機極數>4極時(如8極、10極等),選擇變頻器容量要用電流來校核,即電動機脈動電流應不超過變頻器的過電流耐量,1脈動
低速時,電機的銅耗大體與額定時相同,但由于轉速越低,電機冷卻效果越差,定子的溫升會發生變化。因此,選擇變頻器時,要考慮在低速下使用電機的溫升,相應減小運轉轉矩(電流),降低銅耗。
電機運轉在低頻區時,轉矩特性會大幅度降低。對于負載變動大或啟動轉矩大的情況,可選用上一級電動機與變頻器。要考慮電機允許最高頻率的范圍。
(2)容量的選擇。
連續運轉設備所需的變頻器容量的計算,要考慮變頻器傳給電動機是脈動電流,其脈動值比工頻供電時電流要大,因此變頻器的容量須留有適當的量。考慮到離心泵負載的具體情況,并參照廠家提供的產品選擇樣本確定變頻器的容量為150kVA。
4節能效果計算
節能效果可按GB12497《三相異步電機經濟運行管理》強制性國家標準實施監督指南中的計算公式計算:采用閥門調節流量對應電動機輸入功率P1V與流量口的關系為:
P1V=[0.45+0.55(Q/QN)2]P1e;
式中 P1e――額定流量時電動機輸入功率,KW;
QN――額定流量,m3/h;
工業水泵采用變頻調速后節電率Ki為:
Ki=1-(Q/QN)3/[0.45+0.55(Q/QN)2]。
低壓配電系統運行電壓380V,電機實際運行電流201A,水泵電機功率l10kW、極數4極、實際出力為55%～83%,取Q/QN=0.69得:
Ki=1-(Q/QN)3/[0.45+0.55(Q/QN)2]=1-0.693/(0.45+0.55×0.692)=0.5385;
P1e=1.732×380×201=132KW;
P1V=(0.45+0.55×0.692)×P1e=0.7119×132=94kW。
變頻器調速調節水量時相對閥門調節水量的節電率為0.5385。設備運行每年按300天計算。年節電量超過27萬kW/h。按電價0.55元/kW/h計算,年節約電費超過14.8萬元,技術經濟效益可觀。
5我公司變頻器其它方面的應用
工業水泵變頻節能改造成功之后,公司又對兩臺消防穩壓泵和兩臺除鹽水泵進行了改造。兩臺消防穩壓泵自動切換使用一臺西門子MICROMASTER430系列MM400變頻器;兩臺除鹽水泵自動切換使用一臺西門子MICROMASTER430系列MM400變頻器。也都獲得了很好的節能效果。
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1變頻器的工作原理
變頻器是變頻控制系統的核心組成部分。它的工作原理是基于VVC+控制原理實現的。從一般意義上來說，VVC+控制系統的檢測部件可以實時地感應到控制對象負載的變化（如電壓變化、電流變化以及功率變化等），而這種變化可以引起整流器內部電流原定的正弦波動發生改變。與此同時，VVC+的控制規律是將矢量調制的原理應用于固定電壓源PWM逆變器。這一控制建立在一個改善了的電機模型上，該電機模型較好的對負載和轉差進行了補償。在這兩種作用效果的綜合影響下，最終通過中央處理器引起相應的頻變，實現變頻功能。不過，隨著電子技術的進一步發展，變頻器的工作原理已經得到了簡化。不僅使得控制效果得到了進一步提高，而且變頻的精確性也得到了革命性的變化。
2變頻器技術的應用
2.1變頻節能。變頻器技術之所以能夠被各大公司開發利用，就在于它的變頻功能不僅能夠實現設備的自動化控制，還能夠實現節能減排的效果。例如，變頻器應用于風機、水泵等大型機械時節能就表現得特別突出。詳細來說，在設計生產這些機械時運用了變頻技術，當機械運行時，電機正常情況運轉時，力矩會圓滿的運轉，消耗的電能能全部有效的轉變成有用功，這樣效率就得到了有效提高。而當電力不能滿足電機的輸入電壓時，變頻器就通過變頻技術滿足電機在滿負荷下運轉就沒有剩余的力矩，也就不會有多余的電量消耗了。此外，風機、泵類等大型設備工作時，需要較大的輸入功率，并且在調節設備的速度、流量等參數時，大量的能量會消耗在擋板、閥門等阻流功能中，而變頻器的使用，可以方便、及時地根據需要調節速度、流量，這樣就節省了很大一部分電量，從而節省能源。
2.2提高相關產品的質量。提高相關產品的質量，主要從兩個方面入手。一方面是提高變頻器內部集成電路的技術層次。因為這部分是變頻器及其技術的核心，只有充分運用現代信息技術，實現電路內核的信息化和智能化，才能在根本上提高產品質量；另一方面是運用新材料來提高變頻器的性能。高性能的材料能夠將信息技術的效能有效地發揮出來。因此，生產廠家應積極運用各種新材料，來實現變頻器產品的技術升級。
2.3變頻器技術在發電廠中的應用。現代社會及人們對電力的需求越來越大。如何以最小的代價獲得最大的收益是電廠當前研究的主要問題，變頻器技術在鍋爐燃燒控制優化系統、高低壓變頻調速系統、電除塵優化系統的應用極大地降低了發電的成本，提高了發電的效率并且根據變頻器的原理和特點在火電廠中進行高低壓變頻改造也可以及大地降低發電廠的用電率，提高機組的運行性能。所以變頻器技術的發展給電廠提供了一個新的選擇。
3變頻器使用過程中應注意的問題
3.1注意變頻器使用過程中的發熱問題。變頻器是通電裝置，裝置里面的線圈本身就有電阻，在通電過程中電流通過線圈產熱是不可避免的。而變頻器對熱較敏感，溫度升高出故障的概率也會增加，從而也會影響變頻器的使用壽命，解決變頻器的散熱問題也能提高變頻器質量，所以變頻器的發熱問題備受重視，在設計生產變頻器，要適當的增加機柜的大小，有利于散熱。安裝過程中也要考慮到安裝的位置，如把變頻器的散熱設備安裝在控制機柜的外面，熱量就會更容易散發出去，也可以在設計時加把風扇也有利于散熱。在變頻器開關的瞬間電流會瞬間增大，產熱量也就會增加，所以在其前可安裝一個穩壓器，來消除這個隱患。
