導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇變頻節(jié)能，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：變頻節(jié)能技術(shù)；煤礦；機(jī)電設(shè)備；探討

伴隨經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，煤礦行業(yè)也在飛速發(fā)展，變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在某種程度上可有效降低電量消耗并實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的[1]。本文主要對(duì)變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備應(yīng)用進(jìn)行了深入探討，為更好地促進(jìn)煤礦行業(yè)的發(fā)展打下基礎(chǔ)。

1變頻節(jié)能技術(shù)簡(jiǎn)介

變頻節(jié)能技術(shù)指的是通過(guò)半導(dǎo)體元件通斷的作用改變電源電流的工作頻率，進(jìn)而達(dá)到降低能量消耗的目的。在變頻節(jié)能技術(shù)中，變頻器是其核心設(shè)備，主要組成部分有電源板、鍵盤、控制的面板及電極電容等。在電動(dòng)機(jī)上安裝變頻器，在滿足了輸出的要求后，有效降低了能源消耗，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的目的。當(dāng)電動(dòng)機(jī)上沒(méi)有安裝變頻器時(shí)，其電流頻率沒(méi)有辦法改變，任意工作狀態(tài)下，都會(huì)以額定電壓開展工作，這樣就很難滿足不同工作狀態(tài)下的能量要求，同時(shí)也造成了能量極大的浪費(fèi)。

2煤礦機(jī)電設(shè)備應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題

a)在很多煤礦企業(yè)中，煤礦機(jī)電設(shè)備在選型方面普遍存在大馬拉著小車的情況，存在很嚴(yán)重的電能浪費(fèi)，普遍沒(méi)有很高的運(yùn)行效率。煤礦企業(yè)的電耗非常大，壓氣、通風(fēng)、排水及提升等設(shè)備耗電量大約占總體能耗的1/3，約占煤礦用電量的30%。若選用閥門或擋風(fēng)板，在調(diào)節(jié)過(guò)程中電能浪費(fèi)很大，若選用變頻技術(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，可節(jié)省20%～50%，其經(jīng)濟(jì)效益顯而易見(jiàn)。開元礦業(yè)公司在沒(méi)有應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)之前，1個(gè)月的用電能總量達(dá)到了35714.6kW•h，實(shí)際用電量26027.5kW•h，有效用電效率僅72.8%，電能很大一部分沒(méi)有得到有效利用[2]；b)煤礦機(jī)電設(shè)備的電機(jī)負(fù)荷普遍比較大，啟動(dòng)起來(lái)電流很大、時(shí)間也很長(zhǎng)，這嚴(yán)重影響了設(shè)備絕緣強(qiáng)度，很容易將大功率電動(dòng)機(jī)燒毀，電網(wǎng)的可靠運(yùn)行受到威脅。礦井機(jī)電設(shè)備在冷啟動(dòng)時(shí)相對(duì)較困難，很容易產(chǎn)生機(jī)械方面的損傷，這不但使設(shè)備維修成本增加，還極大地沖擊了電網(wǎng)安全。另外控制的工藝比較單一，自動(dòng)化程度偏低且實(shí)時(shí)性也很差；c)故障方面的問(wèn)題。制約煤礦機(jī)電設(shè)備功能發(fā)揮非常關(guān)鍵的因素就是故障方面的問(wèn)題?，F(xiàn)在社會(huì)發(fā)展迅速，對(duì)煤炭需求很高，所以一般煤礦機(jī)電設(shè)備全天24h都在工作，這種情況下，機(jī)電設(shè)備如果不能合理維護(hù)，很容易出現(xiàn)故障問(wèn)題，造成設(shè)備損壞?，F(xiàn)場(chǎng)采煤設(shè)備主要是采煤機(jī)和掘進(jìn)機(jī)等設(shè)備，這種高強(qiáng)度作業(yè)比普通作業(yè)更容易出現(xiàn)設(shè)備故障，故障一旦出現(xiàn)，不但采煤功能降低，消耗的電量也急劇增加，增加2倍～3倍的電量很正常[2]。

3變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的具體應(yīng)用

a)變頻技術(shù)在水泵方面的具體應(yīng)用。對(duì)煤礦生產(chǎn)起到非常重要控制作用的條件之一是水，所以對(duì)水泵流量進(jìn)行調(diào)節(jié)非常關(guān)鍵。以往在對(duì)水的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，采用的就是對(duì)閥門開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，采用這個(gè)方法時(shí)，電機(jī)將一直控制在恒速狀態(tài)，所消耗電量非常大，也花費(fèi)了大量錢財(cái)。若選用變頻技術(shù)對(duì)水泵進(jìn)行調(diào)節(jié)，可將水泵調(diào)速性能大大提升，節(jié)能效果也得到很大的改善，工藝及流程也更加安全可靠[3]；b)在供風(fēng)系統(tǒng)方面的具體應(yīng)用。在煤礦井下進(jìn)行作業(yè)時(shí)，對(duì)空氣進(jìn)行壓縮時(shí)需用到空氣壓縮機(jī)，壓縮機(jī)連續(xù)不斷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下將消耗大量電能。通過(guò)應(yīng)用變頻技術(shù)可有效地將電能的消耗予以降低。當(dāng)在對(duì)變頻器進(jìn)行使用時(shí)，形成了調(diào)解的回路，可有效地對(duì)恒壓進(jìn)行控制，使氣壓保持在一個(gè)不變的數(shù)值上，極大地改變了電源質(zhì)量。壓縮機(jī)經(jīng)過(guò)變頻技術(shù)的改造，極大地節(jié)省電能的損耗，假若使用半年以上，將能省出來(lái)一個(gè)變頻器的成本；c)在運(yùn)輸系統(tǒng)方面的具體應(yīng)用。在礦井的提升機(jī)上應(yīng)用變頻器可將電阻取消，提升機(jī)調(diào)速運(yùn)行時(shí)可節(jié)約不少電阻熱損耗。在很短的時(shí)間里，發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)行發(fā)電時(shí)，變頻調(diào)控可把電能能耗的情況給電網(wǎng)及時(shí)反饋過(guò)去，運(yùn)作的人員可很快地將運(yùn)行的實(shí)際情況掌握住。同時(shí)，將變頻器放在設(shè)備內(nèi)部后，可將設(shè)備維修工作大大減少，維修費(fèi)用也相應(yīng)減少，會(huì)有很明顯的節(jié)能減排效果。此外，變頻技術(shù)還可有效地對(duì)皮帶輸送機(jī)進(jìn)行控制，將空載或輕載所造成電能的浪費(fèi)有效避免。變頻器在安裝后，可有效地對(duì)皮帶輸送機(jī)所產(chǎn)生的熱量損耗進(jìn)行控制，將電氣系統(tǒng)沖擊的問(wèn)題有效解決[3]。

