变频经济运行（共11篇）
变频经济运行 篇1
近年来, 变频设备在油气田生产企业的机采、注水、集输等生产系统中的应用大幅度增加, 但由于缺乏节能监测数据的积累, 未形成系统的评价方法和指标体系。
1 变频调速装置运行特点
通过对油气田生产企业变频调速装置在抽油机、注水泵、输油泵上运行状况的调研, 分析历年的测试数据, 总结出油气田生产企业变频调速装置在经济方面的特点:
1) 现场操作人员在变频调速装置在使用过程中没有考虑其运行特点, 仅依据生产参数进行操作, 未考虑设备运行的经济性和合理性;
2) 在变频调速装置经济运行方面也没有相关的执行标准和限额指标, 现场操作人员缺乏行之有效的参数指导意见, 随意性较强;
3) 变频调速装置多为组装, 无铭牌或铭牌参数不全, 而且无运行记录, 使用较为混乱[1]。
2 相关参数的关系
2.1 功率因素与频率
从测试结果看, 变频调速装置输入、输出端功率因数都与频率有关, 当频率降低, 功率因数随着降低。变频调速装置输入端功率因数的高低, 与变频调速装置自身的设计有直接关系。
2.2 效率与频率
2.2.1 泵输系统
在泵类机组稳定负载下, 变频调速装置效率随着频率降低而降低。当频率降低, 变频调速装置的自身损耗在输入电能中的比例增大, 所以当频率过低时, 变频调速装置所带来的节能效果不是最佳。
2.2.2 机采系统
在抽油机变频调速装置测试中, 变频调速装置的效率随频率的变化趋势基本与泵类机组一致, 但由于抽油机负载的特殊性和复杂性, 所以变频调速装置在抽油机运行也具有特殊性[2]。
正常情况下, 随着变频调速装置频率增加, 变频调速装置的负载率也增加, 则其效率就会上升, 但在测试中发现有部分井的变频调速装置随着频率的降低, 效率反而增加或者呈现不规律的变化。通过对测量时的录波数据进行分析可知:对于无反馈装置的变频调速装置, 当抽油机井倒发电严重时, 会使变频调速装置效率大幅降低。因此, 在平衡较好的抽油机上, 随着频率的降低, 变频调速装置效率降低。但在某些抽油机平衡度不好的井上, 随着变频调速装置频率的变化, 发电功率增大, 周期性符合波动增加, 变频调速装置的损耗也增加, 则其效率下降。在变动负载下, 变频调速装置的效率变化要视负荷波动系数而定, 与频率不呈规律性变化。
因此, 变频调速装置的工作频率在调节一次后, 应及时测试抽油机的平衡度, 若平衡情况较差, 应尽快对其进行调整, 否则会使变频调速装置效率降低。
2.3 系统效率与频率
2.3.1 输油系统
输油系统多采用离心泵。当频率降低时, 由于电动机转速降低、电动机功率利用率下降, 导致电动机效率降低。同时, 由于泵的转速降低使排量降低, 导致泵偏离经济运行区, 使得泵效较低。在选择泵的时候, 要使泵的流量与扬程落在效率曲线的最高点附近, 因此在输油系统中, 离心泵机组效率随着频率的降低而降低。
2.3.2 注水系统
注水系统中常用柱塞泵, 其流量取决于泵的主要结构参数, 与排出压力无关, 与输送介质的温度、黏度等无关。柱塞泵的排出压力由泵装置所在管道的特性决定, 与流量无关。当频率降低时, 电动机转速降低, 使柱塞泵每分钟往复次数减少, 柱塞泵的流量降低。但柱塞泵在各种排量下都有较高的效率, 因此在注水系统中, 柱塞泵的机组效率随频率的降低不呈规律性变化。
2.3.3 机采系统
抽油机井随着频率的降低, 冲速降低, 产量下降, 而理论排量的减小使泵排量系数呈增大的趋势, 泵效提高, 整个抽油机系统的效率呈增加的趋势。
2.4 荷波动
通过变频调速装置相关参数关系探讨, 发现变频调速装置运行平稳程度与各项参数的变化具有密切关系, 尤其是与抽油机系统的负荷呈周期性变化, 不与变频调速装置的频率变化呈规律性[3]。因此, 引入了表征运行平稳程度的参数, 即周期性负荷波动系数λ, 其计算公式为:
式中:
λ——周期性负荷波动系数;
Pi——一个完整周期内等间隔采样的电动机输入功率的有效值, k W;
ni——等间隔采样数量。
3 变频调速装置经济运行指标
通过对机采系统、注水系统、输油系统测试数据进行统计分析, 确定出变频调速装置效率的合格限值 (表1) 和功率因数的合格限值 (表2) 。
通过现场测试有33.5%的变频调速装置输入端电压谐波含量在各种频率下均超过电网规定的限值, 谐波含量高可引起电流畸变, 污染电网, 因此变频调速装置谐波含量应按相关标准规定的限值执行。
通过对机采系统、注水系统、输油系统测试数据进行统计分析, 确定出变频调速装置经济运行的频率范围, 见表3。
4 结论
1) 根据测试数据, 分析变频调速装置各项参数之间的关系, 为变频调速装置在现场的应用提供依据。
2) 引入了表征变频调速装置运行平稳程度的参数, 并给出了具体的计算公式。
3) 制定了变频调速装置经济运行指标体系, 以及变频调速装置效率、功率因数、谐波含量等评价指标, 确定了变频调速装置在机采系统、注水系统和输油系统应用的经济运行范围。
摘要：通过大量现场测试和数据积累, 分析变频调速装置运行特点, 研究变频调速装置相关参数的关系, 制定出变频调速装置经济运行的指标体系, 实现变频调速装置现场的规范化和标准化, 减少投资浪费, 实现油气田生产企业节能降耗。
关键词：油气田生产,变频调速装置,经济运行,评价方法
参考文献
[1]蔡俊铁.抽油机井合理调整参数经济界限的研究[J].石油石化节能, 2011, 1 (8) :15-16, 22.
[2]杨有为.变频调速控制节能技术在油田的应用[J].石油石化节能, 2014, 4 (5) :18-20.
[3]夏建聪.变频装置在油田生产中的应用[J].石油石化节能, 2014, 4 (5) :34-36.
变频经济运行 篇2
摘 要:本文针对变频器运行过程中存在的谐波问题、负载匹配问题和发热问题，逐一进行了分析，并提出了相对应的解决方案。
关键词:变频器 谐波 负载 发热
Abstract: This paper analyzed the problem of harmonic wave, matching of load and
calorification for inverters in running, and made the relatively the measure.
Keywords: inverter harmonic wave loading calorification
1 前 言
自80年代通用变频器进入中国市场以来，在短短的十几年时间里得到了非常广泛的应用。目前，通用变频器以其智能化、数字化、网络化等优点越来越受到人们的青睐。随着通用变频器应用范围的扩大，暴露出来的问题也越来越多，主要有以下几方面:
① 谐波问题
② 变频器负载匹配问题
③ 发热问题
以上这些问题已经引起了有关管理部门和厂矿的注意并制定了相关的技术标准。如谐波问题，我国于1984年和1993年通过了“电力系统谐波管理暂行规定”及GB/T-14549-93标准，用以限制供电系统及用电设备的谐波污染。针对上述问题，本文进行了分析并提出了解决方案及对策。
2 谐波问题及其对策
通用变频器的主电路形式一般由三部分组成:整流部分、逆变部分和滤波部分。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变器部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形。对于双极性调制的变频器，其输出电压波形展开式为:
(1)
式中:n―谐波的次数n=1,3,5……;
a1―开关角， i=1,2,3……N/2;
Ed―变频器直流侧电压;
N―载波比。
由(1)式可见，各项谐波的幅值为
(2)
令n=1，则得出变频器输出电压的基波幅值为:
(3)
从(1)、(2)、(3)式可以看出，通用变频器的输出电压中确实含有除基波以外的其他谐波。较低次谐波通常对电机负载影响较大，引起转矩脉动，而较高的谐波又使变频器输出电缆的漏电流增加，使电机出力不足，故变频器输出的高低次谐波都必须抑制。