3.2注意變頻器使用過程中產生干擾的問題。眾所周知，變頻器改變電流是通過改變頻率實現的，在改變頻率的過程中就會產生干擾的問題，主要來源是輻射干擾，當然在傳播過程中也會附帶傳導干擾，對于這些干擾的的解決辦法是通過對輻射源的檢測，發出的信號回饋到變頻器中在通過其中的特定裝置來削弱干擾。然而，傳導過程中的干擾則是檢查線路，在變頻器的輸入輸出端增加一個濾潑器或者磁環等裝置，這些裝置會根據干擾信號產生相應的反干擾信號來對抗干擾信號。另外處理這種干擾也可在安裝方面注意，按照正確的安裝方式安裝，也可有效的減少干擾。
4結束語
篇4
【關鍵詞】高壓變頻技術 除塵風機 節能
1．概述。鋼鐵廠以其資源密集、能耗密集、生產規模大、物流吞吐量大等特點，長期以來一直被認為是煙塵排放量大、廢棄物多、污染大的企業。而電爐煉鋼是鋼鐵廠造成煙塵污染的主要來源之一。
電爐主要是通過用廢鋼、鐵合金和部分渣料進行配料冶煉，然后熔制出碳鋼或不銹鋼鋼水供連鑄用。電爐煉鋼時產生的有害物污染主要體現在電爐加料、冶煉、出鋼三個階段。吹氧過程的煙氣量最大，含塵濃度和煙氣溫度高。因此，電爐除塵系統按照吹氧時期的最大煙塵排量進行設計。在系統最大風量需求的基礎上增加1.1－1.3倍的安全閾度進行除塵風機選型設計。整個煉鋼過程中吹氧時期占30－35%，此時風機處于較高負荷運行，而其余時間則處于較低運行工況。很顯然，除塵系統的利用率很低且系統效率差。
長期以來，不論電爐處于哪一個運行階段，產生的粉塵大小均使除塵風機全速運行，采用入口擋板開度調節，效率低、功率大，造成大量的電能浪費。隨著市場競爭的不斷深化，節能降耗提高生產效率成為企業發展提高競爭力的有效手段之一。
而在九十年代開始廣泛應用的高壓大功率變頻調速技術則正是適應了市場的需求，在技術和應用領域上得到不斷的進步和拓展。現在，已廣泛應用于電力、石油化工、礦山、冶金、給排水、機車牽引等領域。
某煉鋼廠正是在這種狀況下，對電爐除塵系統進行高壓變頻技術改造研究的。電爐在冶煉過程中的粉塵主要通過爐頂煙道經沉降室沉積，水冷壁冷卻后經除塵系統過濾排放；同時利用集塵罩將現場生產車間的粉塵和廢氣及時排走，以免危及電爐周邊工作人員的安全，污染環境。除塵風機是將煙氣吸收排放的主要設備。
2．系統技術方案研究。某煉鋼廠#8電爐為擴容的70t ABB交流電爐。除塵器系統采用TFMC布袋式除塵器，設計過濾面積11985m2，最大除塵風量450000m3/h。
#8電爐的煉鋼周期為70－85分鐘，其中裝料6－10%，送電熔化25－30%，吹氧30－35%，還原期15－20%，沖渣出鋼6－8%。在不同的生產工藝階段，電爐產生的煙氣量和煙氣溫度不同，且差異較大。加料過程中，主要是裝料時廢鋼及渣料產生的揚塵，需要的除塵風量不大，要求粉塵不擴散，不污染電爐周邊工作環境為標準。送電過程中是原料送電拉弧加熱，引發可燃廢棄物燃燒產生廢氣。此時，電爐需要將爐料加熱至熔化狀態，要求煙塵能夠及時排出，又不能過多地帶走爐體熱量以保證煉鋼周期。而在吹氧期間，不僅要求除塵系統能夠及時迅速地將廢氣和粉塵排走，又必須保證爐體有合適的吹煉溫度，確保終點溫度。因此，對除塵系統要求較高。進入還原期，吹氧告一段落，粉塵度再一次降低。在沖渣出鋼時，主要排放物是沖渣產生的水蒸汽和少量廢氣。
通過對冶煉工藝的分析，電爐在煉鋼過程的不同階段對除塵風量大小的要求有明顯的不同，以吹氧冶煉為最大，加料除塵為最低。鑒于電爐除塵系統中除塵風機的運行方式和設備特點，對除塵風機的控制制定如下方案。
不同工藝階段的煙氣溫度有明顯差異，因此溫度的高低直接反映了電爐的運行工況。系統并沒有采用檢測電爐工作中粉塵濃度的方式來直接控制除塵風量，而是采集煙道溫度作為系統調節的基本參量，通過非線性函數關系推導出不同運行工況下的除塵風量參與系統控制。從工程角度講，溫度變送器可以在惡劣的工業場合應用，抗干擾能力強、工作穩定性好、控制精度高、安全可靠、免維護且價格便宜。而粉塵濃度檢測裝置具有價格昂貴、穩定性差、故障率高、維護量大、現場檢測點數據采集很難具有廣泛代表性等缺點。基于上述原因，選用除塵煙道的煙氣溫度作為現場過程量。同時，以吹氧量和冷風門開度作為除塵風量的修整參量，從而提高系統響應速度，改善控制品質，達到良好的除塵效果，實現除塵風量自動控制、降低運行人員勞動強度、提高系統效率，達到最佳的節電效果。
為了保證系統的可靠性，另外增加了除塵風量手動控制回路，對除塵風量的控制采用分段調速的方式，由爐前操作臺控制變頻運行的頻率點，從而實現不同運行工況下的風量調節。
實踐證明：系統在設計了兩套控制方案后大大提高了系統的實用性和可操作性，很好地滿足了現場生產要求。同時，在改善現場工作環境、提高產品質量、降低噸鋼能耗方面起到了積極作用。
3．系統特點。變頻調速技術在電爐除塵系統中應用后，主要體現了以下幾個特點：
①除塵設備功耗隨電爐煉鋼生產工藝變負荷運行，提高了系統效率，實現了除塵系統的最佳工況運行，取得顯著的節能效果。
②大大有效降低了除塵系統負荷率，延長了除塵器、除塵風機、除塵電機、煙道等設備的使用壽命。
③對降低爐內熱量損失、合理控制過程溫度、確保終點溫度起到一定的作用。