4變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備應(yīng)用中節(jié)能探討

電氣控制系統(tǒng)非常核心的支撐就是變頻技術(shù)，為了達(dá)到節(jié)約能源、降低損耗的目的，就需對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速率進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于煤礦機(jī)電設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，需借助電動(dòng)機(jī)進(jìn)行運(yùn)作，所以最大耗電部分就是電動(dòng)機(jī)。變頻技術(shù)通過(guò)對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備的電氣部分進(jìn)行節(jié)能控制，使電能損耗量降低，可將電能資源進(jìn)行最優(yōu)配置。變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備應(yīng)用中節(jié)能技術(shù)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：a)在啟動(dòng)方面的節(jié)能。電機(jī)不正常（非額定轉(zhuǎn)速）啟動(dòng)會(huì)嚴(yán)重沖擊采煤區(qū)電網(wǎng)，需有很高的電網(wǎng)容量，在啟動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大的震動(dòng)和很大的電流，這些都會(huì)很大程度上毀壞閥門及擋板，致使管路及設(shè)備使用壽命大幅度降低。若使用了變頻的節(jié)能裝置，變頻軟啟動(dòng)功能可將電流從零開始啟動(dòng)，最大也不會(huì)超過(guò)額定電流，這樣就可有效減輕電網(wǎng)沖擊力，同時(shí)也可將供電方面的容量要求予以減輕。變頻節(jié)能裝置有效地將閥門及設(shè)備使用的壽命延長(zhǎng)，將設(shè)備維護(hù)的費(fèi)用降低[2]；b)功率方面的節(jié)能。無(wú)功功率一方面使設(shè)備發(fā)熱及線損增加，另一方面降低的功率因數(shù)將造成電網(wǎng)的有功功率降低，在線路中消耗了大量無(wú)功電能，致使煤礦機(jī)電設(shè)備使用效率變得低下，在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作過(guò)程中，浪費(fèi)了很多電能。當(dāng)選用了變頻裝置后，其內(nèi)部濾波電容發(fā)揮了巨大作用，使無(wú)功損耗大大減少，如圖1所示，使采煤區(qū)配電工作有功功率增加，煤礦機(jī)電設(shè)備電能的消耗在均衡狀態(tài)中維持，使節(jié)能降耗得以實(shí)現(xiàn)[4]；圖1采煤機(jī)的變頻控制c)在變頻方面的節(jié)能。在滿負(fù)荷狀態(tài)下，電機(jī)不能運(yùn)行時(shí)，動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)要求達(dá)到后，多余力矩使消耗的有功功率增加，致使電能極大地浪費(fèi)。傳統(tǒng)的像泵類和風(fēng)機(jī)這種類型的設(shè)備是通過(guò)對(duì)出口或入口的閥門或擋板開度進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)對(duì)給水量及給風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣輸入的功率是很大的。當(dāng)變頻技術(shù)使用時(shí)，若要求將流量減少，可將風(fēng)機(jī)或泵的轉(zhuǎn)速降低以達(dá)到要求，這就在局部上減少了電能損耗，也達(dá)到了整套設(shè)備節(jié)能降耗的目的。

5結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代社會(huì)突飛猛進(jìn)的發(fā)展勢(shì)頭為變頻技術(shù)的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)，主要對(duì)變頻技術(shù)的具體應(yīng)用及節(jié)能控制方面的應(yīng)用進(jìn)行了深入探討，因其具有諸多控制能耗的優(yōu)勢(shì)受到了廣泛推廣及應(yīng)用。變頻技術(shù)的引進(jìn)，極大地促進(jìn)了煤炭企業(yè)的發(fā)展，節(jié)能控制的應(yīng)用不但降低了電耗還促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)效益的提升。煤炭企業(yè)應(yīng)不斷地對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行更新，最大化促進(jìn)企業(yè)快速向前發(fā)展。

作者:武鵬飛 單位:陽(yáng)煤集團(tuán)壽陽(yáng)開元礦業(yè)有限責(zé)任公司

參考文獻(xiàn)：

［1］劉學(xué)輝.變頻技術(shù)在煤礦的應(yīng)用及節(jié)能效果研究［J］.無(wú)線互聯(lián)科技，2014(5)：194.

［2］趙旭.變頻調(diào)節(jié)技術(shù)在煤礦機(jī)械節(jié)能改造中的應(yīng)用［J］.山東煤炭科技，2013(1)：248-249.

篇2

摘要:本文以壓力傳感技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)、可編程控制技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合近年來(lái)泵站建設(shè)和低壓管道灌溉的經(jīng)驗(yàn)，將“液位自動(dòng)控制節(jié)水灌溉系統(tǒng)”改進(jìn)為“自控變頻節(jié)能節(jié)水灌溉系統(tǒng)”，有效提高了現(xiàn)代灌溉系統(tǒng)中水量流量的自動(dòng)控制技術(shù)，為田間管理提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞:自動(dòng)變頻;節(jié)能節(jié)水;灌溉系統(tǒng);研究

目前全球淡水資源日趨緊張，在我國(guó)有很多地方農(nóng)田和生活用水緊張的情況相當(dāng)嚴(yán)重，有的已出現(xiàn)斷水現(xiàn)象，因此節(jié)水問(wèn)題已成為全社會(huì)共同關(guān)注的嚴(yán)重問(wèn)題。

早在1997年，在桐鄉(xiāng)市政府支持下，經(jīng)市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)并在河山含村示范區(qū)等地建成低壓地下管道灌溉試點(diǎn)工程，由于田間用水量變化大，為了解決水量流量的實(shí)時(shí)調(diào)控，泵站的出水池新建了高大的蓄水池，蓄水池內(nèi)安裝了液位控制器，串接于電機(jī)控制柜的控制回路中，初步解決了用水量、出水量的實(shí)時(shí)調(diào)控。“液位自動(dòng)控制節(jié)水灌溉系統(tǒng)”于1998年獲浙江省水利廳科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，2004年獲浙江省水利廳優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)獎(jiǎng)。2005年秋，桐鄉(xiāng)市水利局在石門鎮(zhèn)民豐村明渠灌溉的廟橋浜泵站試用手動(dòng)變頻調(diào)速控制水泵運(yùn)行，取得較好地效果，受到當(dāng)?shù)厝罕姷母叨荣澴u(yù)。

一、“自控變頻節(jié)能節(jié)水灌溉系統(tǒng)”的總體設(shè)計(jì)

一是引入變頻調(diào)速技術(shù)、壓力傳感技術(shù)、可編程控制技術(shù)于農(nóng)田灌溉。由變頻器、壓力變送器、壓力顯示器、可編程控制器、可編程時(shí)控器、相序保護(hù)器和空氣開關(guān)、斷路器、交流接觸器、時(shí)間繼電器、熱繼電器、按鈕、指示燈、儀表等電器集成(均為國(guó)產(chǎn))的智能型自動(dòng)控制柜“自控變頻節(jié)能控制柜”，作為“自控變頻節(jié)能節(jié)水灌溉系統(tǒng)”的指揮中心，能根據(jù)田間用水量的變化，自動(dòng)變頻調(diào)速調(diào)節(jié)水泵出水量，自動(dòng)進(jìn)行工頻變頻切換和單泵雙泵切換，自動(dòng)按設(shè)定時(shí)間開機(jī)停機(jī)。在泵站建設(shè)中，針對(duì)平原水網(wǎng)地區(qū)泵站規(guī)模較小的特點(diǎn)，采用了涵洞式引水道、豎井式水泵室，使引水道和水泵井四周的土壓力相互平衡，比傳統(tǒng)的開敞式引水道有限地節(jié)省了工程量，減少了土方開挖和回填土，方便了施工。