如前所述，由于通用变频器的整流部分采用二极管不可控桥式整流电路，中间滤波部分采用大电容作为滤波器，所以整流器的输入电流实际上是电容器的充电电流，呈较为陡峻的脉冲波，其谐波分量较大。为了消除谐波，可采用以下对策:
① 增加变频器供电电源内阻抗
通常情况下，电源设备的内阻抗可以起到缓冲变频器直流滤波电容的无功功率的作用。这种内阻抗就是变压器的短路阻抗。当电源容量相对变频器容量越小时，则内阻抗值相对越大，谐波含量越小；电源容量相对变频器容量越大时，则内阻抗值相对越大，谐波含量越大。对于三菱FR-F540系列变频器，当电源内阻为4%时，可以起到很好的谐波抑制作用。所以选择变频器供电电源变压器时，最好选择短路阻抗大的变压器。
② 安装电抗器
安装电抗器实际上从外部增加变频器供电电源的内阻抗。在变频器的交流侧安装交流电抗器或在变频器的直流侧安装直流电抗器，或同时安装，抑制谐波电流。表一列出了三菱FR-A540变频器安装电抗器和不安装电抗器的含量对照表。
③ 变压器多相运行
通用变频器的整流部分是六脉波整流器，所以产生的谐波较大。如果应用变压器的多相运行，使相位角互差30°如Y-△、△-△组合的两个变压器构成相当于12脉波的效果则可减小低次谐波电流28%，起到了很好的谐波抑制作用。
④ 调节变频器的载波比
从(1)、(2)、(3)式可以看出，只要载波比足够大，较低次谐波就可以被有效地抑制，特别是参考波幅值与载波幅值小于1时，13次以下的奇数谐波不再出现。
⑤ 专用滤波器
该专用滤波器用于检测变频器谐波电流的幅值和相位，并产生一个与谐波电流幅值相同且相位正好相反的电流，通到变频器中，从而可以非常有效地吸收谐波电流。
3 负载匹配问题及其对策
生产机械的种类繁多，性能和工艺要求各异，其转矩特性是复杂的，大体分为三种类型:恒转矩负载、风机泵类负载和恒功率负载。针对不同的负载类型，应选择不同类型的变频器。
① 恒转矩负载
恒转矩负载是指负载转矩与转速无关，任何转速下，转矩均保持恒定。恒转矩负载又分为摩擦类负载和位能式负载。
摩擦类负载的起动转矩一般要求额定转矩的150%左右，制动转矩一般要求额定转矩的100%左右，所以变频器应选择那些具有恒定转矩特性,并且起动和制动转矩都比较大，过载时间长和过载能力大的变频器。如三菱变频器FR-A540系列。
位能式负载一般要求大的起动转矩和能量回馈功能，能够快速实现正反转，变频器应选择具有四象限运行能力的.变频器。如三菱变频器FR-A241系列。
② 风机泵类负载
风机泵类负载是目前工业现场应用最多的设备，虽然泵和风机的特性多种多样，但是主要以离心泵和离心风机应用为主，通用变频器在这类负载上的应用最多。风机泵类负载是一种平方转矩负载，其转速n与流量Q，转矩T与泵的轴功率N有如下关系式:
(4)
这类负载对变频器的性能要求不高，只要求经济性和可靠性，所以选择具有U/f=const控制模式的变频器即可。如三菱变频器FR-F540（L）系列。风机负载在实际运行过程中，由于转动惯量比较大，所以变频器的加速时间和减速时间是一个非常重要的问题，可按下列公式进行计算:
(5)
(6)
式中:tACC―加速时间(s);
tDEC―减速时间(s);
GD2―折算到电机轴上的转动惯量（N・m2 ）;
g―重力加速度，g=9.81(m/s2
);
TM―电动机的电磁转矩(N.m);
TL―负载转矩(N.m);
nAS―系统加速时的初始速度（r/min）;
nAE―系统加速时的终止速度（r/min）;
nDS―系统减速时的初始速度（r/min）;
nDE―系统减速时的终止速度（r/min）。
从上式可以看出，风机负载的系统转动惯量计算是非常重要的。变频器具体设计时，按上式计算结果，进行适当修正，在变频器起动时不发生过流跳闸和变频器减速时不发生过电压跳闸的情况下，选择最短时间。
泵类负载在实际运行过程中，容易发生喘振、憋压和水垂效应，所以变频器选型时，要选择适于泵类负载的变频器且变频器在功能设定时要针对上述问题进行单独设定:
喘振:测量易发生喘振的频率点，通过设定跳跃频率点和宽度，避免系统发生共振现象。
憋压:泵类负载在低速运行时，由于系统憋压而导致流量为零，从而造成泵烧坏。在变频器功能设定时，通过限定变频器的最低频率，而限定了泵流量的临界点处的系统最低转速，这就避免了此类现象的发生。
水垂效应:泵类负载在突然断电时，由于泵管道中的液体重力而倒流。若逆止阀不严或没有逆止阀，将导致电机反转，因电机发电而使变频器发生故障报警烧坏。在变频器系统设计时，应使变频器按减速曲线停止，在电机完全停止后再断开主电路电，或者设定“断电减速停止”功能，这样就避免了该现象的发生。
③ 恒功率负载
恒功率负载是指转矩大体与转速成反比的负载，如卷取机、开卷机等。利用变频器驱动恒功率负载时，应该是就一定的速度变化范围而言的，通常考虑在某个转速点以下采用恒转矩调速方式，而在高于该转速点时才采用恒功率调速方式。我们通常将该转速点称为基频，该点对应的电压为变频器输出额定电压。从理论上讲，要想实现真正意义上的恒功率控制，变频器的输出频率f和输出电压U必须遵循U2/f=const协调控制，但这在实际变频器运行过程中是不允许的，因为在基频以上，变频器的输出电压不能随着其输出频率增加，只能保持额定电压，所以只能是一种近似意义上的恒功率控制。
4 发热问题及其对策
变频器的发热是由内部的损耗产生的。在变频器中各部分损耗中主要以主电路为主，约占98%，控制电路占2%。为了保证变频器正常可靠运行，必须对变频器进行散热，通常采用以下方法:
① 采用风扇散热:变频器的内装风扇可将变频器的箱体内部散热带走，若风扇不能正常工作，应立即停止变频器运行。
② 降低安装环境温度:由于变频器是电子装置，内含电子元、电解电容等，所以温度对其寿命影响比较大。通用变频器的环境运行温度一般要求-10℃~-50℃，如果能够采取措施尽可能降低变频器运行温度，那么变频器的使用寿命就延长，性能也比较稳定。
我们采取两种方法:一种方法是建造单独的变频器低压间，内部安装空调，保持低压间温度在+15℃~+20℃之间。另一种方法是变频器的安装空间要满足变频器使用说明书的要求。
以上所谈到的变频器发热是指变频器在额定范围之内正常运行的损耗。当变频器发生非正常运行（如过流，过压，过载等）产生的损耗必须通过正常的选型来避免此类现象的发生。
对于风机泵类负载，当我们选择三菱变频器FR-F540时，其过载能为120%/60秒，其过载周期为300秒，也就是说，当变频器相对于其额定负载的120%过载时，其持续时间为60秒，并且在300秒之内不允许出现第二次过载。当变频器出现过载时，功率单元因其流过的过载电流而升温，导致变频器过热，这时必须尽快使其降温以使变频器的过热保护动作消除，这个冷却过程就是变频器的过载周期。不同的变频器，其过载倍数、过载时间和过载周期均不相同，并且其过载倍数越大，过载时间越短，请见表2所示:
对于变频器所驱动的电机，按其工作情况可分为两类:长期工作制和重复短时工作制。长期工作制的电机可以按其名牌规定的数据长期运行。针对该类负载，变频器可根据电机铭牌数据进行选型，如连续运行的油泵，若其电机功率为22kW时，可选择FR-F540-22k变频器即可。重复短时工作制电机，其特点是重复性和短时性，即电机的工作时间和停歇时间交替进行，而且都比较短，二者之和，按国家规定不得超过60秒。重复短时工作制电机允许其过载且有一定的温升。此时，若根据电机铭牌数据来选择变频器，势必造成变频器的损坏。针对该类负载，变频器在参考电机铭牌数据的情况下要根据电机负载图和变频器的过载倍数、过载时间、过载周期来选型。如重复短时运行的升降机，其电机功率为18.5kW，可选择FR-A540-22k变频器。
5 结论
本文通过对通用变频器运行过程中存在问题的分析，提出了解决这些问题的实际对策，随着新技术和新理论不断在变频器上的应用，变频器存在的这些问题有望通过变频器本身的功能和补偿来解决。随着工业现场和社会环境对变频器的要求不断提高，满足实际需要的真正“绿色”变频器也会不久面世。
6 参考文献
(1) 韩安荣.通用变频器及其应用.北京:机械工业出版社，
(2) 三菱变频调速器FR-A500使用手册.