④對除塵系統進行變頻改造，有助于改善爐內吹煉工況，縮短煉鋼時間，提高鋼產量，改善出鋼品質。
⑤降低補爐期間的能耗和爐襯散熱損失。
4．節能分析。為了對除塵系統變頻改造后的效果進行評價，在系統投入正常運行一個月后對設備實際使用和節電情況進行了測定和數據分析。
隨機抽取一個正常生產日，將系統切換至變頻運行系統采用擋板控制調節風量。采用網側有功電度表進行耗電量計量，見表1。然后，連續采集變頻運行的7個正常生產日用電量進行變頻運行工況下的單耗計算，以期變頻運行的數據更接近真實運行工況，具體數據采樣值見表1。
通過對上表原始數據的處理，可以得出：除塵系統在變頻改造后較改造前，噸鋼除塵電耗降低了17.390kW•h。設備節電率高達58.63%，節能效果顯著。
5．結論。通過對某煉鋼廠#8電爐除塵系統變頻改造前后的技術分析，可以看出：在電爐除塵系統中應用高壓變頻調速技術不僅對有效改善現場生產狀況、提高鋼產量、降低噸耗有著重要的意義，而且每年可節約230萬元左右的電費開支。在電爐除塵系統中應用高壓變頻調速技術是完全正確的。
參考文獻
1 邱紹岐、祝桂華編著.電爐煉鋼原理與工藝.北京:冶金工業出版社,1996
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關鍵詞：礦山機電設備；變頻控制技術；節能
在倡導節能環保發展理念的新形勢下，變頻技術本身有著節能、高效、污染少等特點，在機電設備中被廣泛的應用。在進行礦山資源開采的過程中，所需要的通風、人員物料輸送、氣壓調節等操作系統都是通過一定的機電設備才能夠完成的。將變頻控制技術應用在礦山機電設備中去，能夠更加方便的將機電設備的使用速度和效率進行轉換，并且能夠對于能源消耗進行很好的控制，節省能源。不難發現，變頻控制技術是礦山機電設備未來技術發展新方向。
1變頻控制技術的原理分析
變頻控制技術在總體上可以分為電機傳動技術、電子技術和微機技術。這三點內容在技術上進行配合，達到控制變頻的目的。在技術上來看，變頻控制技術都是需要經過交流變頻調速處理技術來對電壓進行轉換的，把工頻的交流電壓轉變為直流電流。在逆變器的幫助和協調之下，把直流的電壓轉換為能夠調節電流頻率和電壓的交流電壓，讓其為交流電機進行供電。電機成為了一種能夠讓電壓和電流都能夠依靠其進行調速的工作電源，最終能夠達到無附加損耗，進而穩定調速的目的，是一種無附加損耗的有效調速方式。變頻控制技術的應用，能夠利用電機所承受的負荷出現的變化，將調速處理到平穩的狀態，并且能夠自動的進行同步，進而讓當前的機電設備能夠大大的提高工作效率。目前，節能減排已經成為了工業發展的趨勢。在變頻控制的設備上裝置一定的智能控制模塊，能夠在一定程度上提高調速系統的自動化的程度，達到形成一個集合計算機系統、集成電路系統和數字處理器等綜合一體的控制模塊的目的。在一定程度上豐富了變頻控制器的使用范圍，并且能夠在變頻控制設備中增加一定的參數識別的能力，進而將變頻器的適用范圍擴大，提高工作效率。
2礦山機電設備中的變頻控制技術分析
變頻控制技術本身對工業生產等有著很重要的作用，不僅能夠提高工作效率，還能夠降低能耗，節能減排。在礦山機電設備中，變頻控制技術的應用日趨廣泛。具體表現在以下幾個方面。
2．1變頻控制技術在傳送以及升降設備中的應用
在礦山作業中，機電設備是必不可少的，而機電設備中有超過一半的機器都是用來對礦石、原料、工人以及其他設備等進行傳送或者是升降的。所以，傳送以及升降設備是礦山產業中必不可少的組成部分。在傳統手段中，對升降機進行調速的控制，主要是利用電動機轉子電路中進行金屬電阻的嵌入，通過鼓形控制器或接觸器對電阻進行切斷，實現調速的目的。但是在實際應用中，電阻消耗的能源大，并且會產生很高的熱量，體現出機電設備散熱性比較差。再加上對電阻調速的范圍是有限的，精確度不高，在進行升降活動減速運行的時候，容易對設備造成損毀，且消耗大量的電能，造成浪費。變頻技術應用在礦山設備中的升降機電路中，就能夠更加方便快速的實現升降機的變速效果，并且調速系統中的穩定性能也得到了進一步的加強。利用變頻控制技術對后臺的程序編譯器進行控制，就能夠對電控系統中的繼電邏輯的預編譯進行編輯和完成，保證控制電路能夠進行快速的轉變。而因為控制電路中的繼電器變少了，發生故障的概率也降到最低，減少了對設備的維護和保養工作。且利用更加智能化的人機交互界面，更能夠方便快捷的及時發現故障，提高了故障處理的效率。利用設備內置的控制程序，能夠對電路進行升級，不需要更換系統內部的各種硬件，真正實現了對設備的柔性控制。而在電路中裝置一定的反饋電力設備，更能夠節約資源，降低能耗。電氣設備的電子化，與傳統的機械化設備相比較而言，在一定程度上降低了對設備的損耗，延長了設備的使用壽命［1］。
2．2變頻控制技術在通風變壓設備中的應用
礦山作業大都是在井下進行的，通風是非常必要的。井下作業需要連續長時間的保障供風的質量，按照不同時間段，通過風機設備適當地對風壓和風速進行調整，適應對空氣循環不同的要求。隨著采掘作業的不斷深入，井下的空間不斷增加，對空氣的壓力、流速等要求也越來越高。因此，利用風機調節通風網速是重要的手段之一。利用變頻控制技術，根據礦山作業的不同進度設置不同的進風量，從而達到調節風速的的目的。對通風進行智能化控制目的，能夠在一定程度上減少礦山機電設備消耗的電能。將變頻軟啟動功能設置在鼓風機當中，可很好地防止機電設備啟動時所帶來的電流，降低風機在啟動和停止的時候出現故障的風險。對風機的轉速進行控制，能夠在一定程度上降低風機工作時所帶來的損壞，延長風機的使用壽命。與此同時，變頻控制設備中的智能控制可有效保證所有的風機保持同樣的速度，防止在井下巷道內形成風阻，保證通風效果［2］。