二是將“液位自動(dòng)控制節(jié)水灌溉”中的高蓄水池，改為較小的地下壓力水池，建在泵房地面之下。既節(jié)省了工程量，又減少了耕地占用。水池壁上預(yù)埋安裝壓力變送器和水位觀察管的鍍鋅鋼管，水池邊上設(shè)置調(diào)壓溢流管。選用專門為本地區(qū)低壓管道灌溉研制且不需要加引水、適于自動(dòng)開機(jī)的HDB系列導(dǎo)葉式混流泵。用UPVC雙壁波紋管作為地下管道，用鋼筋混凝土預(yù)制接頭，施工方便，漏水少，管壁糙率小。干管和部份支管的進(jìn)口處安裝蝶閥控制，部份渠尾設(shè)置調(diào)壓管。用專利產(chǎn)品、工程塑料制造的FN-150(100)農(nóng)田灌溉節(jié)水閥作為田間放水閥，使用壽命長(zhǎng)，不需維修，可做到滴水不漏。一只放水閥控制面積約5畝左右。

二、關(guān)鍵設(shè)備“自控變頻節(jié)能控制柜”的原理和工作過(guò)程

田間用水量的信息，通過(guò)管網(wǎng)壓力的變化，傳遞到壓力水池中，壓力水池中安裝的壓力變送器，把壓力信號(hào)變成電模擬量，輸入變頻器控制回路，變頻器根據(jù)輸入的模擬量，自動(dòng)將連接水泵電機(jī)的主回路的交流電頻率變化，使管網(wǎng)壓力不斷向設(shè)定的“控制壓力”接近，達(dá)到恒壓供水。從而使水泵根據(jù)田間用水量自動(dòng)調(diào)節(jié)供水量，達(dá)到節(jié)水節(jié)能目的。一個(gè)泵站安裝兩臺(tái)水泵，為了節(jié)省投資，采用一臺(tái)變頻器控制兩臺(tái)電機(jī)，由于田間用水量的變化涉及到單泵供水或雙泵供水，需單泵雙泵切換和工頻變頻切換，用可編程控制器設(shè)定條件進(jìn)行控制，還要設(shè)置“最高壓力”、“最低壓力”等參數(shù)。

控制柜的電路，有變頻器-電機(jī)主回路和控制回路兩大部份，控制回路有壓力變送顯示電路、可編程控制器外接電路、可編程時(shí)控器外接電路、變頻器外接電路、交流接觸器互鎖電路、手動(dòng)控制電路、電機(jī)工況顯示電路、直流電源外接電路等，另外還設(shè)置了相序保護(hù)器、熱繼電器等。

控制柜的工作過(guò)程，以一臺(tái)變頻器控制兩臺(tái)電機(jī)的控制柜為例。首先合上電源空氣開關(guān)，接通電源，按照“自控變頻節(jié)能控制柜使用維護(hù)簡(jiǎn)要說(shuō)明”在變頻器控制面板上設(shè)置好“控制壓力”，在壓力顯示器上設(shè)置好“最低壓力”、“最高壓力”，在可編程時(shí)控器上設(shè)置好開機(jī)停機(jī)時(shí)間(或在時(shí)間繼電器上設(shè)置好停機(jī)時(shí)間)，把“功能轉(zhuǎn)換旋鈕”旋到“自動(dòng)”，然后即可正常工作。其工作過(guò)程為:

當(dāng)?shù)竭_(dá)時(shí)控器設(shè)定的開機(jī)時(shí)間，如果壓力變送器檢測(cè)到的壓力低于“最低壓力”，1號(hào)機(jī)組(兩臺(tái)機(jī)組中功率較大的一臺(tái))首先變頻軟起動(dòng)，可見(jiàn)壓力顯示器中數(shù)值逐漸上升，水位觀察管中水柱同步上升，如此時(shí)田間用水量不多，一臺(tái)水泵水量已夠，則壓力上升到“控制壓力”以上，變頻器即自動(dòng)降頻，壓力降低到“控制壓力”以下，變頻器即自動(dòng)升頻，使水泵保持恒壓供水，田間用水量的變化反映在水泵轉(zhuǎn)速的變化上。

如果田間用水量逐漸增加，1號(hào)機(jī)組的出水量不夠了，此時(shí)盡管電機(jī)以最大頻率即50Hz運(yùn)行，但壓力顯示器中數(shù)值還是逐漸下降，待下降到設(shè)定的加泵壓力即“最低壓力時(shí)”，控制柜等待五分鐘，如果不是特殊的波動(dòng)造成，五分鐘的壓力都低于最低壓力，此時(shí)才將1號(hào)機(jī)組自動(dòng)轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，將2號(hào)機(jī)組自動(dòng)變頻軟起動(dòng)，可見(jiàn)壓力顯示器中數(shù)值逐漸上升，如此時(shí)兩臺(tái)水泵供水量已夠田間用水，則壓力上升到“控制壓力”后，即保持恒壓供水，田間用水量的變化反映在2號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)速的變化上。如果田間用水量繼續(xù)上升，兩臺(tái)水泵的供水量也不夠了，盡管兩臺(tái)水泵都以最高頻率50Hz運(yùn)行，供水壓力還是逐步下降，此時(shí)，應(yīng)關(guān)閉或調(diào)小部份節(jié)水閥，用水量減少到二兩臺(tái)水泵供水量以下，供水壓力就會(huì)恢復(fù)到設(shè)定的“控制壓力”。

如果田間用水量逐步減少，管道和壓力水池中的壓力會(huì)稍微上升，正在變頻運(yùn)行的2號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)速隨即降低，水泵出水減少，以保持恒壓供水。如果田間用水量進(jìn)一步減少，小于1號(hào)機(jī)組的出水量，但仍大于2號(hào)機(jī)組出水量，當(dāng)供水壓力超過(guò)設(shè)定的“最高壓力”，這時(shí)首先將正在工頻運(yùn)行的1號(hào)機(jī)組自動(dòng)停機(jī)，然后自動(dòng)將正在變頻運(yùn)行的2號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)成工頻運(yùn)行，再自動(dòng)變頻軟起動(dòng)1號(hào)機(jī)組。如果田間用水量進(jìn)一步減少，小于2號(hào)機(jī)組的出水量，這時(shí)即使1號(hào)機(jī)組頻率和轉(zhuǎn)速降到最低，水池壓力還是超過(guò)“最高壓力”，則正在工頻運(yùn)行的2號(hào)機(jī)組自動(dòng)停機(jī)。如果田間用水量再進(jìn)一步減少到接近于零，則1號(hào)機(jī)組以最低頻率(設(shè)置為15HZ)運(yùn)行，使管道壓力保持一定數(shù)值，以備田間可以隨時(shí)用水。

可編程時(shí)控器到達(dá)設(shè)定停機(jī)時(shí)間，正在變頻運(yùn)行的1號(hào)機(jī)組變頻軟停機(jī)。也可以將“功能轉(zhuǎn)換旋鈕”從“自動(dòng)”轉(zhuǎn)向“停止”。如果按下“緊急停車按鈕”，任何情況之下，兩臺(tái)機(jī)組都會(huì)立即停機(jī)。

三、該系統(tǒng)的改進(jìn)意見(jiàn)