变频经济运行 篇3
关键词：变频空调系统运行费用
1概述
广州市疾病预防控制中心（以下简称疾控中心）迁建项目实验楼采用了东芝SMMS变频多联空调系统，现就采用东芝品牌的运行费用进行分析。
2运行费用相关参数的分析
a)运行工况
制冷：室内温度27℃干球/19℃湿球，室外温度35℃干球
制热：室内温度20℃干球，室外温度7℃干球、6℃温球
b)运行负荷
变频空调机组的优点在于能根据实际使用负荷的不同而随时调整负荷的输出，实现用多少给多少的供能方案，同时在部分负荷时产生的能效要比满负荷高，甚至为满负荷状态下的两倍多,起到优秀的节能效果。通常情况下，一年内整个空调系统一般在30%-100%负荷范围内运行，各种负荷运行时间有长有短。个负荷运行的时间占全部运行时间的比例称为运行时间比，用t表示。T值在图表上表现为类正弦曲线
现根据我司多年来所做变频空调项目的应用案例，综合该项目的使用预期，将该项目各负荷运行时间比（t）分析如下：
实验楼采用一拖多的变频多联空调系统，每个系统由一台大容量室外主机提供给6台以上室内机需要的冷热负荷。做为实验室，其实际使用率（即系统负荷率）受到试验项目的多少，试验的频率，试验时间的长短，试验人员的多少，试验设备、试剂的使用量等多种因素影响，其负荷率总是在不停的变化，室外主机机的耗电功率也所负荷率的变化而发生显著变化。室内机的耗电功率同时也会产生变化，但其变化主要受室内机开机数量的影响，不如室外机变化明显。为便于计算我们现取负荷率为100%，90%，80%，70%，60%，50%，40%，30%八个值点，其他负荷率采用就近原则。现对相关参数做以下确定：
（1）室外机的耗电功率变化按照《东芝SMMS变频空调部分负荷性能表》取照。
（2）室内机的耗电功率变化如下表1（以室内机功率为1KW为例）。
2)新风系统耗电功率计算按以下公式计算
D新为该楼新风系统耗电功率
Z为单个新风系统的耗电功率
x为新风系统的数量，取值为1~m
1）楼宇总耗电功率
2）空调的实际运行时间
a)制冷运行时间T冷广州地区空调制冷运行时间为每年的4-11月共八个月时间，扣除周末及法定节假日7天，实际制冷运行时间为168±5天，现取上限173天计，期间新风系统同时制冷运行。
b）制热运行时间T热广州地区空调制热运行时间为每年的1月至2月共两个月时间，扣除周末及法定节假日4天，实际制热运行时间为48±2天，现取上限50天，期间新风系统同时制热运行。
c）全新风运行时间T新广州地区全新风运行时间为每年的12月及3月共2个月，扣除周末及法定节假日0天，实际全新风运行时间为54±2天，现取上限56天，且新风系统为制冷状态运行。
d）每天运行的时间为8小时
3）一年运行的耗电量
制冷运行消耗的功率N冷為空调系统与新风系统功率之和:779.434KW
制热运行消耗的功率N热为空调系统与新风系统功率之和：764.235KW
全新风运行消耗功率N新：419.11KW
年运行总耗电量(度)H：
H＝N冷×T冷＋N热×T热＋N新×T新
＝779.434×8×173＋764.235×8×50＋419.11×8×56
＝1572061.84
综上所述，疾控中心东芝变频多联空调系统的使用耗电量为上述各楼之和为：1572061.84度，取整为157万度。
4综合能效比对电费的影响
综合能效比（IPLV）,是变频空调系统实际使用中能效比的确切反应，变频空调系统的耗电量很大程度上取决于该参数。东芝SMMS变频多联空调系统由于采用了全变频压缩机组合而成的室外机，其综合能效比（IPLV）平均可达4.2，为业界顶尖水平.若在此能效比下一年所使用的电量产生的制冷量为157万×４.２＝659.４万。目前市场上大多品牌的综合能效比平均为3.9左右，若按此计算，产生相同冷量需要的电量为659.４万÷3.9＝169万。由此可见采用东芝SMMS变频空调相比之下节省了约12万度电。节能效果相当明显。东芝SMMS变频空调系统全系列均通过国家权威机构的节能认证，并颁发了节能证书，是业界推荐的高效稳定的产品。
5总结
疾控中心东芝SMMS变频空调系统每年正常运行费用预测：耗电量：157万度，由于实际运行及使用过程中的各种参数和条件在不断变化，以上数据仅做参考。
参考文献
[1]东芝开利株式会社.TOSHIBA设计及安装手册.文件号：A03-008-C-2
[2]王志刚，徐秋生，俞炳丰.变频控制多联式空调系统.北京：化学工业出版社，2006
[3]薛殿华.空气调节.北京：清华大学出版社，1991
凝结水泵变频运行节能改造实践 篇4
关键词：凝泵,变频,节能效果,密封水
引言
国电丰城发电有限公司4×300 MW机组各配备2台100%容量的凝结水泵。型号9LDTN-7, 额定流量1000m3/h, 扬程240m, 转速1480r/min, 配用100kW的异步电动机, 阀门调节除氧器水位。2007年4～8月, 该公司为每台机组增设了1台HARSVER-A06/130高压变频器, 实现0～50 Hz无级调速。功耗随机组负荷变化而变化, 从而提高设备利用率, 达到最佳经济运行模式的目的。变频器同时加装工频旁路装置, 变频器异常时, 变频器停止运行, 电机可以直接手动切换到工频运行状态下运行。2台凝结水泵是1备1用, 当变频泵跳闸时, 联启工频备用泵, 不会影响凝结水系统正常工作。凝泵变频改造节能效果明显, 改造前其功率因数基本维持在0.84～0.85, 改造后功率因数维持在0.95～0.96, 电流大幅下降, 在同等凝结水流量的情况下, 凝泵工作功率明显下降, 负荷率越低, 变频改造后的节能效益越明显。
1 凝泵变频运行现状
凝结水泵的主要作用是为除氧器提供水源, 保证除氧器的水位正常。凝结水系统上水流程如图1所示。
变频控制策略要保证除氧器水位, 保证凝泵出口压力。变频控制的对象是除氧器水位调节阀与凝泵转速, 控制目标是除氧器水位和凝泵出口压力。在保证满足凝泵出口最小压力要求与除氧器上水量的前提下, 除氧器水位调节阀全开所对应的负荷点, 称为平衡点。负荷在平衡点以上时, 可以单纯依靠增加凝泵转速来增加凝结水流量, 以满足机组运行需要。负荷在平衡点以下时, 凝结水流量调节须结合除氧器水位调节阀的开度进行。
对于变速运行的凝泵, 在除氧器水位调节阀没有全开时, 降低凝泵转速、增加除氧器水位调节阀开度, 是提高节能效果的有效途径。表1所示为1#机组技改前凝泵变频运行数据。
目前, 在火电企业中, 特别是机组容量偏小的企业, 市场竞争能力较弱。要提高企业的社会生存能力, 必须从内部挖潜增效, 充分发挥设备技改项目节能效果, 降低企业成本。考虑从现有设备着手, 通过小投入、大产出来提升企业竞争能力。由表1可以看出, 凝泵变频在机组最低技术出力140～250MW的范围内, 除氧器上水调门开度未全开, 存在节流损失, 凝泵变频的节能潜力仍存在提升的空间。
因此, 要进一步提高凝泵变频改造节能效果, 就需要降低平衡点, 也就是降低凝泵出口压力最低允许值, 使除氧器水位调节阀在更低的负荷下达到全开状态。
2 给水泵密封水技改分析
对于凝结水系统来说, 降低平衡点主要受给水泵密封水压力要求的限制。为了确保给水泵密封水压力, 规定在机组负荷150MW以下, 保持凝结水压力在0.79MPa时, 给水泵密封水作用是为给水泵机械密封提供密封水, 防止给水从给水泵轴端外漏, 其密封水结构原理如图2所示。
由图2可知, 只要保证密封水压力大于卸荷水压力即可保证给水不外漏, 其设计要求运行时密封水与给水泵卸荷水压差大于0.035MPa。当差压低于0.015MPa时报警, 同时与密封水回水温度高于95℃联锁跳闸给水泵。卸荷水压力不是一个固定值, 它为除氧器压力加上除氧器标高的静压, 因此凝结水压力也是随着卸荷压力变化而变化的, 如表1所示的各负荷状况下的凝结水压力, 均能够满足给水泵密封的要求, 而且是经过长期运行实践证明可以满足运行需求的。但是如果要将机组负荷250MW以下的凝结水压力进一步降低, 保持除氧器上水调阀全开, 减少节流损失, 从而进一步拓展凝泵变频的节能效益。必须想办法确定满足除氧器上水要求的凝结水压力, 以及保证给水泵密封水要求。
2.1 最低凝结水压力确定
凝结水最低压力就是在除氧器上水调节门全开, 保证运行除氧器水位正常时的压力, 它由三部分组成, 即:除氧器压力、对应凝结水流量时沿程阻力、克服除氧器的静压。除氧器的静压是一个定值, 除氧器与凝结水泵的位置差27m, 约0.27MPa, 其余二个是变量, 随着机组负荷的变化而变化。除氧器压力在不同负荷下基本可知 (见表1) , 沿程阻力损失需要运行中试验而定, 因此凝结水压力具体的值需试验确定。
2.2 给水泵密封水压力确定
给水泵密封水压力与给水泵卸荷水压力有关。如图2所示。给水泵卸荷水要回到给水泵入口管大约20m的位置, 首先它必须克服除氧器压力和位置差的静压, 以140MW为例, 至少需要0.55MPa的压力。给水泵密封水压力必须大于卸荷水压力0.035MPa以上, 再加上密封水管径
90CM, 沿程阻力较大, 要确保能够起到密封卸荷水的作用, 保证给水泵正常运行, 要在最低凝结水压力的基础上提升0.2MPa的压力。
2.3 技改方案的确定
为了保证给水泵密封水压力必须大于卸荷水压力0.035MPa以上, 在密封水管路上增加一管道泵 (见图2) , 其型号ISGB40-32B, 扬程24m, 转速2900r/min, 功率3.5kW。为了确保给水泵运行安全, 增加一热工联锁逻辑, 当给水泵密封水与卸荷水差压低于0.06MPa时联锁启动管道泵。
由于除氧器上水调门存在管道收缩, 即使调门全开的状态下, 仍存在较大的节流损失。为了进一步提高凝泵变频的节能效率, 考虑在凝泵变频运行时将调节门旁路电动开启, 调节门关闭投入自动备用。此方式存在凝泵变频跳闸, 备用工频凝泵联启除氧器水位控制问题。必须对原有的操作及控制逻辑进行修改, 从而实现以下主要功能:
1) 凝结泵变频运行, 工频备用;
2) 变频运行方式下, 除氧器水位自动转速调节, 旁路电动开启, 调节门关闭投入自动备用;
3) 工频运行方式下, 除氧器水位自动阀门调节, 旁路电动门关闭;
4) 变频事故跳闸情况下, 旁路电动联锁关闭, 工频备用泵联启, 除氧器水位自动切阀门调节;
5) 凝结水母管压力保护, 自动变工况切投。
技改方案确认后, 该公司在2012年机组停机备用及检修时, 对4台机组实行给水泵密封水系统增设升压泵的改造。经过1a的运行表明, 该技改能够满足了现场各种正常及非正常工况的需求。
3 技改经济性分析
技改结束后, 在该公司1#机组各个负荷阶段进行了最低凝结水压力试验, 变频自动水位调节稳定。在机组负荷稳定, 除氧器水位波动范围小于±25mm, 机组由250MW降至140MW, 再升至300MW负荷时, 除氧器水位最大波动小于±50mm, 给水泵密封水压力正常, 未出现密封水与卸荷水差压低报警, 密封水回水温度正常, 该技改完全符合系统运行要求。
从试运行的情况看, 该改造能够取得较好的节能效果, 充分挖掘了凝泵变频节能潜力程度, 各负荷阶段凝泵运行电流普遍下降3～6A, 机组负荷赿低, 凝泵电流下降赿多。1#机组技改后凝结泵变频运行数据如表2所示。
该公司机组为江西电网主力调峰机组, 全年负荷率较低, 为65%左右, 年平均负荷220MW左右, 每天200MW负荷以下运行比例占30%, 因此该技改对凝泵变频的深度节能挖掘非常有效。保守估计, 按平均每小时降低4A电流, 每天8h计算, 每天可节电300kWh, 而升压泵功率小, 每小时3.5kWh。按上网电价0.495元/kWh计算, 节约150元, 每月节约4500元。