2．3變頻控制技術在采掘設備中的應用
礦山的采掘設備都是大功率的設備，所以，其變頻調速的系統中，已經從原有的一對多的控制方式，發展成為現在的一對一的方式。當前變頻控制技術的發展情況來看，交流變頻調速的技術已經在礦山采掘設備中得到了很好的應用。尤其是在采煤機中的應用，我國當前已經開發出了能量回饋型的四象限運行交流變頻控制技術，這也是在這一范圍內的最高水準。能夠在提前設置的額定轉速的前提下，達到固定轉矩調節的目的，并且能夠對超出額定轉述的功率調節和變頻器之間的控制和轉矩之間進行控制。根據當前國內的四象限電牽引采煤機的現狀來看，我國的四象限變頻器最大的優勢就是能夠將制動力矩進行調節，同時，還能夠保證牽引的速度處于穩定的狀態內，防止礦山機電設備出現下滑、跑車的問題。簡單的設備結構和簡單的操作，更能夠讓其與現實中復雜的環境相適應［3］。
3結語
變頻控制技術的不斷發展，為礦山機電設備提供了便利的條件。而礦山機電設備又為變頻控制技術的發展提供了應用的平臺。根據礦山機電設備在礦山中的應用情況來看，變頻控制技術主要是在礦山機電設備中的運輸升降設備、通風設備以及采礦設備中有很好的應用，有效提高了各機電設備的運行性能，降低了電能損耗。在未來的發展中，變頻控制技術能夠更好地為礦山機電設備服務，不僅完善變頻調節功能，還起到節能減排效果，有效推動企業經濟發展，也能夠為其他行業的發展提供技術上的支持。
作者:張慧慧 單位:山西焦煤西山煤電股份公司
參考文獻：
［1］王友財．礦山機電設備變頻控制技術的應用［J］．內蒙古煤炭經濟，2014（10）：119－120．
篇6
集中供熱系統采用變頻技術實現水泵轉速調節后，將供熱系統中的管線和水泵的閥門全部打開，通過調節電機電源頻率的辦法來實現電機轉速改變，從而使流量發生改變；水泵以調速控制或者閥門控制時，水泵的揚程H與流量Q的關系。如圖1所示，曲線1表示的是水泵在n1轉速時H-Q曲線；曲線2表示的是供熱系統管路的阻力特性曲線；曲線3表示的是將閥門關閉后，Q2流量時的供熱系統管路阻力特性曲線；曲線4表示的是當水泵在n2轉速時的H-Q曲線；水泵工作情況由A、B、C三點表示。供熱系統中，水泵所需要消耗的軸功率可有以下公式算出：P=HQr/S（5）該公式中，水泵的效率用S表示，流體的容重用r表示。從公式5可以得出，水泵的揚程與流量的乘積與水泵的軸功率成正比，所以在A點，H1與Q1的乘積的面積A與水泵的軸功率成正比。由系統的工藝要求得出，供熱系統水泵的流量從Q1降低為Q2時，如果使用水泵閥門調節的方法就等同于將管路的阻力增加，這樣管路特性由曲線3表示，供熱系統也會轉到工況B點工作。如果供熱系統使用變頻技術對水泵轉速進行調節，當水泵的轉速由n1減少為n2時，曲線4為此時的H-Q曲線，由曲線4可知，當水泵的流量為Q2時，水泵的揚程H3將明顯降低，與此同時水泵的功率也會相應減少，曲線所包圍的面積將同節省出來的功率成正比，這樣就能產生明顯的節能效果；即使是將由于水泵轉速下降，導致功率降低考慮進來，變頻技術仍然可以產生明顯的節能效果。集中供熱系統中使用的離心泵，其流量調節主要采用泵變轉速調節和出口閥門調節兩種方式，出口閥門調節所節省的能耗要明顯小于泵變轉速調節，這個結論可以由兩種調節方式的功耗對比分析和功耗分析中得出。由離心泵的揚程和流量之間的關系圖可以非常明顯的看出采用不同的調節方式，二者之間的能量消耗關系。施工變頻技術除了可以降低水泵的流量外，還可以有效的減少離心泵汽蝕情況的發生。變頻調節技術所節省的能耗隨著流量減少而增大，即使用閥門調節技術所產生的損耗也會相應增大，但是采用水泵變速過大時，會降低水泵的工作效率，有可能會超出水泵比例定律的使用范圍，所以，在實際的集中供熱系統中，應當充分考慮兩種方式的優劣，從而找出流量調節的最佳方法。
2變頻技術的應用效果
當供熱系統水泵出現揚程富余且運行不穩定時，這時就需要大幅度的調節水泵的流量，有時水泵會在小流量節流情況下工作，有時會在大流量汽蝕情況下工作，不僅工作效率低而且會降低水泵的使用壽命；使用變頻技術可以對水泵流量進行非常精確的控制，實行慢減速和軟啟動，進而延長供熱系統中水泵的使用壽命。應用變頻技術的水泵可以在一定負荷下工作，當處于低頻率時就會進入軟啟動，此時的啟動電流要明顯小于沒有進行變頻調速的電流，正常情況下為1.5倍的額定電流。當循環泵開始工作后，頻率會保持在啟動的10HZ上，之后呈線性增長到預先標定的頻率值，此時循環泵的工作電壓和轉速，會隨著頻率的變化而升高到相應值，這是由于水泵頻率的變化與轉速和工作電壓成線性關系，因此，當系統緩慢啟動時，可以有效的預防啟動電流過大對循環水泵絕緣和繞組造成的破壞和損失。同時，由于系統緩慢的啟動，可以有效降低沖擊力，進而能夠減少和避免出現接卸故障，進而將循環水泵的使用壽命延長，有效的提高系統效率。使用變頻技術調節水泵的轉速，可以使水泵流量實現無級變運行。由于集中供熱的用戶每年都可能出現變化，使得系統的熱負荷也相應的發生變化，這時需要結合當年情況進行熱力工況、水力工況以及運行計劃的編制，并按照編制好的計劃進行流量的調節，結合水溫流量調節曲線，進而達到按需供熱的目的，確保用戶室溫達到設計要求，這樣也能夠避免多余供熱的發生。