任何技術(shù)都是在不斷改進(jìn)的，“自控變頻節(jié)能節(jié)水灌溉系統(tǒng)”也是在綜合許多先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上改進(jìn)的，今后也將隨著技術(shù)的發(fā)和進(jìn)步不斷改進(jìn)。經(jīng)過(guò)一個(gè)灌溉季節(jié)的實(shí)踐，筆者認(rèn)為應(yīng)對(duì)系統(tǒng)做如下改進(jìn):

一是對(duì)于只有一臺(tái)水泵的泵站，可以利用變頻器內(nèi)置簡(jiǎn)易PLC編程控制，可降低控制柜造價(jià)。

二是對(duì)于只有一臺(tái)水泵的泵站，可以取消壓力水池，以進(jìn)一步降低泵站造價(jià)，逆止閥、調(diào)壓管仍舊保留。對(duì)于兩臺(tái)或兩臺(tái)以上水泵的泵站，壓力水池還是需要的。

三是針對(duì)現(xiàn)有泵站管理人員文化程度偏低的現(xiàn)象，建議今后選配泵站管理人員時(shí)，最好文化程度能在初中以上，便于熟練掌握控制柜各種功能的應(yīng)用，最大限度地發(fā)揮先進(jìn)設(shè)備的功能。

篇3

關(guān)鍵詞：煤礦；變頻器；節(jié)能技術(shù)

變頻器的工作原理是通過(guò)微電子技術(shù)和變頻技術(shù)改變電源頻率來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)，以此來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)速度和節(jié)能的目的，使設(shè)備的能源消耗有效降低，為企業(yè)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)效益。作為能源消耗較高的煤礦企業(yè)，在眾多設(shè)備中應(yīng)用到變頻技術(shù)的較多，例如采掘、排水、運(yùn)輸、通風(fēng)及空氣壓縮設(shè)備等，通過(guò)將變頻器節(jié)能技術(shù)運(yùn)用到這些設(shè)備中，有利于減少煤礦生產(chǎn)電能消耗，從而有利于煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效益。

1.煤礦采煤機(jī)中對(duì)于變頻器節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

在煤礦生產(chǎn)中，采煤機(jī)是主要的機(jī)械設(shè)備，由于采煤作業(yè)空間較小，環(huán)境惡劣，粉塵較大，且空氣濕度和濕度較高，因此要求采煤機(jī)設(shè)備要便于操作和維護(hù)，并要求系統(tǒng)運(yùn)行要具有較高的可靠性、穩(wěn)定性及安全性。而在煤礦采煤機(jī)上應(yīng)用變頻器節(jié)能技術(shù)，可有效避免電路異常、漏電、過(guò)負(fù)荷、過(guò)電流及過(guò)熱等現(xiàn)象的發(fā)生，并且能提高采煤機(jī)運(yùn)行的安全性、可靠性及穩(wěn)定性，進(jìn)而使煤礦采煤機(jī)的性能得到有效保護(hù)。

近年來(lái)，我單位開始運(yùn)用MG900/2210-WD型系列電牽引采煤機(jī)，該設(shè)備牽引拖動(dòng)系統(tǒng)采用“一拖一”，主、從拖動(dòng)方式的機(jī)載交流變頻調(diào)速技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)煤礦采礦區(qū)傾斜角一般在15°～180°之間，采煤區(qū)局部?jī)A斜度則在30°～40°間。在采煤機(jī)運(yùn)行中，若采用四象限能量回饋?zhàn)冾l器調(diào)速技術(shù)，其可以在采煤區(qū)大傾斜度范圍內(nèi)，該技術(shù)調(diào)控制動(dòng)力矩與維持牽引速度變化較小，基本上可以忽略不計(jì)，且運(yùn)行中不會(huì)出現(xiàn)下滑現(xiàn)象，因此運(yùn)用四象限能量回饋?zhàn)冾l器調(diào)速節(jié)能技術(shù)可實(shí)現(xiàn)可靠調(diào)節(jié)、靈活控制等效果，可最大程度減少煤礦采煤機(jī)運(yùn)行耗能。

2.煤礦供風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備中對(duì)于變頻器節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

在煤礦生產(chǎn)作業(yè)中，通常由空氣壓縮機(jī)提供井下作業(yè)時(shí)所需的壓縮空氣，但壓縮空氣應(yīng)用的是非連續(xù)性的機(jī)械設(shè)備，而壓縮機(jī)屬于連續(xù)運(yùn)行的機(jī)械設(shè)備，所使用的時(shí)間較長(zhǎng)。在煤礦井下作業(yè)時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)難以根據(jù)負(fù)載量大小進(jìn)行調(diào)整，而在供風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備中運(yùn)用變頻器節(jié)能技術(shù)能夠有效調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，能夠確保在壓力較穩(wěn)定時(shí)，使煤礦壓縮空氣的質(zhì)量得到進(jìn)一步提高。此外，在煤礦壓縮機(jī)中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在[1]：其一，變頻器節(jié)能技術(shù)能夠避免機(jī)械設(shè)備受到電流沖擊；其二，通過(guò)應(yīng)用變頻器節(jié)能技術(shù)，能夠使系統(tǒng)在恒壓控制的狀態(tài)下，恒定氣壓，從而使煤礦作業(yè)氣源的質(zhì)量得到有效改；其三，應(yīng)用變頻器節(jié)能技術(shù)，所節(jié)省的電能可達(dá)到總電能耗費(fèi)量的20%，從而有效降低變頻器節(jié)能技術(shù)的投入成本善。

3.煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)備中對(duì)于變頻器節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

3.1煤礦皮帶輸送機(jī)中對(duì)于變頻器節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

目前，皮帶輸送機(jī)在煤礦生產(chǎn)中的使用較為頻繁，但在使用皮帶輸送機(jī)過(guò)程中由于多種原因?qū)е麓嬖诳蛰d運(yùn)行或輕載運(yùn)行的狀態(tài)，并且會(huì)耗費(fèi)大量電能。而在煤礦輸送機(jī)中應(yīng)用變頻器節(jié)能技術(shù)，一是能使皮帶輸送機(jī)難以啟動(dòng)的問(wèn)題得到有效解決；二是能使皮帶輸送過(guò)程中電能消耗量降低。在煤礦皮帶輸送機(jī)中采用變頻器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，一般可采用一臺(tái)電機(jī)、一個(gè)控制裝置技術(shù)，若采用多臺(tái)電機(jī)同時(shí)運(yùn)行，則采用多個(gè)控制裝置，實(shí)現(xiàn)主控制與從控制，從而平衡所有電機(jī)功率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。

3.2煤礦提升機(jī)中對(duì)于變頻器節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

提升機(jī)在煤礦生產(chǎn)作業(yè)生產(chǎn)時(shí)主要應(yīng)用于使用頻繁、負(fù)載繁重的環(huán)境中。因此，必須確保提升機(jī)在頻繁的啟動(dòng)、停止及調(diào)速等過(guò)程中能夠安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，才能實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的節(jié)能效果。在提升機(jī)中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)，不但能夠確保提升機(jī)運(yùn)行在節(jié)能狀態(tài)下，使調(diào)速電阻的熱損耗量降低，而且還能使設(shè)備在運(yùn)行時(shí)的損耗降低，從而減少設(shè)備不必要的耗損，從而達(dá)到節(jié)能的效果。