该技改方案对机组启动、停止过程中凝泵的节电效果更加明显。机组启动时在汽机旁路关闭后, 不需要低旁减温水即可将凝结水压力降低。整个过程大约10h;正常停机过程大约4h, 滑参数停机时间达7h。该公司2012年机组启动、停止各23次, 按平均每小时降低8A电流计算, 全年可节电2.4万kWh, 大约1.2万元。
4 结语
海尔空调探底变频极限 篇5
此次，海尔空调重磅推出了2013冷年0.1赫兹-150赫兹宽带无氟变频空调全线颠覆性新品。这些新品除了在外观、送风模式等方面实现重大颠覆性突破之外，最大的亮点就在于全部应用了海尔空调升级后的宽带无氟变频技术，打破了空调史上多项世界纪录，如最低0.1赫兹、最高150赫兹超宽频运行，最低功率仅20瓦、节能60.5%、18分贝行业最静音等。
“太给力了，才开了1分钟出风口温度就降了不少”、“很不错啊，3分钟屋里就变得暖和了”……在“海尔空调探底变频极限”2013冷年新品上市体验活动现场，来自“冰火体验团”的极限体验者对海尔空调的速冷、速热效果大为叹服。
“这是我国空调产业变频技术超宽频运行首次获得成功，不仅填补了行业空白，也标志着我国变频空调产业已经打破了日本等变频技术强国垄断局面，实现‘引领型创造’，在空调史上具有里程碑式意义。”中国家用电器协会副理事长王雷认为，海尔0.1赫兹-150赫兹宽带无氟变频空调研发成功，为宽带无氟变频空调在我国更广范围的普及创造了条件，对我国加快节能减排也将起到积极的推动作用。
新品创造用户“冰火”需求
根据中国家用电器检测所发布权威检测报告显示，海尔空调宽带无氟变频技术可实现最低0.1赫兹、最高150赫兹超宽频率运转。“这指的是海尔空调的压缩机在运行时，最低频率可以达到10秒钟转1圈，最高频率可以达到1秒钟转150圈，”海尔空调相关技术工程师解释说，空调实现更低频运转，主要解决了空调温度达到设定温度后频繁停机以及精确控温等技术难题，在低频运转的过程中空调的节能效果、舒适性都更好；而实现更高频运转，可以极大提升空调制冷、制热的效果和速度，目前海尔能够达到1分钟速冷、3分钟速热的效果。
在当天的体验活动现场，一位参与了海尔空调前期在千龙网上举办的“冰火体验团”的网友亲身感受到了海尔1分钟速冷、3分钟速热的魅力，“太给力了，温暖、凉爽的感受真实而目无需等待。”该网友赞叹。
对此，海尔空调相关负责人表示，海尔在变频技术上的多项纪录创造主要是源自用户的需求。记者在体验会现场了解到，2013冷年，海尔所推出的多款具有人性化设计的产品均实现了对用户需求的创新。如帝樽圆形空调，它不仅将圆形设计元素运用在空调外形上，而目实现了48种送风模式，使用户可以享受全方位的舒适生活；再如超薄V空调，148毫米超薄外形与超1级能效的完美结合，颠覆了空调行业中“能效越高，空调越厚”的传统技术套路。改良后的空调出风口，结合创新的3D导风翼，使空气流动更加平缓，体感也更加舒适，在行业内均属于首创。
引领中国变频技术20年
20年来，海尔变频技术一直领先于行业，1998年，海尔变频—拖多技术率先获得行业惟一国家科技进步奖，海尔空调不断地创新来满足用户需求也为其赢得了技术创新领域的至高荣耀。2012年是我国变频空调发展的第20个年头，也是空调行业向更加节能化、智能化转型的开端，而海尔更是“以开放式研发平台为核心建设的创新体系”再次荣获了国家技术创新类最高奖项——国家科技进步奖，真正成为国内“引领型中国创造”的企业标杆。
海尔空调成为掌握变频核心技术的创新领袖，引领中国变濒技术20年，开创了多个行业第一。1993年，中国首台变频空调在海尔成功问世；1998年，海尔成为中国首家向欧洲输出直流变频技术的品牌，并凭借成功研发变频一拖多技术获得空调行业第—个“国家科技进步奖”；2003年，海尔首个研发成功180°正弦波直流变频技术并将无氟变频空调销往欧洲，并获得了美国能源之星、欧洲A级节能之星、中国节能明星等荣誉，其无氟变频技术的研发之路成为众多国内企业的效仿对象；2009年，海尔将在欧洲市场发展成熟的无氟变频空调引入国内，并创造了行业内超高能效比无氟变频空调，连续两年荣获中国无氟变频空调销量冠军。
2012年，依托海尔集团“以开放式研发平台为核心建设的创新体系”，海尔空调成功将全球变频技术发展推进到第三个发展阶段——宽带无氟变频技术阶段。通过技术应用、投放市场，海尔空调将宽带无氟变频技术进行了进一步的升级完善。据记者了解，目前海尔创造的低频达到0.1赫兹、高频达到150赫兹，已经达到了变频空调控制技术的极限值。
海尔率先提出全面淘汰3级能效产品
正是基于在技术创新领域的不辍耕耘，海尔空调于日前获得了中国家用电器研究院颁发的空调行业001号“好产品”证书。据介绍，“好产品”评测是中国家用电器研究院产品评测中心项目之一，重点对家电产品进行多方面的评测，评测人员以普通消费者为主。此次海尔获殊荣也是因为其领先的性能受到了消费者极高的满意度评价。
除了领先的、消费者满意的产品，进/k2013冷年，海尔空调对空调的产品研发与销售战略均做出调整，并积极推进行业内低能效产品的淘汰，带动空调行业整体革新。
据悉，为积极响应这一节能推广政策、推动低碳经济发展，目前海尔空调已正式启动“2013冷年绿色节能计划”，即全面停产3级能效产品，转而生产1、2级能效的节能空调。这是目前该行业首个敢于做出该承诺的品牌。
“淘汰低能效产品对每个家电厂家来说都是一次考验，这等于放弃许多可以盈利的机会。但如果企业不创新，就不会有发展前途，后果将更加严重。”对于海尔空调的颠覆性举措，中国家用电器协会副理事长王雷表示肯定，认为创新性的发展模式会使海尔空调居安思危，在变频空调技术创新和产品研发领域始终引领行业前行，发展更长久、前景更广阔，同时这也是一个民族企业、国际化品牌社会责任感的集中展现。
浅析变频器运行故障及其处理 篇6
1 变频器的简介
变频器主要包含交- 直- 交变频器和交- 交变频器两种。电压型交-直- 交变频器主电路所有的功率需要较少的开关元件, 电网测基本使用二极管整流, 具有较高的功率因数, 多样化的控制, 简单的线路, 所以具有较为广泛的应用。三相交流点整流成为直流电是整个电路模块起到的作用;控制逆变器中主开关器件有规律的断与通是逆变电路模块的主要作用, 进而能够让三相交流电能够处于任意频率;中间直流环节模块的作用是对无功能量予以缓冲。变频器中控制电路模块起到指挥中心的作用, 主要是通过对运算电路、驱动电路、检测电路、输出电路以及控制信号的输入等构成, 逆变器主要是针对完整的整流器电压控制与各种保护功能和开关控制的完成, 这些也是经常出现的各种故障的环节。
2 变频器运行故障的影响因素
大体上可将变频器运行故障的影响因素归纳为以下几个方面:
(1) 环境因素。由于变频器本身属于电子装置, 其对使用环境的要求较高, 如果运行环境的振动冲击较大, 则容易引起变频器运行故障。同时, 潮湿、腐蚀性气体和灰尘较多的环境, 也会影响变频器的运行;
(2) 雷电因素。感应雷是雷击的一种形式, 由此形成的冲击电压会对变频器造成一定影响, 严重时可能会导致变频器损坏;
(3) 谐波因素。常规的变频器产品基本上采用的都是PWM控制方式, 由此使得变频器运行过程中容易出现高次谐波电流, 还可以能出现电压波形畸变的情况, 从而对电源系统造成影响。
3 变频器运行故障的处理对策
3.1 环境因素的对策
变频器的安装使用环境要求非常特殊, 例如:防过热、防潮湿、防腐蚀、防爆和防尘等, 如果不能够满足上述要求就必须要求采取相应防范措施。具体步骤如下:
(1) 温度对集成电路等一系列的电子元件的寿命以及可靠性的影响非常大。超过了规定的温度就会导致使用寿命有所降低和元器件老化的加快, 器件最终会出现损坏的现象。安装西门子变频器通常会对通风间隙予以留出, 并且另外加装轴流风机对通风效果进行加强, 这样就能够让变频机始终保持低于40℃的温度。如果不能够满足这些要求, 就必须要求加装空调等一系列的降温设备。日常管理需要对变频器冷却风扇与空气滤清器进行定期检查, 对空气滤清器进行清理, 保证设备正常运行;
(2) 电子元器件会因为尘埃以及腐蚀、潮湿性气体等环境的因素, 会出现绝缘性能降低、接触不良和生锈的问题, 最终造成电气短路的现象出现。因此, 变频器安装环境应当选取封闭式结构环境, 并且需要定期对其进行防腐防尘。不连续使用变频器, 就应当在场所内进行安装除湿设备和换气装置等防潮措施;
(3) 电子元器件受到振动产生机械损伤是很常见的, 所以在变频器与基础间避振通常采取防止橡胶垫的方法, 通过变频器频率屏蔽的功能对电动脉冲转矩成分予以减少, 起到避振的作用;
(4) 在防爆场所不能够安装变频器, 变频器必须要求控制室或者配电间必须符合防爆等级的要求才能够予以安装, 防爆电动机内需要引接输出电线源, 防爆场所间接使用, 电气线路要求在钢管中穿过敷设并且需要可靠接地。
3.2 伟肯变频器出现过压故障
伟肯变频器运行过程中出现过压故障主要是超额电压值导致。过压故障发生在停机的情况下, 通常都是由于减速时间或者制定电阻等一系列问题导致。运行过程中, 伟肯变压器出现过压故障就是变压器自身与使用环境的问题。在雷雨天气, 变频器受到雷电影响会出现跳闸故障, 解决这个故障的方法也很简单, 断开电源一分钟, 重新复位电源就可以解决。如果发生故障时不是雷电天气, 就考虑下减速时间、外部接线、负载惯性、制动电阻等系列因素。停止过程变频器输出频率出现逐渐下降, 输出频率抵御负载电机频率的故障。我们可以看到这样故障主要是变频器驱动大惯性负载的原因。有很多原因可以导致过压故障, 多个电动机拖动一个负载就会很容易出现过压故障。电动机具有差异性的转速, 原动机只要是电动机的高转速, 发电状态主要由低转速提供, 这样过压故障就出现了。上述故障只要修改参数就可以解决, 对于符合分配控制还能够让变频器特性调解软一些。
3.3 抗电磁干扰
主电路接地线可以采用汇流排的方式予以接地。独立接地的方式是对线路最好的控制, 不得高于1Ω 的接地电阻。控制地与I/O传感器、接口屏蔽层相连。仪表等电源输入端加装EMI滤波器、共模电感、高频磁环等。变频器输入端加装EMI滤波器能够对电网传导干扰有所抑制。直流电抗器和输入交流电抗器不仅能够让谐波污染有所减少, 还能够让功率因数予以提高。变频器与电机距离大于100 米就必须要求在输出侧加装交流电抗器来让辐射干扰减少。
电力系统运行是一个长期、几乎不间断的过程, 保护系统作为此系统的很重要也最复杂的二次系统需要长时间的、细心的维护。随着网络、控制技术的发展不断会有新技术加入这一领域, 这要技术、管理人员不断提高, 掌握新技术后同步我们的运行、维护管理策略, 这样才能保证系统的长治久安。
摘要：变流器是当今控制技术与信息技术结合的高科技产品, 不仅运行效率较高, 并且自动化程度较为先进。变频器在运行过程中受到多种因素影响, 非常容易出现过压、欠压和过载等经常出现的故障。所以说, 变频器相关故障问题要想及时发现与解决, 就必须针对其故障进行深入的研究。笔者结合变频器的维修经验, 针对其技术发展提升予以论述, 期望能够让这项技术能够更加安全可靠。
关键词：变频器,运行故障,处理
参考文献
[1]张滨, 李新光.配电线路的故障预防及处理措施[J].南方农机, 2015, 46 (05) :72-74.