3結語
篇7
關鍵詞：煤礦 設備 變頻技術
煤炭企業是耗電大戶，其電耗成本占其生產成本相當大的比例，在煤炭行業中采煤機、運輸機、提升機、風機、水泵等設備都采用電動機拖動，其電能消耗和損失量較大。例如風機、水泵、提升機、皮帶機類設備維護維修的費用占到生產成本的7％-25％。通過變頻器和交流電動機的結合，實現對生產機械的傳動控制。具有綜合性的技術優勢，應用到不同場合，可體現出不同的功能，達到不同的目的，得到滿意的效果。
一、變頻技術簡介
1.1什么是變頻技術
變頻技術是指通過改變交流電頻率的方式實現交流電控制的技術，變頻技術是應交流電機無級調速的需要而誕生的。它是一種無附加轉差損耗的高效調速方式。由于變頻技術是根據電機的負載變化來實現自身的功能變化，這樣就大大提高了電機的效率，也減少了磨損。
1.2變頻技術的發展狀況
近年來，變頻技術在理論和應用方面都取得了較快的發展。在功率器件方面，經過了GTR、IGBT的更替，并進一步發展為智能功率模塊（IPM）；在控制理論方面，壓頻比（U1，f）控制方式得到很大改進，矢量控制和轉矩直接控制方式在實際變頻器中廣泛應用，模糊自優化控制、人工神經網絡等控制方法成為新的研發方向；在功能方面，變頻器的綜合化程度越來越高，除了能完成基本的調速功能外，還具有內置的可編程序、參數辨識及通信等功能。
二、變頻技術在煤礦機電設備中的應用
2.1變頻技術在提升機的應用
變頻技術在礦井提升機的應用，主要采用了高壓變頻調速控制系統和PLC控制系統：第一，在提升機電控系統設計中，高壓變頻調速控制系統，采用單元串聯多電平能量回饋型四象限高壓變頻控制系統。高壓主電路與低壓控制電路之間的通訊采用光纖傳輸，保證電隔離性能安全可靠。系統抗干擾能力強。第二，提升機電氣控制系統采用PLC控制，實現提升全過程的位置控制、速度控制、動態畫面監視和絞車系統的各項保護功能，滿足電磁兼容性的技術要求。
2.2變頻技術在水泵中的應用
礦井中應用較多的另一種設備是多級離心泵。電能輸送給水泵電機后，電機帶動多級離心泵旋轉，將電能轉換為機械能，把井下的水舉排到地面。由于水泵是在井底工作，工作環境非常惡劣，傳統的供電方式一全壓、工頻使它故障頻繁，運行成本大增。一方面，水泵在工頻啟動時，啟動電流大，電機電纜的壓降較大，使得電機電纜在啟動過程中的反壓較高，使絕緣性能降低，每次開機都會使水泵壽命降低，大大影響了水泵的使用壽命。另一方面，水泵在正常工作時，普遍存在著電機負載率較低的情況，水泵的功率因數較低，耗電量多，“大馬拉小車”現象嚴重。通過改變電動機轉速，在降低水流量的同時，可有效降低系統的電能損耗。
2.3變頻技術在煤礦通風機的應用
主扇風機在煤礦生產中有著重要的地位，作為礦井主通風，它每天24h不停地運轉，是整個礦井的“呼吸”系統。由于變頻器改造后風機可以實現變頻軟起動，避免了起動電流的沖擊，不僅對電網沒有任何沖擊，而且還可以隨時起動或停止。進行變頻改造后，風機的大部分工作時間都在較低的速度下運行，因而大大降低了風機工作的機械強度和電氣沖擊，將會大大延長風機的使用壽命。
2.4變頻技術在煤礦采煤機中的應用
采煤機作為煤礦井下的主要綜采設備，常工作在比較惡劣的環境當中。其所處環境一般粉塵較大，空氣相對濕度較高。目前，我閏能量回饋型四象限運行的交流變頻調速采煤技術處于世界領先水平，國產電牽引采煤機行走功率最大2×l10kW，變頻器電壓380V，能夠實現額定轉速下恒定轉矩調速.額定轉速以上恒定功率調速及兩臺變頻器之間的主從控制和轉矩平衡。
2.5變頻技術在礦井皮帶輸送機中的應用
目前，我國許多煤礦用的皮帶輸送機除裝車系統使用外，井下也大量使用。由于諸多原因，使用中相當長時間都處于空載或輕載運行狀態，電能浪費嚴重。若在皮帶輸送機上安裝變頻器，可隨時將電機產生的負力回饋到電網中，減少發熱損耗，解決機械系統及電氣系統的沖擊問題，延長設備的使用壽命，并能有效地節約電能。
三、變頻技術在煤礦機電設備的應用前景
雖然，目前煤礦井下交流變頻調速技術的應用尚在起步階段，但在煤礦企業技術改造和產品更新換代，在節能和實現生產過程自動化方面已取得了明顯的節能效果。（1）推廣而較廣，礦山中大小機電設備種類繁多，能解決好變頻器與這些設備的匹配向問題，就能得到更廣泛的推廣。（2）需求量很大，我國礦山基數大，在機電設備的改造中必然需要大量的變頻器，會極大推動變頻技術在礦山的發展。（3）專業化可以加強，礦山有很多特殊工作環境，如井下工作等，需要具有特殊功能的專業變頻器配置這些裝備。（4）多功能、網絡化的更新。電子技術日新月異，礦山改造過程中對變頻器的使用和控制也會呈現多功能的趨勢，對變頻器的控制也會成為礦山網絡化管理中的一個重要環節。
參考文獻：
篇8
關鍵詞：變頻技術；煤礦提升設備；提升機
中圖分類號：TD63 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）02-0097-02
煤礦提升設備在工作的過程中，由于長期處于運動的狀況，如果其運動的速度不能保持一定速度時，就會影響工作的效率，特別是由于現代自動化技術的不斷發展，使得煤礦企業采煤的速度有所提高，不加強配套設備的改進，就會引起采出來的煤不能快速地運送到地面上，導致企業經營的時效性不強。變頻技術正是基于這一特點，針對傳統提升設備的速度不能進行調節，本技術應用到煤礦提升設備中將會使得設備能夠進行速度調節。并且傳統的提升設備由于長時間地處于工作狀態，使得一些元件容易發生故障，而變頻調速技術正好能夠進行自動化調整，結合當前的工作情況進行有規律的變化，以免設備發生不必要的事故，引起煤礦生產過程中的不安全因素的產生。