在煤礦提升機(jī)變頻器使用中，主要采用三種不同方式，即：頻率與時(shí)間成線性關(guān)系、S形方式、半S形方式；在實(shí)際運(yùn)行中，可根據(jù)煤礦提升高度、重量等因素可以調(diào)控變頻器升速方式，從實(shí)現(xiàn)勻速升降，不僅提高提升機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性，還能節(jié)約提升機(jī)電耗。

4.結(jié)論

近年來(lái)，在煤礦機(jī)械設(shè)備中對(duì)于變頻器節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，作為一種新興的電力節(jié)能技術(shù)的變頻器節(jié)能技術(shù)，其具有高性能、數(shù)字化及智能化等多方面的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于煤礦的生產(chǎn)有著重要的意義。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不斷涌現(xiàn)出了具有高性能、高安全性及高穩(wěn)定性的變頻器，并且現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備節(jié)能技術(shù)越來(lái)越好。因此，將變頻器節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)中，能進(jìn)一步降低煤礦生產(chǎn)中所消耗的能源，從而有效提高煤礦企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效益。

參考文獻(xiàn)：

篇4

煤礦的安全問(wèn)題不僅是生產(chǎn)問(wèn)題，也是社會(huì)問(wèn)題，在制約煤礦生存和發(fā)展的同時(shí)，也影響著社會(huì)的健康與和諧，所以說(shuō)提高煤礦生產(chǎn)的安全性具有重要意義，這也是應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)的目標(biāo)。不過(guò)，變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用并不是一帆風(fēng)順的，在變頻技術(shù)出現(xiàn)之初，受技術(shù)條件的限制，變頻節(jié)能技術(shù)并沒(méi)有貿(mào)然引入變頻技術(shù)，隨著變頻技術(shù)的發(fā)展及成熟，其在煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用才普及開。變頻技術(shù)最早應(yīng)用于采煤機(jī)、皮帶輸送機(jī)、提升機(jī)、空壓機(jī)等，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的應(yīng)用，我們發(fā)現(xiàn)應(yīng)用變頻技術(shù)改造后的設(shè)備，其能耗遠(yuǎn)低于、效率遠(yuǎn)高于改造前，且設(shè)備更不容易磨損，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的雙重提升，從另外一個(gè)側(cè)面也說(shuō)明變頻節(jié)能技術(shù)能提高煤礦機(jī)電設(shè)備的性能。變頻技術(shù)的應(yīng)用，使得交流電的固定頻率成為一種能被機(jī)電設(shè)備充分利用的變動(dòng)資源，這是其與傳統(tǒng)的交流電最大的不同之處，具體表現(xiàn)為（1）從IGBT、GTR基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的智能功率模塊IPM能增加變頻的功率。（2）采用了矢量控制和轉(zhuǎn)矩控制，通過(guò)改進(jìn)壓頻比（U/f）來(lái)擴(kuò)展變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用范圍，使得控制理論進(jìn)一步向前發(fā)展。（3）革新了模糊自優(yōu)化控制和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)了數(shù)字信息處理技術(shù)的向集成化發(fā)展，使得，完成了技術(shù)的跨越發(fā)展，從單片機(jī)發(fā)展為高級(jí)專用集成電路（AsIc）、精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)（Iuse）、數(shù)字信號(hào)處理器（DPS）。（4）變頻技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了調(diào)速功能，還逐漸發(fā)展出編程序參數(shù)辨識(shí)、通信等功能。

2煤礦機(jī)電設(shè)備變頻節(jié)能技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1變頻技術(shù)在提升機(jī)中的應(yīng)用

提升機(jī)是煤礦生產(chǎn)應(yīng)用的合理設(shè)備之一，承擔(dān)者輸送人員和物料的任務(wù)，其運(yùn)行的安全性直接關(guān)系到生命財(cái)產(chǎn)安全。在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，為了實(shí)現(xiàn)傳送速度的控制，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路會(huì)使用金屬電阻，盡管調(diào)速的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，但該種方法存在電能消耗更大、安全隱含依舊存在的問(wèn)題。變頻技術(shù)的的出現(xiàn)與成熟很好解決了上述問(wèn)題，應(yīng)用變頻技術(shù)后可配合應(yīng)用提升機(jī)的變頻防爆提升機(jī)與交流四象限變頻調(diào)速系統(tǒng)，輔助用計(jì)算機(jī)即可完成對(duì)提升機(jī)的數(shù)學(xué)信息化控制，繼而實(shí)現(xiàn)了提升機(jī)的遠(yuǎn)程控制，不僅提升減少了對(duì)電能的消耗，還提升了提升機(jī)運(yùn)行的安全性。

2.2變頻技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用

隨著變頻技術(shù)的發(fā)展與成熟，采煤機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)以從前的“一拖二”升級(jí)至“一拖一”，越來(lái)越成熟完善。國(guó)產(chǎn)電牽引采煤機(jī)的變頻器電壓是380V，最大行走功率為2×100KW，能在額定轉(zhuǎn)速、恒定轉(zhuǎn)矩調(diào)速下實(shí)現(xiàn)臺(tái)變頻器之間的轉(zhuǎn)矩平衡和主從控制以及恒定功率調(diào)速。從具體的應(yīng)用情況來(lái)看，對(duì)于傾角較大的工作面，采煤機(jī)如果采用四象限變頻器調(diào)速電進(jìn)行牽引可對(duì)制動(dòng)力矩進(jìn)行大范圍的調(diào)節(jié)，保證了即使不增加牽引速度機(jī)器也不會(huì)出現(xiàn)下滑跑車的現(xiàn)象?？偟膩?lái)說(shuō)，采煤機(jī)應(yīng)用變頻技術(shù)后，除了結(jié)構(gòu)能進(jìn)一步簡(jiǎn)化，還具備控制靈活、操作方便、速度調(diào)節(jié)可靠的優(yōu)點(diǎn)。

2.3變頻技術(shù)在皮帶輸送機(jī)中的應(yīng)用

變頻技術(shù)在皮帶輸送機(jī)、提升機(jī)的應(yīng)用原理相同。皮帶輸送機(jī)主要任務(wù)是運(yùn)送井下煤炭，在這個(gè)過(guò)程中煤炭受到向下的重力，垂直皮帶的彈力以及與皮帶運(yùn)動(dòng)速度相同的摩擦力，其中垂直皮帶的彈力與皮帶張力大小相同，方向相反，使得皮膚能被支撐輥輪帶動(dòng)，而皮帶運(yùn)動(dòng)速度相同的摩擦力使得煤炭不從皮帶上滑落，繼而完成煤炭的向上輸送。在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，皮帶輸送機(jī)主要采用液力耦合器進(jìn)行啟動(dòng)，其主要問(wèn)題是這種啟動(dòng)方式會(huì)加速皮帶的老化和斷裂，影響媒體運(yùn)輸。變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，機(jī)電內(nèi)的沖擊、機(jī)械發(fā)熱等現(xiàn)象明顯減少，電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流也更加的穩(wěn)定，使得運(yùn)輸更加的同步及運(yùn)輸功率更加平均，極大地提升了皮帶機(jī)的傳送功能。