风机变频改造经济效益分析与评价 篇7
1直接经济效益分析与评价
1.1维护收益评价
在一个评价周期 (1年) 内, 风机变频器平均每次故障需更换备件产生费用约为F维护。高压变频器一般投产四年内不会发生故障, 第五至八年内每年平均发生一次, 以后逐渐增多, 节省维护费用收益计算模型为:
其中:N——变频器故障次数;
F1——变频器功率单元更换成本, 万元;
F2——变频器驱动板更换成本, 万元;
F3——变频器控制板更换成本, 万元;
F4——变频器主板更换成本, 万元。
以京能 (赤峰) 能源发展有限公司的二次风机变频器 (北京利德华福生产, 容量为1 000KW) 为例:每块功率单元8万元、每块驱动板0.5万元、每块控制板0.5万元、每块主板3万元。
1.2节能收益评价
1.2.1建立节能模型依据及初步节能计算
以京能 (赤峰) 能源发展有限公司#2机组为例, 对二次风机电机加装变频装置进行经济性计算。
①电动机总功耗计算方法如下:。
功率计算:
Pd:电动机总功率;I:电动机电流总和;U:电动机输入电压;cosφ:功率因数。
累计年耗电量:Fd=T×∑ (Pd×δ) (2)
Fd:年耗电量;T:年运行时间;δ:单负荷运行时间百分比。
②工频状态下, 二次风机电动机年实际耗电量计算如下:
注:运行时间百分比为往年机组运行初步统计数据。
③采用功率法计算, 变频状态下二次风机年实际功耗如下:
因二次风机与电动机轴直接连接, 则传动效率为1;
电动机轴功率:Pd=Pd’/ηd (4)
二次风机轴功率:P=λ*Q*H (5)
由上述公式 (3) 和 (5) 可换得公式:
Pd’:电动机功率;P:二次风机功率;ηd:电动机效率; ηd:变频器效率;Q:出口流量;H:出口压力;λ:风机特性系数。
以二次风机在现场的实测的压力、流量、功率等数据为依据, 代入公式 (6) 求得风机特性系数:λ = 0.610。
将各负荷情况下的流量Q、出口压力H代入上式依次计算网侧功率, 变频状态下二次风机年实际累计功耗:
通过功率比较方案得出, 工频状态下二次风机电动机消耗电量减去二次风机实际功耗即为变频改造可节省的电量, 所以京能 (赤峰) 能源发展有限公司#2机组两台二次风机改变频后年节约电量为Fd’=7 137 724-5 306 883=1830841k Wh, 约为183万k Wh, 按上网电价0.33元/kwh, 得出#2机组两台二次风机改变频后年节省电费为60.39万元。
④采用电流法计算, 变频状态下二次风机电动机年耗电量如下。
变频改造后, 由于风门全开, 没有了节流损失, 二次风机电动机年耗电量与二次风机功耗基本相同。
变频状态下二次风机年累计耗电量:
通过电流比较法得出, 工频状态下二次风机电动机实际消耗电量减去变频状态下二次风机实际消耗电量即为变频改造后节省的电量, 所以京能 (赤峰) 能源发展有限公司#2机组两台二次风机改变频后年节约电量为Fd’=7 137 724-5353 791=1 783 933k Wh, 约为178万k Wh, 按上网电价0.33元/kwh, 得出#2机组两台二次风机改变频后年节省电费为58.74万元。
综上, 改造前的功率比较法和改造后的电流比较法两种方案计算出来的结果偏差不大, 以京能 (赤峰) 能源发展有限公司为例, 两台机组四台二次风机变频改造费用为262万元, 不考虑维护费用 (投运后前三年故障几率很小) , 两年零三个月收回成本。
1.2.2节能计算模型方案
通过初步节能计算方法, 得出二次风机节能模型有两种方案, 第一种为功率比较方案, 一般用于技改项目可研阶段, 第二种为电流比较方案, 由于技改后可测得实际工作电流, 所以一般用于后评估阶段。
第一, 功率比较方案。功率比较方案以单台机组为统计单位, 要采集改造之后的机组二次风系统出口风压及二次风总风量, 通过计算模块Pd’=λ*Q*H得到功率数Pd’。与改造前发电机在相同负荷下两台二次风机运行总功率Pd (通过计算得到Pd) 进行比较, 所得差值为Pc, 通过计算模块Fd=T×Pc, 得到节省的电量。
输入信号为二次风系统出口风压H、二次风总风量Q, 改造前发电机在相同负荷下两台二次风机运行总功率Pd, 输出信号为节省的电量值Fd。
计算模型:Pd’=λ*Q*H, λ 为二次风机特性系数, 取0.610。
H为二次风系统出口风压, Q为二次风总风量。
, cosφ 为二次风机电机功率因数。
Fd’=T×Pc, T为二次风机运行时间, Pc为改造前后电动机功率差。
第二, 电流比较方案。电流比较方案以单台机组为统计单位, 要采集改造之后的机组两台二次风机电流总和Is, 通过计算模块得到功率数Pd’。与改造前发电机在相同负荷下两台二次风机运行总功率Pd (通过计算得到Pd) 进行比较, 所得差值为Pc, 通过计算模块Fd’=T×Pc, 得到节省的电量。
其中输入信号为两台二次风机电流总和Is, 改造前发电机在相同负荷下两台二次风机运行总功率Pd, 输出信号为节省的电量值Fd’。
计算模型:, cosφ 为二次风机电机功率因数。
, cosφ 为变频器功率因数。
Fd’=T×Pc, T为二次风机运行时间, Pc为改造前后电动机功率差。
第三, 两种方案的数值分析。功率比较方案中输入信号包含二次风的总风量及风压, 由于二次风总风量测量设备本身差异, 导致数值存在差异, 可能会导致节省电量Fd’与实际节省的电量存在偏差。
电流比较方案输入信号采集变频器改造后二次风机电流, 通过计算公式, 其中功率因数中的 φ 应取自二次风机变频器高压侧电源电流与电压的夹角, 由于电源侧的 φ 无法在线读取, 故计算公式中的cosφ 取变频器铭牌的功率因数值。而改造前的中的功率因数取自二次风机电机铭牌的功率因数值, 最终会导致在线计算的节省电量Fd’与实际节省电量存在偏差。
1.3综合收益评价
风机进行变频器改造后, 综合收益为节电收益与维护收益之差, 计算模型为:
2间接经济效益分析与评价
第一, 电动机带风机直接启动的最初启动电流为额定电流的数倍, 启动电流使母线电压有效值下降, 如果母线电压本身偏低, 就可能造成电动机不能正常启动, 或影响该母线段上其他设备正常运行。
第二, 电动机带风机直接启动的最初启动电流为额定电流的数倍, 启动电流在线路和电动机中产生损耗, 引起发热从而使绝缘老化, 变频器启动电机, 对电机、电缆、开关等无冲击电流, 极大提高设备健康水平, 减少设备维护费用。
第三, 电动机带风机直接启动的最初启动电流为额定电流的数倍, 启动电流对电动力产生冲击, 增加了电动机鼠笼断条、引线开焊等故障隐患的几率。采用变频器启动电机时, 可极大降低启动电流, 从而避免由于启动电流过大而减少电机的使用寿命。
第四, 变频改造后, 使得厂用电率大幅下降, 同时也改善了供电系统的功率因数。
第五, 变频改造后, 有利于锅炉风量的调整, 有利于一、 二次风的合理搭配调整, 对锅炉的燃烧有一定好处, 同时也提高了安全性。
第六, 变频改造后, 降低机组供电煤耗, 节省大量燃煤, 从而减少了污染排放, 使脱硫、脱硝等环保费用也相应得到了降低。
第七, 变频改造后, 风机挡板全开, 减少了风道的振动和磨损。
3结语
高压变频装置由于其节能效果明显, 特别是在低负荷时更为显著, 采用变频调速后, 实现了电机的软启动, 延长了电机使用寿命, 风机挡板全开, 减少了风道的振动和磨损。 良好的节能效果会使高压变频装置越来越为电力系统所应用, 对建设节约型社会具有重要意义, 所以进行高压变频经济效益分析与评价显得尤为重要。
摘要：国家大力提倡走节约型发展之路, 做到珍惜资源、节约能源、保护环境、可持续发展。由于目前国内仍然以燃煤电厂为主, 如何在火力发电厂贯彻落实减能、增效的方针政策, 大力促进火力发电厂节能是一个值得探讨的问题, 这时就要推广应用变频技术, 特别是在风机、水泵上采用高压变频技术。但对风机变频改造经济效益评价却是个难题, 往往技改前要进行一系列经济技术分析, 以便做出技改决策, 技改后要进行节能分析与评价。
关键词：变频器,风机,节能
参考文献
[1]张淼, 冯垛生.变频器的应用与维护[M].广州:华南理工大学出版社, 2009.