1 技術原理
自主開發的現場參數預制系統，可根據現場設備實際運行情況，快速方便地進行參數的修改和調整.顯示部分用TFT真彩觸摸屏人機界面與中文字符顯示器進行顯示。根據提升設備的運行情況，驅動系統自動生成“S”型速度曲線進行操控和保護，實現提升機快速響應和穩定的速度和力矩控制。運行可靠，具有完善的自診斷和顯示功能。工作中，提升設備在運行后將采集到的數據傳輸給控制中心，由所編寫的程序將這些數據進行分析以及對運行狀態的情況進行設定，確保提升機是在一個安全的參數下進行工作，這一切都是在（PLC）下來進行自動化控制，矢量控制型變頻器直接驅動鼠籠電動機，具有變頻調速、控制、保護、監控四大部分。研發的現場參數預制系統，可根據現場設備實際運行情況，快速方便地對參數進行修改和調整，實現提升機快速響應和穩定的速度和力矩控制，并具有完善系統的自診斷和保護功能。該成果對我國中小型礦井提升設備的技術改造和技術裝備具有重要的現實意義和經濟
意義。
2 構成提升機變頻控制系統的環節
2.1 變頻器
變頻器是控制系統的關鍵部件，其通過相關的原理和技術對提升設備的電動機進行變頻控制，一般選用的控制型號是與該提升設備電動機相匹配的，能夠使提升設備速率的控制可調。
2.2 PLC
選用計算功能較強且可接收多路旋轉編碼器信號的PLC。擴展1塊模擬量輸出模塊，給液壓站提供2路模擬信號；擴展1塊Modem模塊，以實現遠程通信或聯網。
2.3 安全保護環節
由于煤礦提升設備在工作的過程中會出現不同程度的故障，例如在速度方面最主要的是會發生等速過速或低速過速等現象，這就需要在對該設備進行PLC控制時，要進行安全保護措施，確保PLC在進行信號傳輸的過程中是保持獨立的，而不能兩個PLC控制同一參數，會引起不必須的故障，而導致安全事件的發生，需要積極地采取有效的措施進行控制。
2.4 檢測單元
在對煤礦提升設備進行檢測工作時，需要將這些信號傳輸給控制中心，要保證能夠形成電流環，同時，在其內部控制中又能對其進行保護，確保變頻器在運行過程中不會出故障。同時，在對信號的轉換過程中，要有效地根據電動機的參數變化情況，從各個不同的方面對其進行保護，特別是在檢測過程中，主要對設定的參數進行核實，并在工作過程中不斷地進行修正。
2.5 可調閘
可調閘是在對煤礦提升設備進行變頻改造的過程中保證安全的重要部件，在正常運行的過程中，可調閘是處于不工作的狀態，但一旦有緊急情況的發生，這個可調閘就會起到緊急制動的作用，從而避免事故的發生。
2.6 顯示單元
這個部分主要是方便操作人員操作，在人機界面上可以對提升設備的運行動態進行實時監控，確保在工作的過程中不會出現意外事故或人為操作失誤。
3 變頻技術在煤礦提升機中的應用
3.1 調速部分
變頻調速是電機調速的主流技術。當對提升設備的電動機進行變頻調控時，其電機的轉速是可調的，而傳統的電動機一直都是穩定的速度，這樣不利于煤礦這個特殊的工作環境，因此在進行調速的過程中，要與當地的煤礦開采實際情況結合在一起，特別是設定的參數要與設備本身的指標和開采的指標結合在一起，不能盲目地設定參數。調速控制時PLC對變頻器的控制是要遵循相關設備的原理和技術來進行的，不能發生兩者不能一起控制電機的情況，否則會導致很嚴重的后果。轉矩的相對高的動態上升率是高水平的閉環控制同路一個很好的基礎，可以選擇電流控制形式；電流控制形式用于帶有異步電機的速度檢測的編碼器。
3.2 控制部分
主控系統由兩套德國西門子公司生產的可編程序控制器，隔離式電源變壓器，山特在線式UPS不間斷電源，10.4英寸TFT真彩觸摸屏人機界面，歐姆龍繼電器、操作臺、控制柜等組成，在操縱臺上選用10.4英寸真彩觸摸屏，具有運行時間顯示、打點信號顯示、本班提升鉤數、總提升鉤數顯示；安全回路工況監視；絞車位置顯示，其顯示形式可以是數字的、模擬的、圖形和曲線等。絞車速度顯示，其顯示形式可以是數字的、模擬的、圖形和曲線等。故障智能診斷，設備狀態、運行參數、故障信息、維護信息的顯示、儲存和打印功能。自主開發的現場參數預系統，可根據現場設備實際運作情況，快速方便地進行參數的修改和調整。
3.3 保護部分
要根據煤放生產產量及所屬礦井數量與局、礦的距離，按不同礦井的年產量、地質條件、開拓開采系統、通風方式、瓦斯等級、裝備水平、安全生產狀態及現有環境安全監測裝備情況等方面，統籌考慮各礦級組織的煤礦提升設備的技術改造。變頻技術在煤礦提升設備的改造過程中應根據礦井規模加以區分。要結合當地煤礦的具體情況，對變頻技術與PLC控制技術進行修正，能夠適應當地煤礦的實際情況。對不同地質的煤礦采取的提升設備也不同，因此其電動機的型號也不同，變頻器和PLC的選擇也不同，但要做到可靠安全，能夠保護設備的正常運行。
4 結語
總之，提升機是礦山運輸系統中的主要設備之一，主要用于礦山提升礦物（主井）或提升、下放人員、材料（副井）。礦井提升又分為立井提升（提升容器有罐籠或箕斗）和斜井提升（提升容器有串車或箕斗）。已經定型的交流拖動控制系統，一般采用繞線性感應電動機轉子串電阻調速方式，繼電器或PLC邏輯控制，實現對提升機的自動或半自動控制。
參考文獻
[1] 石保國.淺談變頻技術在煤礦提升系統中的應用
[J].科技創新與應用，2013，（5）：35.