2.4變頻技術(shù)在流體負(fù)荷設(shè)備中的應(yīng)用

風(fēng)機(jī)、泵是最主要的流體負(fù)荷設(shè)備，其對(duì)變頻技術(shù)的應(yīng)用最具有代表性。由于變頻技術(shù)的優(yōu)勢(shì)較為明顯，目前絕大數(shù)風(fēng)機(jī)都采用變頻調(diào)速，甚至出現(xiàn)了能適應(yīng)特殊煤礦環(huán)境的變頻調(diào)速裝置。在同樣的工況下，經(jīng)變頻技術(shù)改造后風(fēng)機(jī)的最低轉(zhuǎn)速明顯低于改進(jìn)前，不僅減低了企業(yè)的電費(fèi)支出，還使得風(fēng)機(jī)更加適應(yīng)礦井特殊的工況。在礦區(qū)給水、給液用泵中變頻調(diào)速同樣具有廣泛的應(yīng)用，極大地提升工藝系統(tǒng)控制的靈活性，減低了設(shè)備的機(jī)械沖擊，這使得設(shè)備的使用壽命更長(zhǎng)。此外，抽水泵使用變頻技術(shù)后，其平滑起停、加減速的控制將更加地靈活，減少了頻繁起停和泵空轉(zhuǎn)時(shí)間，避免了電能的消耗和設(shè)備的磨損，同時(shí)也可使得井下液位處一直處于恒定狀態(tài)，這減少能耗及設(shè)備維護(hù)費(fèi)用的基礎(chǔ)上提高了煤礦作業(yè)的效率和安全性。

3煤礦機(jī)電設(shè)備變頻節(jié)能技術(shù)的發(fā)展前景

由于節(jié)能、安全，煤礦機(jī)電設(shè)備應(yīng)用變頻技術(shù)是未來(lái)煤礦行業(yè)發(fā)展的整體趨勢(shì)。隨著變頻技術(shù)的發(fā)展以及我國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛，變頻節(jié)能技術(shù)已在在煤礦機(jī)電設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用，但其仍具有較大的應(yīng)用前景。這是因?yàn)槲覈?guó)仍舊有許多煤礦要開發(fā)，且機(jī)電設(shè)備的種類和數(shù)量也越來(lái)越豐富，這就使得變頻節(jié)能技術(shù)有較大的可能應(yīng)用于新的機(jī)電設(shè)備。此外，基于提高舊設(shè)備利用率的目標(biāo)，許多老舊設(shè)備需要應(yīng)用變頻技術(shù)進(jìn)行改造。總的來(lái)說(shuō)，在煤礦的大量開發(fā)以及機(jī)電設(shè)備大量應(yīng)用的大環(huán)境下，變頻節(jié)能技術(shù)在未來(lái)依舊有著廣闊的應(yīng)用前景。

4結(jié)束語(yǔ)

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關(guān)鍵詞：起重機(jī)械 plc 變頻 節(jié)能

1.引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)各類起重機(jī)的需求量也隨之極大上升。同時(shí)隨著能源的枯竭和環(huán)境的惡化，能源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)也被提到議事日程。國(guó)家鼓勵(lì)和支持節(jié)能技術(shù)的研究、開發(fā)、示范及推廣工作，促進(jìn)節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新與進(jìn)步。對(duì)高能耗的設(shè)備進(jìn)行節(jié)能改造，按照國(guó)家的規(guī)定實(shí)行節(jié)能審查和監(jiān)督管理[1]。

2.傳統(tǒng)起重機(jī)械存在的缺陷

傳統(tǒng)的橋式起重機(jī)電力拖動(dòng)系統(tǒng)大多采用繞線式異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)繼電—接觸器控制改變轉(zhuǎn)子回路中串入的多段電阻進(jìn)行有級(jí)調(diào)速。這種控制方式存在能耗大、效率低、低速起動(dòng)力矩小、機(jī)械特性軟、調(diào)速穩(wěn)定性差、線路故障率高、維修量大等缺點(diǎn)，而且系統(tǒng)抱閘是在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行的，對(duì)制動(dòng)器損害很大，閘皮磨損嚴(yán)重，影響使用壽命，因此，為提高橋式起重機(jī)運(yùn)行的安全性和精確性，有必要采用變頻器對(duì)橋式起重機(jī)電力拖動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。

橋式起重機(jī)的控制系統(tǒng)為繼電器接觸控制系統(tǒng)，噪音大，接線量多，更改控制邏輯困難。傳統(tǒng)的起重機(jī)械能量轉(zhuǎn)換效率比較低、能耗比較大、成本比較高。同時(shí)也產(chǎn)生巨大噪音給使用的環(huán)境造成了污染，這與日益嚴(yán)格的節(jié)能環(huán)保要求有一定距離。因此對(duì)傳統(tǒng)的起重機(jī)械進(jìn)行節(jié)能改造是有必要的。

3.變頻節(jié)能的理論基礎(chǔ)

變頻器就是采用整流和逆變技術(shù)、電力電子技術(shù)、微電腦控制技術(shù)等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)變頻變壓調(diào)速節(jié)能的[2]。

（1）變頻調(diào)速節(jié)能。為了確保生產(chǎn)的安全性和可靠性，生產(chǎn)機(jī)械在選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，一般都會(huì)留出合適的余量。假如電機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，多余的力矩會(huì)將會(huì)增加有功功率的消耗，生產(chǎn)中就會(huì)產(chǎn)生浪費(fèi)，為了節(jié)約電能減少成本，可以降低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，保持恒定電壓。從而實(shí)現(xiàn)理想的節(jié)能效果。

（2）通過(guò)電壓-頻率比恒定節(jié)能?？刂品譃榛l以下和基頻以上兩種情況?；l以下屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，基頻以上屬于恒功率調(diào)速，其條件就是要保持電機(jī)氣隙磁通基本不變。因此，當(dāng)頻率變化時(shí)，工作電壓也要隨之相應(yīng)變化，這種就是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)有變壓變頻調(diào)速。在確保電機(jī)力矩足夠的前提下，可自動(dòng)調(diào)節(jié)u/f控制曲線，減少電動(dòng)機(jī)的輸出功率，降低輸入電流，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

（3）改善功率因數(shù)節(jié)能。電機(jī)轉(zhuǎn)矩是由定子和轉(zhuǎn)子的電磁效應(yīng)而產(chǎn)生的。在電網(wǎng)方面，繞組因具有感抗的特殊性質(zhì)而成感性，電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，就會(huì)吸收很多沒(méi)有必要的功率，也就是無(wú)功功率，這會(huì)使功率因數(shù)降低。使用變頻器后，負(fù)載對(duì)電網(wǎng)的成阻性，功率因數(shù)會(huì)得到很大的提高，從而減少了無(wú)功功率損失。

（4）軟啟動(dòng)節(jié)能。全壓?jiǎn)?dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，要求必須要有足夠大的啟動(dòng)力矩，大約7倍的額定電流在電網(wǎng)中被吸收，超過(guò)額定的啟動(dòng)電流，會(huì)導(dǎo)致浪費(fèi)，并且電壓波動(dòng)更加嚴(yán)重，損失加劇。使用軟啟動(dòng)后，情況改善許多，可實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)電流的平滑調(diào)節(jié)，電網(wǎng)受到的沖擊也將減少，同時(shí)減少了啟動(dòng)時(shí)慣性對(duì)設(shè)備轉(zhuǎn)速的沖擊，與此同時(shí)，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。