变频经济运行 篇8
变频器的节能原理:对于离心式水泵,由流体动力学理论可知,流量Q与转速N成正比,而泵的轴功率P与转速N 的3次方成正比,据此,当凝结水泵流量需求为50%时,则电机转速也由100% 降至50%,而电机消耗的功率则降至12.5%,直接节约电能87.5%。
1 设备概况
三河电厂二期工程建设2×300 MW亚临界蒸汽参数、一次再热、单轴、双排汽、采暖抽汽凝汽式机组。汽机由东方汽轮机厂生产,型号为C300/220—16.7/0.3/537/537。机组采用MAXDNA DCS分散控制系统。凝结水系统设计为每台机组配备3×50%容量凝结水泵和1×50%容量高压变频器,正常运行时2运1备。凝结水系统设置图,改造前凝结水泵电器接线图如图1、图2所示。
由于机组长期处于调峰运行状态,负荷变化频繁,变频凝泵的出口压力随转速不停变化,容易造成闷泵或抢水。出于安全考虑,凝结水系统一直由2台工频泵并列运行,由除氧器水位调节阀用节流调节的方式控制除氧器水位。在50%～100%负荷情况下,凝结水大流量控制阀在30%～60%的开度之间运行,调阀前后压差平均在1. 8 MPa左右,致使凝结水系统运行时的噪音较大,节流损失严重。
一方面由于价格昂贵的变频器闲置,另一方面由于凝结水系统运行的巨大噪音和节流调节的能量损失,对凝结水系统进行优化改造。将单元中2台变频器安装到1台机组中,实现2台变频凝泵并列运行,工频泵作为备用。另一机组继续3台凝泵工频运行。
2 改造中涉及的问题
变频运行后凝结水压力降低。在相同的流量下,转速的降低节省了轴功率,凝泵的出口压力也随转速成平方关系降低;凝结水泵的转子细长,该型号的凝结水泵本身临界转速在600～800 rpm,只有转速在此范围,才能保证变频运行中可靠躲过凝结水泵转子的共振区;一台变频泵事故跳闸时的除氧器水位调节。凝结水泵在变频运行时依靠凝泵的转速控制调节除氧器水位,一台凝泵在变频运行中跳闸工频凝泵联启时,要保证有可靠的控制方式保证除氧器不发生满水或缺水;凝结水泵出口压力低的联锁保护需做适当调整;凝结水泵的最小流量保护以及凝结水旁路控制逻辑需做相应的修改;凝结水泵的驱动电机为工频运行设计,与其主轴同轴相连的电机定子绕组风扇在转速降低后,出力也将随之降低,在夏季高温环境下能否为定子线圈的冷却提供足够的风量。
3 解决方案
考虑多方影响因素,决定不更改原有的控制逻辑,增加一个变频运行模式为凝泵在变频运行的情况下使用。凝结水泵在变频模式运行方式下,原凝结水泵逻辑不起作用。该模式仅适用于40%～100%额定负荷区间运行。改造后的凝结水泵电器接线图如图3所示。
在40%～100%额定负荷区间运行时,凝结水仅需要满足闭冷水补水、自身的密封水、低压轴封减温水、真空破坏门密封水的额外用水需求。这样,在变频运行时凝泵出口压力就可降低到1 MPa。在机组启停或事故情况下,由变频模式无扰切换到工频运行的模式就能满足各个凝结水用户。根据相似理论的近似计算(以满负荷流量410 t/h、出口压力2.5 MPa作为基本工况)可得单台凝泵扬程为1 MPa时,转速为948 rpm、流量为259 t/h。低于该工况后,让除氧器水位调节门参与调节控制凝结水母管压力不再降低。
在变频器内设置调节上、下限,保证凝泵运行远离共振区。并且为了防止过临界转速对凝泵及其电机的损伤,设置变频器,启动时指令直接输出100%,相当于工频启动。设置了一台变频泵跳闸工频凝泵联启,另外一台变频泵指令强制输出100%,实现2 台泵工频状态并列运行的逻辑,保证事故时的安全并列。从历史库中提取了不同负荷下凝泵工频运行时的除氧器水位调节门开度与机组负荷的对应关系,由函数发生器根据当时主蒸汽流量(代表机组负荷)直接输出设置开度,保证事故时对除氧器水位有效控制。
取消凝结水泵出口母管压力低联启备用泵的逻辑,在变频模式下仅使用开关跳闸的电气信号作为连锁条件。单台凝结水泵的最小流量为114 t/h,原始凝结水旁路的设计逻辑是流量小于单台凝泵150 t/h、2台凝泵300 t/h、3台凝泵450 t/h时自动全开。考虑到变频运行只在50%～100%额定负荷下运行,机组最小需求流量在300 t/h以上,所以该旁路控制逻辑不需修改。变频器在降低电源频率的同时,其输出功率也相应降低,即输出的电压和电流都随频率下降,电机本身功耗减小后,发热量必然也随之降低,理论上可行。待实际观察具体情况后,考虑是否对电机同轴的冷却风扇进行改造。
4 改造效果及实际运行情况
在DCS画面上添加变频启动按钮,通过DCS可以对变频器实现启动、停止、紧急停止、调节频率等操作,可以监测到变频器的状态信息,如变频器输出指令、电机转速、报警/故障状态等。变频器输出给DCS的开关量状态信号(6个干接点)包括变频器高压合闸允许指示、变频器高压准备就绪、变频器运行/待机状态、变频器报警状态、变频器故障状态、变频/工频运行状态。
运行人员在DCS画面上点击凝泵启动后,凝泵6 kV开关合闸,此时凝泵状态变红,DCS系统认为凝泵已经启动,但实际变频器还没有输出,凝泵没有转动,需要再点击变频器启动后,变频器自动输出100%频率指令。变频器输出转速控制范围为4～20 mA对应0～ 1 500 r/min。增加变频器跳闸连跳上一级6 kV开关的保护,6 kV开关跳闸也同时引起变频器高压动力丧失强制输出为0,其它联锁保护不变。
变频器的输出频率根据除氧器的水位进行调节,并引入蒸汽流量信号和凝结水流量信号,以提高系统的负荷适应能力,使系统只在机组负荷发生变化的过程中和凝结水流量发生变化的过程中以及水位自发扰动变化的过程中动作,蒸汽流量信号和凝结水流量信号相平衡后,系统处于等待状态,以适应热力系统的滞后和各种不确定因素。除氧器水位调阀和变频器频率控制均采用这样的调节回路。变频模式下,除氧器水位调门投自动调节凝泵出口压力、凝结水泵变频投自动控制除氧器水位。非变频频模式时,除氧器水位调阀自动切换为除氧器水位控制。两种模式之间需要人工手动切换,解除一种模式后重新投入另一种模式运行。非变频模式下凝泵跳闸不引起事故切换。
在两台变频泵并列运行情况下,除氧器水位调门全开的调节下限在182 MW,此时凝结水母管压力1 MPa,变频器转速在输出65.2%时为978 rpm。之后随着负荷的继续降低除氧器水位调门开始参与调节凝结水母管压力,150 MW时除氧器水位调门关至46,变频器转速输出63.6%。考虑到自动调节在变负荷时会有一定的过调量,还要为凝结水系统留出适当的安全裕量,所以将除氧器水位调门的调节目标值设置为1.25 MPa,-0.05 MPa～+0.05 MPa为死区,在小的压力波动时减少调门的动作次数延长其使用寿命。这种情况下,在负荷220 MW凝结水流量600 t/h时,除氧器水位调门全开,之后负荷继续增长,调门闭锁不动,由变频器调节转速继续控制除氧器水位。此后凝结水母管的压力随负荷增长开始增加。
为安全起见,在DCS中增加凝结水泵出口母管压力高(2.0 MPa)和压力低(1.0 MPa)的光字牌报警,提醒运行人员注意。在变频器中设置65%的指令低限,使凝泵运行远离临界转速区。改造后的凝结水泵变频器调节品质非常好,除氧器水位很稳定,没有出现过凝结水泵变频和除氧器上水调整门相互干扰的情况。并进行了凝结水系统的一台变频泵跳闸工频泵联启试验,该设计也达到预期目的,凝结水泵变频器改造后运行数据如表1所示。
5 节能情况
凝泵变频运行前后数据如表2所示,可以看出改造后节能效果明显。
注:输出功率为 6 kV开关柜的表计显示。
通过表2数据可以计算得出:比照100%、75%、50%额定负荷变频运行后分别节省电功率236 kW、430 kW、428 kW。按照每天3 种负荷各运行1/3计算,工频运行每天消耗的电功率为P=916×8+778×8+724×8=19 344 kW·h;变频运行每天节省的电功率为P1=236×8+430×8+428×8=8 816 kW·h;节能率为P1/P×100% = 45.57%。
6 结束语
电动机配置高压变频调速装置具有显著的节能效果,改造设备时,不涉及电动机及所驱动的泵,停机改造的时间短,对生产影响很少。变频装置安装的地点不限于靠近电动机的轴端处,可选择比较合理的位置,而且由于变频器的输入功率因数高,可在低负荷阶段有效地提高电动机的功率因数。遗憾的是没有实现电动机的软启动和无法实现凝结水全程变频自动运行。增加变频器也是增加了电气元件,这也相应提高了出现事故的风险。但综合来讲,凝泵的变频改造仍然具有非常良好的经济性和调节可靠性,尚有进一步优化的潜力。
参考文献
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[4]程伟良,夏国栋.凝结水泵的最佳调节方案分析[J].动力工程,2004,24(5):739-742.