[2] 汪海洋.變頻技術在煤礦提升機中的應用[J].煤
炭科學技術，2013，（1）：107-109.
[3] 張勇.變頻技術在礦井提升系統節能中的應用分析
[J].科技與企業，2013，（23）：242.
[4] 韓鸝.變頻調速控制技術在提升機中的應用[J].
電源技術應用，2013，（8）：368.
[5] 紀小龍.變頻技術在多種煤礦機電設備中的應用與
展望[J].科技與企業，2013，（17）：286.
[6] 王端煥.淺談煤礦機電設備中變頻技術的應用
[J].中國高新技術企業，2012，（27）：51-53.
篇9
[關鍵詞]潛油電泵；變頻技術；研究；應用效果
中圖分類號：r197.1 文獻標識碼：a 文章編號：1009-914x（2013）16-0229-01
1、前言
在生產中，潛油電泵受到高溫、高壓、腐蝕、氣蝕和地層能量等井下工況的影響，加上地面供電系統電壓波動較大和機組本身匹配性較差，造成機泵運行壽命短、泵效低、能耗高、無法自動控制井下液位及壓力，使電泵機組不能在最佳狀態下運行，在一定程度上已經成為制約油田經濟效益的重要因素之一。但隨著自動控制、電子新技術結合變頻技術對潛油電泵的控制系統進行改進，可以提高其生產效率，實現節約能源、減少維修費用的功效。
2、潛油電泵變頻器設計方案
近年來，交流變頻技術在調頻范圍、動態響應、調速精度、低頻轉矩、轉差補償、智能控制等方面較以往的交流調速方式發展較快，其主要設備具有體積小、通用性強、使用領域廣、保護功能完善、可靠性強、節能效果好、操作簡便等優點。
2.1 變頻調速器工作原理
異步電動機的轉速與供電電源的頻率成正比，其關系式為：n=60f（1-s）/p
式中：n---異步電動機轉速，r/min；s——轉差率，%；f----頻率，hz；p----極對數，個。
由以上關系式看出，由于轉差率s變化不大，電動機的轉速n與供電頻率f成正比。因而可以通過改變供電電源的頻率，從而改變電機的轉速。
2.2 潛油電泵控制系統的組成
潛油電泵變頻控制系統由變頻器、保護及控制單元、波形處理單元組成（見圖1）。
3、潛油電泵變頻器在電泵控制方面的功能
3.1 軟啟動功能
變頻器在工作狀態下，在啟動時間內，隨著頻率的逐漸遞增，緩慢、平穩的啟動電動機。在整個軟啟動過程中，不存在工頻啟動電機時的大電流、高電壓沖擊現象，有效的保護了井下電機和電纜。
3.2 穩壓保護功能
由于電泵井的泵掛普遍較深，動力電纜線路壓降較大，加上電網電壓的波動和異常，以及井底高溫高壓環境，極易燒毀電機和導致機械故障。變頻器可自動控制輸向電機的端電壓。如發生過電壓時，變頻器可自動穩壓處理；發生前電壓時，變頻器可自動沿v/f曲線降頻處理，始終能保持電機工作在正常電壓勵磁狀態，從而減少井下機組的故障次數。
3.3 軟失速功能
當井下電泵發生卡泵時，工頻供電會瞬時加大電機轉矩電流，如不能解卡，則會導致電機故障。變頻器的軟失速功能可以控制機組轉矩不超過額定水平，并且可以在變頻器上進行反轉電機操作，反轉吐砂，確保電泵機組正常運轉。
3.4 控制功能
（1）手動控制。在地面上可人為手動控制變頻器輸出頻率輸出范圍，從而控制電機轉速、電泵排量，達到正常生產、節約能源的目的。
（2）轉矩電流控制。使用轉矩電流控制可以控制電泵井液面。其原理見圖 h為井深，h2為液面高度，則井液提升高度為h1=h-h2。當h2減少時，電機提升井液的高度h1會增加，電機轉矩電流也會相應增加，利用轉矩電流可構成閉環控制，使電機轉速減慢，電泵排量降低，h2逐步恢復原有水平，達到平衡。
（3）間歇控制。對液面較深、供液能力差的井，利用高、低頻供電自動循環方式，給電機供電；在電泵井液面較深時，電機低速運行，電泵井能逐步恢復液面，并節約大量電能。當電泵井液面上升到一定高度時，電機高速運轉，電泵井正常生產排液，達到電泵井不停井運行的目的。
4、潛油電泵變頻技術現場應用效果及評價
目前我礦開電泵井83口，占全礦油井生產井數的26.7%，而電泵井產量卻占總井產量的53.3%，所以電泵井的正常生產與否，對穩定原油產量起到了至關重要的作用。自2011年始，潛油電泵專用變頻器相繼在我礦11口電泵井上安裝運行，取得了一定的效果，專用變頻器具有較完善的保護功能，如：過壓、欠壓、過流、短路、缺相、溫升過高等多種保護；過載能力：150%，1分鐘；輸出頻率2～50hz連續可
調，額定輸出電壓在電源波動+15%時輸出電壓波動3%；安裝時與原控制屏串接，即控制屏的保護功能和變頻器的保護功能同時存在。控制屏的輸出為變頻器的輸入，變頻器的輸出接下井電纜機組。
我礦目前有7口電潛泵井使用變頻器生產，從目前的生產情況來看，運轉比較平穩。平均單井液量比安裝前降低了8.35噸，平均單井油量比安裝前降低了0.8噸，單井電流比安裝前平均降低了11.6a，平均單井功率因數提高了22%，平均免修期延長了66天。
篇10
關鍵詞:風機變頻；變頻調速；節能
中圖分類號：TN830.2文獻標識碼：A文章編號：
引言：
風機是水泥廠運行的主要設備,耗電量占廠用電的30%左右,其運行調節方式通常是通過調節擋板、閥門開度來調節風量,由于在擋板上產生了附加的壓力損失,浪費了大量能源。采用變頻調速技術改造風機系統，不僅可以節約能源，而且使系統運行更加合理可靠。
1.節能分析