4.變頻節(jié)能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

起升機(jī)構(gòu)屬位能負(fù)載機(jī)構(gòu)，不但要求有較高的起制動(dòng)控制精度，而且還要求多段速控制以及嚴(yán)格的轉(zhuǎn)矩控制。

本課題中的起升機(jī)構(gòu)是由兩個(gè)主起升機(jī)構(gòu)組成，兩者同時(shí)工作，分別用一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)，同時(shí)為了加強(qiáng)控制精度，采用旋轉(zhuǎn)編碼器作為檢測(cè)裝置，來(lái)實(shí)現(xiàn)起升的準(zhǔn)確度。

起升機(jī)構(gòu)所使用的變頻器，在選型時(shí)應(yīng)以額定電流為基準(zhǔn)，一般變頻器的額定電流應(yīng)等于或大于電動(dòng)機(jī)的額定電流。通過(guò)計(jì)算，變頻器的額定電流一般為電動(dòng)機(jī)額定電流的1.2倍以上。

大車的運(yùn)行是由兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)用一臺(tái)變頻器控制，由于運(yùn)行機(jī)構(gòu)的工作頻率單一，為了節(jié)省成本，在調(diào)速中運(yùn)行機(jī)構(gòu)共用一臺(tái)變頻器。該變頻器的容量應(yīng)比兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的容量之和大，并且只能選擇v/f控制模式，而不能采用矢量控制方式。這樣做一方面簡(jiǎn)化了電路，另一方面又可降低成本。

運(yùn)行機(jī)構(gòu)的起動(dòng)時(shí)間應(yīng)盡量符合實(shí)際需要，起動(dòng)迅速而平穩(wěn)；機(jī)構(gòu)的電氣制動(dòng)方式必須著重考慮。對(duì)不同的工況，可選擇自由制動(dòng)方式與強(qiáng)制制動(dòng)方式。在運(yùn)行機(jī)構(gòu)正常停止時(shí)，可選用自由停止方式，其停止時(shí)間可按實(shí)際生產(chǎn)中的運(yùn)行情況設(shè)定，以盡量滿

司機(jī)操作橋式起重機(jī)的需要為主。為保證起升機(jī)構(gòu)起動(dòng)時(shí)具有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，可以通過(guò)設(shè)定機(jī)械制動(dòng)器的打開時(shí)間、變頻器的最低運(yùn)行頻率、運(yùn)行電流之間的關(guān)系，以滿足機(jī)構(gòu)負(fù)載特性的要求。

采用該種設(shè)計(jì)，變頻器內(nèi)部參數(shù)的設(shè)定能保證機(jī)構(gòu)具有良好的調(diào)速精度及起制動(dòng)性能，由于起升機(jī)構(gòu)電機(jī)需使用脈沖編碼器作為速度反饋裝置，通過(guò)測(cè)量脈沖編碼器的脈沖數(shù)，利用二者之差控制電機(jī)的速度，

5.節(jié)能測(cè)試

在負(fù)載條件相同情況下，將多種實(shí)驗(yàn)樣品做能效對(duì)比的實(shí)驗(yàn)，從而得出產(chǎn)品的節(jié)能等級(jí)，在評(píng)價(jià)能效時(shí)有充分的數(shù)據(jù)。對(duì)比實(shí)驗(yàn)差異工作類別的樣品。可以對(duì)各種型號(hào)的產(chǎn)品最終得到的最優(yōu)化能效工作級(jí)別做評(píng)判，挖掘節(jié)能潛力[4]。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月的對(duì)比測(cè)試，其每個(gè)月的用電量比傳統(tǒng)的控制方式減少了42%左右。假如在傳統(tǒng)控制方法下，一個(gè)月電量1000度，每度電0.5元，則花費(fèi)500元電費(fèi)。但是使用變頻控制后，節(jié)能達(dá)到40%，則一個(gè)月就可以節(jié)省200元的電費(fèi)，這是相當(dāng)客觀的，其節(jié)能效果是非常明顯的。

起重機(jī)械變頻控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，一次性的成本投入相對(duì)來(lái)說(shuō)是高一點(diǎn)，但是從長(zhǎng)期利益和節(jié)能、提高生產(chǎn)率、降低使用成本等方面來(lái)看，也就是說(shuō)綜合考慮性能、經(jīng)濟(jì)因素，其前期的投入是非常有必要的、是值得的。

6.總結(jié)

通過(guò)對(duì)起重機(jī)械進(jìn)行節(jié)能測(cè)試，已經(jīng)驗(yàn)證了該plc-變頻系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)是成功的，達(dá)到了節(jié)能的目的，同時(shí)也提高了日常工作效率，減少了故障率，簡(jiǎn)化了故障的排除難度。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉劍鋒. 基于plc-變頻控制的橋式起重機(jī)節(jié)能技術(shù)研究[d].太原：2013.10。

[2] 王松雷.橋門式起重機(jī)節(jié)能設(shè)計(jì)[j].南京：建筑機(jī)械，2010。

篇6

關(guān)鍵詞：煤礦；變頻控制技術(shù)；機(jī)電設(shè)備；技術(shù)應(yīng)用；節(jié)能措施

中圖分類號(hào)：TD67 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

近年來(lái)，經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和技術(shù)水平的不斷提高，對(duì)煤礦開采提出了更高的要求，全面改善煤礦開采環(huán)境，促進(jìn)資源節(jié)約，已然成為煤礦業(yè)的目標(biāo)和宗旨。變頻控制技術(shù)的引入，極大修繕了煤礦業(yè)現(xiàn)存的問(wèn)題，彌補(bǔ)了煤礦業(yè)發(fā)展的不足，改善了煤礦開采環(huán)境，提高了煤礦開采效率，符合當(dāng)今時(shí)代節(jié)能減排、環(huán)保型社會(huì)的基本要求，是煤礦開采行業(yè)整體的發(fā)展走勢(shì)和基本方向。變頻控制技術(shù)在煤礦開采行業(yè)的應(yīng)用，是大勢(shì)所趨，是發(fā)展的必然。那么，變頻控制技術(shù)的工作原理是什么呢？技術(shù)應(yīng)用和節(jié)能價(jià)值有什么樣的具體表現(xiàn)呢？

一、變頻控制技術(shù)的原理及其發(fā)展

變頻控制技術(shù)，是新時(shí)展的產(chǎn)物，有效結(jié)合電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)形成的一種綜合性技術(shù)，主要利用半導(dǎo)體器件的作用，對(duì)電源頻率進(jìn)行適時(shí)轉(zhuǎn)換，進(jìn)而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)質(zhì)上就是將交流電變?yōu)橹绷麟?，進(jìn)而將直流電變?yōu)榻涣麟姡嗷蛘邔⒔涣麟娭苯愚D(zhuǎn)換為交流電。在這個(gè)交流電-直流電-交流電的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，主要進(jìn)行的是頻率相關(guān)轉(zhuǎn)換。半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，促進(jìn)了變頻控制技術(shù)的發(fā)展，其性能和功能符合現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展要求，通過(guò)電力半導(dǎo)體器件改變工頻電源，并有效控制不同頻率的電能控制裝置。提高生產(chǎn)效率，減少能源的消耗。