变频经济运行 篇9
笔者经手检查维修过多台变频器控制的烧损电动机,拆开后,基本上都是局部匝间短路、相间短路及对地短路。为什么变频器已有完善的保护功能,电动机还会烧坏呢?这其中与哪些技术指标有关系呢?笔者现进行如下分析,供参考。
2 原因分析
在工频供电情况下,电动机绕组输入的是三相50Hz的正弦波电压,绕组产生的感应电压也较低,线路中的浪涌分量较小。
在变频供电的情况下,根据变频器的工作原理,其逆变部分将直流电压转换为三相交流电压,通过控制六个桥臂的开关元件导通、关断来实现三相交流电压的输出。因此,当变频器接入电动机后,实际频率为几到十几千赫,这就使得电动机定子绕组要承受很高的电压上升率,相当于对电动机施加陡度很大的冲击电压,使电动机的匝间绝缘承受较为严酷的考验。电压变化率du/dt的增加,使得电动机绕组匝间电压变化率du/dt很高,绕组电压分布变得很不均匀,电动机的供电条件由此变得“恶劣”了,使绕组匝间短路的故障增加,电动机故障率增加。变频器输出的PWM波形,在电动机绕组供电回路中,还会产生各种分量的谐波电压。由电感特性可知,流过电感的电流变化速度越快,电感的感应电压也越高。电动机绕组的感应电压比工频供电时升高了。在工频供电时暴露不出的绝缘缺陷,因耐受不了高频电压的冲击而崩溃,于是绕组匝间或相间的电压击穿(短路故障)就产生了。变频器的输出电压波形,在半导体开关的高速切换影响下,冲击电压叠加在运行中的电动机绕组上,使电动机绕组上产生脉冲过电压,峰值约为直流部分电压的2倍,对电动机的绝缘构成威胁,对地绝缘在高压的反复冲击下会加速击穿。匝间短路或接地短路,不但会烧毁电动机,甚至可能会烧掉变频器模块。因此,相对于工频供电,用上变频器,电动机倒是更容易烧损了。
3 处理方法
SVA尖峰电压吸收器是一种新型的电动机保护装置,体积小、质量轻、成本低、安装方便,在电动机端与电动机并联连接,能够将电动机电源输入端的尖峰电压吸收掉,保证电压不会超过800 V。尤其在大功率电动机应用的场合,且当变频器与电动机之间的连线在
空调：“变频”与“定频”争锋 篇10
但6月1日，国家发改委和财政部公布的“节能产品惠民工程”高效节能房间空调首批推广目录，却仅限于能效等级2级以上的定频空调，节能变频空调被排斥在外。300到850元不等的补贴金额，使得定频空调取得了相当的市场话语权，也使主推变频空调的企业真切感受到了强大的压力——很多消费者也许会因为补贴而改变消费倾向，并对“变频省电”的概念产生前所未有的质疑。
借此机会，定频空调厂家开始向变频空调展开了反击，格兰仕声称变频空调不适合中国国情，定频高效才是中国空调节能的方向。变频空调也不甘示弱，美的提出，应将财政补贴范围扩大到变频空调。
市场是会说话的。
变频还是定频?这是摆在利益各方面前的一个问题。这关乎中国节能空调至少一段时期内的发展方向。新一轮的空调大战已经拉开帷幕。
政策杠杆的优势
其实，令主推变频空调企业措手不及的时间节点并不是6月1日。
早在5月21日，财政部网站就发布消息，根据《财政部、国家发展改革委关于开展“节能产品惠民工程”的通知》(财建[2009]213号)的精神，财政部、国家发改委发布《高效节能房间空调器推广实施细则》，对能效等级为1级或2级房间空调器按制冷量分四档给予补助，并设定了推广上限价格，使高效节能空调符合经济适用原则，让广大消费者得到更多实惠。
该细则明确，申请高效节能空调器推广的产品必须满足：能源效率达到国家标准GBl2021.3《房间空气调节器能效限定值及能源效率等级》现行版本中能效等级2级及以上水平；通过能效标识备案；通过“节”字标志节能产品认证；在近三年内国家产品质量监督抽查和能效标识市场专项检查中，该品牌的空调器产品无不合格等条件。
细则还指出，推广产品为能效等级2级及以上，制冷量在14，000W以下，气候类型为T1的分体式房间空气调节器。移动式、变频式、多联式、单元式空调机组，暂不纳入推广产品范围。
《高效节能房间空调器推广实施细则》开始实施之后，发改委几乎同时公布了《高效节能房间空调器推广目录》(第一批)。其中包括海尔、海信、长虹、美的、格力等19家企业的1140个型号的高效节能房间空调器产品。有关部门还同时公布了每个型号空调的销售上限价格。
推广目录中，能效等级1级的有329个型号，能效等级2级的有811个型号。国家发改委表示，列入目录的房间空调器，能效等级2级的补助300～650元／台(套)，能效等级1级的补助500～850元／台(套)。
定频高效空调获得财政补贴后，其价位将变得十分诱人。推广目录显示，惠而浦一款1.5P的2级能效空调，销售价上限为2949元；1P的长虹1级能效空调销售价上限仅为1880元。
与之形成鲜明对比的是，变频空调价位一直居高不下，这也一直是制约变频空调市场的主导因素。而失去这次政府补贴的机会，变频空调在价格方面，相对来说变得更为不利。
变频空调的变数
变频空调在国内已经发展了十几年，消费者的认知程度越来越高，但雷声大雨点小，国内市场一直处于开拓状态。直至去年9月份，国家首项变频空调能效国家标准实施，国内变频空调市场才有较大改观。
有趣的是，海尔、海信等企业都曾高调宣称“中国第一台变频空调”由己方生产，这张“概念牌”似乎意味着一个科技的、甚至市场的制高点。国家变频空调能效标准实施之后，此前在变频领域未见作为的格力、美的也开始发力，逐鹿变频空调市场。
正是在变频空调能效标准出台的直接推动下，直到5月之前，格力、美的、海信三家空调巨头尚在连连布局，企图挤占定频空调的生存空间。新科、志高、奥克斯等企业也都在积极推动变频销售。
其中野心最大、动作也最大的当属美的。
2008年9月1日，美的电器在全国同时召开24场新闻发布会：宣布率先执行国家变频空调能效标示。2008年12月9日，在美的2009年变频零部件大单采购签约仪式上，三洋、东芝、松下、IR等供应商与美的空调签订采购协议，采购单位由传统的万级一步跨越到百万级，以求为变频零部件供应商向更上游议价和在内部压缩成本创造条件和机会。
之后，美的五大系列变频产品规模上市，目标直指150万台，约占中国6成以上变频市场份额。
今年2月18目，中国变频空调领域爆出最大一条新闻是：格力和大金就将在变频领域进行深度合作。在格力和大金的签约仪式上，双方宣布将成立一个年产能为100万台到150万台变频压缩机的工厂。这个市场目标和美的2009年的内销规模相当。
而更为提振变频空调企业信心的，是在2月19日公布的财政部、国家发改委关于调整节能产品政府采购初选清单中，变频空调名单中出现了海信、格力、海尔、美的4个品牌。这，无疑让许多企业的负责人坚定地相信，变频空调的需求已经酝酿成熟，接下来要做的就是如何发掘第一批使用变频空调的消费者并且获得他们的好口碑，以占得先机。因此，2009年甚至被业内人士定义为“变频元年”。
令人意外的是，最终变频空调无缘进入第一批《高效节能房间空调器推广目录》，这对于那些原本对2009年充满信心的变频空调企业来说，无疑是一个沉重的政策打击。
不过，此时变频空调尚未完全绝望，这些企业一直积极呼吁，希望国家将变频纳入《高能效空调器推广补贴目录》。
然而，最近，国家发展改革委资源节约和环境保护司节能处副处长高健在接受记者采访时透露，短期内，国家暂不会考虑将变频空调纳入到“节能产品惠民工程”之中。接下来公布的《高能效空调器推广补贴目录》也不会出现变频空调的身影。
高健解释说，这主要是变频空调的使用地域有局限，而且在变频空调的特点和在中国市场的适应性等问题上，专家们也存在不同意见。
非官方解析
变频空调先是落选“家电下乡”，然后无缘“高能效空调推广补贴”，错失两大利好政策之后，元气大挫。
一些主推定频空调的企业开始痛击变频空调，称变频空调落选是因为有三大“硬伤”：
本土品牌变频核心技术缺失，变频空调的核心技术、知识产权全掌握在国外企业手中，补贴变频等于补贴国外空调供应商，中国空调产业得不到真正的实惠。
变频空调普遍价格虚高，二级能效1匹定频空调已跌破2000元，而二级能效1匹变频空调则要4000多元；而且，变频空
调维修均价高达1000元，是定频空调的5倍。
变频空调不适应国人消费习惯，变频空调只有在连续6小时以上使用才省电，断断续续地使用变频反而更耗电，中国消费者不像日本家庭主妇那样整天果在家里，连续24小时用空调，一般开机时间在3小时左右。
