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变频调速装置能够为水泵风机带来节能效益吗?

变频调速装置能够为风机和水泵这类大负载设备带来节能效益,但不是所有设备采用变频调速技术后都能节能。节能不一定非要变频控制,因为我们的目的是在满足正常生产需求的同时,希望节能降耗,这是我们所有技改项目的共同目标。那么制约变频调速技术节能效果的原因是什么呢?

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业内人士都知道,电能每转换一次,都会有损耗。即使是转换效率高的开关变换器,也无法实现100%的转换。但目前市场上成熟的变频器厂商的产品大多是交流-DC-交流转换工艺,即变频器(以下简称-VFD) 主电路中从功率输入到功率输出的效率损失不会低于5%~8%(这与VFD厂商的开发技术水平和选用的元器件质量有关),而且为了保证主电路的实现,另外 VFD的输出电流/电压是一个类似正弦波的波形,含有丰富的谐波成分,所以电机绕组和输电线路中的功率损耗也会大于电源的真实正弦波{这也是为什么 VFD到电机的线路不能太长或者有些产品说明书要求在精密电子设备的环境中使用屏蔽电缆(相当于天线进行传输)}。 也就是说one VFD的额定转换效率可以达到92%~95%,已经很高了。这里没有考虑VFD 偏离额定工作频率的效率变化和强制冷却装置的能耗(当电机转速低于VFD调速的30%时,强制冷却装置是必要的)。

但由于VFD配备了自动补偿、调整、校正等各种智能辅助功能,启用其中一些有针对性的功能,可以使VFD组成的电传动系统整体效率接近或超过普通电传动系统。

此外,现代VFD大多配备了可以与计算机通信的接口。利用现代信息技术(组态软件等。)可以让VFD组成的电传动系统更好的工作,也可以让我们生产系统的设备管理和预修模式更有效,质量更好,针对性更准确。能够真正实现自动在线实时监控。

实现VFD节能的条件

从以上分析可知VFD本身具有一定的功率损耗(5%~8%),也就是说VFD只有在设备节能改造的节能效果必须大于10%以上才有意义。

从以上分析可以看出,变频调速系统的节能是有条件的,并不是所有的设备都可以通过采用变频调速来实现节能。因此,在制定节能技术改造计划时,必须对某一设备的工作状况进行详细的分析和研究。否则不但没有节能,反而有比改革前消耗更多能源的可能。那么在什么样的设备工况下才能实现变频调速的节能改造呢?

从众多变频节能改造的成功案例中可以看出,它们的一个共同点是:首先,用VFD来修正原设备上电机与设备的性能匹配(主要是配置功率),以消除运行时配置上的备用余量导致的“大马拉大车”现象;如下面应用实例2(异步电动机Y/△接法在节能中的特殊应用)。第二,使用VFD动态修正轻负荷下设备的匹配性能,消除因生产工艺需要,运行过程中设备动态不匹配造成的生产设备间的性能匹配余量,如以下应用实例3(冷冻水泵变频调速节能原理)。至此,我们可以定义以下适用于变频调速节能的基本条件:

1、所谓的“大马拉大车”现象存在于设备本身的配置上,虽然运行工况稳定,电机功率大,连续运行时间比较长。

2、是虽然设备本身或生产设备性能匹配良好,或具有节电功能,但在运行中会因生产产品的工艺变化而出现动态性能不匹配和长时间连续运行。

3、风扇/泵负载;电机功率大,连续运行时间比较长。

4、是设备本身具有变频后的节电功能,如逆变弧焊机。这类设备的节能主要是将50Hz交流电转化为高频交流电(500Hz~1kHz),节能的主要目标是降低变压器本身的线损和铁损(变压器的输入频率与其铁芯的体积成反比,也与绕组的耗线量成反比)。在操作中,频率是恒定的(在操作中,调整脉冲宽度)。这个类超出了本文的范围,所以跳过它。

从这里可以看出,如果设备满足上述三个条件中的一个,那么只有使用VFD调速技术才能达到节能效果(能否实际节能取决于节能量和经济性);这一点可以从下面变频空调的实例介绍中得到印证。

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