變頻調速是近代電氣工程中發展最快的一種電機調速方式，其轉速方程式為：n=60f(1-s)/p,只要改變f，就可實現n的變化而達到無級調速的目的。其中：f-電源頻率；p-電機極對數；s-電機轉差率；n-電機轉速。從流體力學原理得知,風量與轉速成正比,風壓與轉速平方成正比,軸功率與轉速立方成正比。根據貴方提供擋風在75%-80%，不需用風量25%-20%被放調，按最保守情況估計,使用變頻器后電機最高運行頻率為43HZ，根據軸功率與轉速三次方成正比例，即P´/P=(43/50)3 =63.61%,即節電率為(1-63.61%)=36.39%。風機率效因素及外界管路損耗影響外，保守估計節電率不低于20%。此外還沒有考慮軟啟動和對電機及機械系統保護發生的修理而節約的費用。根據貴方工況情況一年可節電如下:
132KW電機的變頻改造電額為：
132KW*24（小時/天）*30（天/月）*12（月/年）*0.87（功率因數）*（節電率）*0.7電費（元/度）
附表風機/泵類負載應用變頻器的節電率
2.風機調速的節能原理
根據流體力學原理，風量正比于風機轉速，而軸功率正比于風機轉速的三次方。具體舉例說明如下:
2.1當風機的轉速下降到原來的80％時，風量也下降到原來的80％。而此時軸功率下降到原來的(80％)3=51.2％。這樣在風量Q僅下降到80％(實際下降2喘)的情況下，軸功率則下降到滿負荷的51.2％(實際下降48.8％)，即理論節能48.8％。
2.2而實際上由于改造水封閉設施等因素，絕大多數鍋爐的實際用風量會下降到80％以下。
3.調速方式的選取
一般水泥廠用的較多的電機調速方式有電磁滑差離合器調速、液力耦合器調速和液力離合器調速。這幾種調速方式的優點是投資少,節能效果較好,缺點是存在轉差損失,效率較低,運行可靠性低,維修量大。近些年來電力電子技術、計算機控制技術和自動控制技術飛速發展,交流變頻調速技術已進入大功率、高性能的發展階段,這項技術具有優異的調速和啟、制動性能,且調節精度高,控制靈活,節能效果顯著。
4.變頻調速節能原理
異步電機的轉速n與電源頻率f、轉差率S、電機極對數P的關系由下式決定,可用以下表示:
可以看出,轉速n與電源頻率f成正比,即改變f就可改變n。基于這一原理,制成變頻器作為變頻電源來調節電動機的轉速。變頻調速不存在勵磁滑差損耗和擋板、閥門節流功率損耗,不存在轉差損耗,因此節能效果良好。變頻調速的調速范圍大,電機可在0%～100%頻率轉速下運行,可以實現無級調速。采用變頻調速對引風機改造無需更換電動機。這項技術可使控制方式更加靈活,便于集中調控,提高了自動化水平。
5.改造前設備工況
由于設備是通過調節擋風板和閥門的開啟角度的機械調節方法來滿足不同的用風量，這種操作方式的缺點是:
5.1電機及風機的轉速高，負荷強度重，電能浪費嚴重；
5.2調節精度差，控制不精確；
5.3電氣控制直接起動，啟動時電流對電網沖擊大，需要的電源（電網）容量大，功率因素較低；
5.4起動時機械沖擊大,設備使用壽命低；
5.5電氣保護特性差，當負載出現機械故障時不能瞬間動作保護設備等。采用變頻器可實現大的電動機的軟停、軟起，避免了啟動時的電壓沖擊，減少電動機故障率，延長使用壽命，同時也降低了對電網的容量要求和無功損耗。
6.變頻改造方案
變頻柜具有工/變頻切換功能，系統各臺電機均由相應變頻器驅動，在變頻器出現故障時可自動切換到工頻啟動，以保證生產的連續性。能遠程控制起動、停止。
7.節能效果分析
按一臺收塵風機計算
引風機功率：132KW
改造前每天耗電量：132X24=3168KWH
每年耗電量：3168X300=950400KWH(按每年運行300天計算)
改造后每天耗電量： 132X24X51.2％=1622.016KWH
每年耗電量：1622.016X300X51.2=486604.8KWH (按每年運行150天計算)
改造前后每年節省電能：950400—486604.8=463795.2KWH
按每KWH電0．7元計算
每年節電：463795.2X0．7=324656.64元
實際使用中，再考慮到現場的其它諸多因素，一臺132千瓦收塵風機可節省電費30萬元左右，設備投資約100000元左右。這樣半年左右便可收回設備投資。同時由于風量調節比較合理，提高了風機收塵效率。最重要的由于降低了風機轉速，因而大幅度的降低了噪音，對環保方面也有很大改善。
對于羅茨風機，雖然節能比率低一些（10%以上），由于羅茨風機運行時間較長節能效果也同樣非常可觀。
8.采用變頻器控制將有以下諸多優點
8.1采用變頻器控制電機的轉速，取消擋板調節，降低了設備的故障率，節電效果顯著；
8.2采用變頻器控制電機，實現了電機的軟啟動，延長了設備的使用壽命，避免了對電網的沖擊；
8.3電機在低于額定轉速的狀態下運行，減少了噪聲對環境的影響；
8.4具有過載、過壓、過流、欠壓、電源缺相等自動保護功能；
8.5變頻具有工/變頻自動切換功能，能夠保證生產的連續性。
9.結束語
實踐證明，變頻改造具有顯著的節電效果，是一種理想的調速控制方式。既提高了設備效率，又滿足了生產工藝要求，并且還大大減少了設備維護、維修費用，另外當采用變頻調速時，由于變頻裝置內的直流電抗器能很好的改善功率因數，也可以為電網節約容量。直接和間接經濟效益十分明顯。
參考文獻：
[1]黃元培,張學.變頻器應用技術及電動機調速.人民郵電出版社,1998.