对此，变频空调企业针锋相对地予以回应：国内企业缺乏变频核心技术的说法并不客观。目前，变频压缩机基本国产化，上海海立、广东美芝等都可以大量提供变频压缩机。前者是上海国有企业，后者是美的与东芝的合资公司。而在变频控制器上，国内企业研发和生产均已成熟，并形成产业化优势。像上海新源变频等控制器企业以及美的、海信等整机企业均能自主生产。只有变频控制器上的两个部件MCu、IPM，需要从美国、日本进口。目前，IPM主要由三菱和飞兆等几家企业提供，而MCU则由东芝、NEC、德州仪器TI等企业提供。但是这两个部件占整个变频空调的成本不到8％。
对于“变频空调要连续开机6小时以上才能达到省电效果”的说法，变频厂家并不否认。空调在开关机时是最耗电的，变频空调因为是恒温运行，减少了频繁的开关机，加之应用了省电的变频压缩机，因此更省电。
至于变频和高能效节能空调的价格比照，业内人士解释说：要达到国家对能效比的要求，变频是通过技术来实现的，而节能空调，则必须通过提高成本来实现，空调整机价格也就相应提高。从定频、变频同等节能效果看，变频空调的4、5级能效相当于定频空调的、2级，而变频空调的1级能效值达到5.2，定频1级能效值为3.4。举例来说，根据国家对“节能产品惠民工程”的规定，一级能效比的1P空调最高限价3500元，1.5P的最高限价4450元，而同等能效比的变频空调售价仅为2800元和3600元左右。对消费者来讲，变频的价格对比优势就凸显出来了。
初步引发市场反应
不管怎么说，花四五级低端空调的钱，就可以买到一二级节能空调产品，这对有空调购买需求的消费者来说，无疑是个利好消息。
现在，全国范围内的大商场里，基本上都摆上了《高效节能房间空调器推广目录》中的空调产品。这些空调的明显部位，都贴有注明推广上限价格、政府补贴价格、补助后上限价格的标签。
这种绿色的标志俗称“人字标”。同家电下乡产品标志一样，“人字标”除了表明政府的主导方向，对消费者来说还意味着在质量上的“含金量”是有保障的。
从市场反应来看，政策杠杆已初步显示威力。
据相关部门市场统计显示，贴有人字标的空调销售逐渐趋热，用异军突起来形容毫不为过。以苏宁电器为例，一二级能效空调市场份额一度攀升至30％。随着炎夏的到来，市场分析人士预计从7月开始将迎来销售高峰。
高能效比空调价格拉低之后，加快了低能效比空调的退市步伐。海信、格力、长虹、格兰仕、奥克斯、海尔、志高等厂家已经停止了4、5级能效比空调的生产。现在各厂商纷纷降价销售以消化库存，低能效空调很快将淡出市场。
不难推断，定频空调因为政策拉动，在市场博弈时有了更多的资本与变频空调一争高下。问题是，变频空调K占领的高端市场还能维持吗?政策对消费者的心理暗示在影响市场的同时，会进而对空调研发技术的走向施加怎样的影响?
横向对比，变频空调在日本的普及率高达97％、法国90％、西班牙45％、意大利40％，而中国变频空调的市场普及率仅为7.4％。如果从技术趋势和以技术降低成本的角度来看，变频空调似乎还有广阔的发展空间。
变频经济运行 篇11
自20世纪80年代通用变频器进入中国市场以来, 在短短的十几年时间里得到了非常广泛的应用。目前, 通用变频器以其智能化、数字化、网络化等优点越来越受到人们的青睐。随着通用变频器应用范围的扩大, 暴露出来的问题也越来越多, 主要有以下几方面:谐波问题;变频器负载匹配问题;发热问题。
针对上述问题, 进行了分析并提出了解决方案及对策。
2 谐波问题及其对策
通用变频器的主电路形式一般由三部分组成:整流部分、逆变部分和滤波部分。整流部分为三相桥式不可控整流器, 逆变器部分为IGBT三相桥式逆变器, 且输出为PWM波形。较低次谐波通常对电机负载影响较大, 引起转矩脉动, 而较高的谐波又使变频器输出电缆的漏电流增加, 使电机出力不足, 故变频器输出的高低次谐波都必须抑制。
如前所述, 由于通用变频器的整流部分采用二极管不可控桥式整流电路, 中间滤波部分采用大电容作为滤波器, 所以整流器的输入电流实际上是电容器的充电电流, 呈较为陡峻的脉冲波, 其谐波分量较大。为了消除谐波, 可采用以下对策:
2.1 增加变频器供电电源内阻抗
通常情况下, 电源设备的内阻抗可以起到缓冲变频器直流滤波电容的无功功率的作用。这种内阻抗就是变压器的短路阻抗。当电源容量相对变频器容量越小时, 则内阻抗值相对越大, 谐波含量越小;电源容量相对变频器容量越大时, 则内阻抗值相对越大, 谐波含量越大。所以选择变频器供电电源变压器时, 最好选择短路阻抗大的变压器。
2.2 安装电抗器
安装电抗器实际上从外部增加变频器供电电源的内阻抗。在变频器的交流侧安装交流电抗器或在变频器的直流侧安装直流电抗器, 或同时安装, 抑制谐波电流。
2.3 变压器多相运行
通用变频器的整流部分是六脉波整流器, 所以产生的谐波较大。如果应用变压器的多相运行, 使相位角互差30°如Y-△、△-△组合的两个变压器构成相当于12脉波的效果则可减小低次谐波电流28%, 起到了很好的谐波抑制作用。
2.4 专用滤波器
该专用滤波器用于检测变频器谐波电流的幅值和相位, 并产生一个与谐波电流幅值相同且相位正好相反的电流, 通到变频器中, 从而可以非常有效地吸收谐波电流。
3 负载匹配问题及其对策
生产机械的种类繁多, 性能和工艺要求各异, 其转矩特性是复杂的, 大体分为三种类型:恒转矩负载、风机泵类负载和恒功率负载。针对不同的负载类型, 应选择不同类型的变频器。
3.1 恒转矩负载
恒转矩负载是指负载转矩与转速无关, 任何转速下, 转矩均保持恒定。恒转矩负载又分为摩擦类负载和位能式负载。
3.2 风机泵类负载
风机泵类负载是目前工业现场应用最多的设备, 虽然泵和风机的特性多种多样, 但是主要以离心泵和离心风机应用为主, 通用变频器在这类负载上的应用最多。这类负载对变频器的性能要求不高, 只要求经济性和可靠性, 所以选择具有U/f=const控制模式的变频器即可。在变频器起动时不发生过流跳闸和变频器减速时不发生过电压跳闸的情况下, 选择最短时间。
泵类负载在实际运行过程中, 容易发生喘振、憋压和水垂效应, 所以变频器选型时, 要选择适于泵类负载的变频器且变频器在功能设定时要针对上述问题进行单独设定:
喘振:测量易发生喘振的频率点, 通过设定跳跃频率点和宽度, 避免系统发生共振现象。
憋压:泵类负载在低速运行时, 由于系统憋压而导致流量为零, 从而造成泵烧坏。在变频器功能设定时, 通过限定变频器的最低频率, 而限定了泵流量的临界点处的系统最低转速, 这就避免了此类现象的发生。
水垂效应:泵类负载在突然断电时, 由于泵管道中的液体重力而倒流。若逆止阀不严或没有逆止阀, 将导致电机反转, 因电机发电而使变频器发生故障报警烧坏。在变频器系统设计时, 应使变频器按减速曲线停止, 在电机完全停止后再断开主电路电, 或者设定“断电减速停止”功能, 这样就避免了该现象的发生。
3.3 恒功率负载
恒功率负载是指转矩大体与转速成反比的负载, 如卷取机、开卷机等。利用变频器驱动恒功率负载时, 应该是就一定的速度变化范围而言的, 通常考虑在某个转速点以下采用恒转矩调速方式, 而在高于该转速点时才采用恒功率调速方式。所谓恒功率控制是在基频以上, 变频器的输出电压不能随着其输出频率增加, 只能保持额定电压, 是一种近似意义上的恒功率控制。
4 发热问题及其对策
变频器的发热是由内部的损耗产生的。在变频器中各部分损耗中主要以主电路为主, 约占98%, 控制电路占2%。为了保证变频器正常可靠运行, 必须对变频器进行散热, 通常采用以下方法:
4.1 采用风扇散热:
变频器的内装风扇可将变频器的箱体内部散热带走, 若风扇不能正常工作, 应立即停止变频器运行。
4.2 降低安装环境温度:
由于变频器是电子装置, 内含电子元、电解电容等, 所以温度对其寿命影响比较大。通用变频器的环境运行温度一般要求-10℃~-50℃, 如果能够采取措施尽可能降低变频器运行温度, 那么变频器的使用寿命就延长, 性能也比较稳定。
我们采取两种方法:一种方法是建造单独的变频器低压间, 内部安装空调, 保持低压间温度在+15℃~+20℃之间。另一种方法是变频器的安装空间要满足变频器使用说明书的要求。
以上所谈到的变频器发热是指变频器在额定范围之内正常运行的损耗。当变频器发生非正常运行 (如过流, 过压, 过载等) 产生的损耗必须通过正常的选型来避免此类现象的发生。
5 结论