二、煤礦機(jī)電變頻控制技術(shù)的應(yīng)用與節(jié)能

煤礦機(jī)電變頻控制技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，涉及到煤礦開采的各個(gè)步驟和流程，不僅有效提高了煤礦開采過(guò)程中的設(shè)備運(yùn)行效率和運(yùn)行穩(wěn)定性，而且大大提高了煤礦開采的生產(chǎn)效率，促進(jìn)了電能等資源能源的節(jié)約，促進(jìn)了煤礦業(yè)的發(fā)展。以下簡(jiǎn)要分析煤礦機(jī)電變頻技術(shù)在通風(fēng)機(jī)、皮帶機(jī)、提升機(jī)等設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的應(yīng)用，并分析其節(jié)能價(jià)值和意義，探索變頻控制技術(shù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

1 煤礦機(jī)電變頻控制技術(shù)在通風(fēng)機(jī)的應(yīng)用與節(jié)能

在煤礦開采中，通風(fēng)機(jī)是比較常用的，是礦井作業(yè)中的通風(fēng)設(shè)備，對(duì)于礦井作業(yè)是必不可少的，因此要求較長(zhǎng)的工作時(shí)間，煤礦開采深度的增加伴隨著較大的風(fēng)壓，對(duì)通風(fēng)機(jī)提出了更高的要求，要求的通風(fēng)機(jī)功率越來(lái)越大，變頻控制技術(shù)的引入，使通風(fēng)機(jī)能夠根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)試，改變風(fēng)量大小，滿足礦井作業(yè)的基本要求，并能夠有效節(jié)省資源浪費(fèi)，節(jié)能低耗。變頻控制技術(shù)的引入，可以避免電流過(guò)大對(duì)電網(wǎng)設(shè)備造成的損失，降低了危險(xiǎn)隱患的發(fā)生，有效控制通風(fēng)機(jī)的強(qiáng)度，延長(zhǎng)了通風(fēng)機(jī)的使用壽命，減少了設(shè)備維修的次數(shù)。

2 煤礦機(jī)電變頻控制技術(shù)在煤礦開采皮帶機(jī)的應(yīng)用與節(jié)能

在煤礦開采中，煤炭皮帶機(jī)是比提升機(jī)功率更大的機(jī)械設(shè)備，皮帶機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行的過(guò)程中，極其容易產(chǎn)生較大的電流，就會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓產(chǎn)生異常劇烈的波動(dòng)，并伴隨電機(jī)內(nèi)部異常發(fā)燙等表現(xiàn)，這些現(xiàn)象都是極其危險(xiǎn)的，此外，皮帶機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行的時(shí)候，時(shí)間間隔小，間斷短暫，韌性差的皮帶不能承受如此的壓力，因此就會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)皮帶老化，皮帶斷裂的現(xiàn)象。此外，液力耦合器在煤炭皮帶機(jī)中也有應(yīng)用，對(duì)皮帶機(jī)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響。液力耦合器在運(yùn)行的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致油溫升溫過(guò)高過(guò)快，內(nèi)部部件摩擦加大的情況，這就導(dǎo)致后期維護(hù)和修理的成本過(guò)高，難度過(guò)大，功率難以同步，并會(huì)對(duì)環(huán)境造成較大的污染。變頻控制技術(shù)的引入，不僅能夠有效改變傳輸機(jī)的不良運(yùn)作方式，還能確保皮帶機(jī)性能的穩(wěn)定，使其能夠承受不同重量的運(yùn)作功率和力矩，保持電機(jī)工頻的勻速運(yùn)行，大大節(jié)約了電力能源的消耗，提高工作效率，減少后期維護(hù)和修理的成本，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)和要求。

3 煤礦機(jī)電變頻控制技術(shù)在煤礦礦井提升機(jī)中的應(yīng)用與節(jié)能

煤礦礦井作業(yè)中，提升機(jī)是必不可少的，是將物料和人員安全運(yùn)輸?shù)侥康牡氐谋貍湓O(shè)備。傳統(tǒng)上，提升機(jī)都是通過(guò)金屬電阻帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)的方式運(yùn)行，并有效利用鼓型控制器和接觸器的作用，切除電阻，適時(shí)調(diào)速，但是，這種運(yùn)行方式極其容易導(dǎo)致電阻消耗過(guò)量，散熱較差的情況，并且還會(huì)產(chǎn)生精確度較低的情況，此外，提升機(jī)減速和下放的過(guò)程中，都需要借助動(dòng)力生成直流電源或低頻電源，這種運(yùn)作方式極其容易導(dǎo)致設(shè)備的損壞，從而導(dǎo)致電能的消耗和浪費(fèi)，使提升機(jī)設(shè)備的安全性受到質(zhì)疑，并影響到整個(gè)煤礦開采的安全性和整體的經(jīng)濟(jì)效益。變頻控制技術(shù)的引入，不僅能夠保證提升機(jī)的平穩(wěn)勻速，還能夠方便地做到適時(shí)調(diào)速，保證了提升設(shè)備的安全運(yùn)行和性能，加大了提升機(jī)的保護(hù)，減少電能消耗量，促進(jìn)節(jié)能環(huán)保。

新時(shí)代的發(fā)展為變頻控制技術(shù)的產(chǎn)生和應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，變頻控制技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)使其在煤礦開采行業(yè)得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，不僅大大提升了煤礦開采的效率和生產(chǎn)水平，而且保證了礦井開采的安全性，提高了機(jī)電設(shè)備的性能，使煤礦開采變得更為方便更為快捷，大大節(jié)約可用資源能源，提高資源的利用率。隨著社會(huì)對(duì)煤礦開采要求的不斷提高，變頻控制技術(shù)在煤礦開采中的應(yīng)用將越來(lái)越重要，我們只要充分認(rèn)識(shí)到變頻控制技術(shù)的基本原理和應(yīng)用特點(diǎn)，并了解技術(shù)應(yīng)用的技巧和節(jié)能措施，就能夠促進(jìn)煤礦開采的順利進(jìn)行和有效實(shí)施，推進(jìn)煤礦業(yè)的不斷發(fā)展，減少資源能源浪費(fèi)，提高煤礦業(yè)的生產(chǎn)效率，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，提高資源利用率，構(gòu)建煤礦開采的高質(zhì)高效，節(jié)能環(huán)保，符合社會(huì)的發(fā)展目標(biāo)和發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

[1]馬修成.基于變頻技術(shù)的煤礦機(jī)電設(shè)備應(yīng)用分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2009（10）.

篇7

1.調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展

交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便，所以被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)機(jī)械 電力拖動(dòng)系統(tǒng)作為動(dòng)力源。但是交流電機(jī)的起動(dòng)特性一直改進(jìn)甚微，因?yàn)樵诤銐合轮苯悠饎?dòng)的電流約為額定電流的4～7倍，而轉(zhuǎn)速要在這么短暫的時(shí)間內(nèi)從零升至額定值必將產(chǎn)生極大的沖擊，導(dǎo)致拖動(dòng)對(duì)象(如傳動(dòng)機(jī)構(gòu)裝置)嚴(yán)重磨損或損壞，在起動(dòng)瞬間的大電流還會(huì)引起電網(wǎng)電壓降低，嚴(yán)重時(shí)甚至影響電網(wǎng)內(nèi)其他設(shè)備正常運(yùn)行， 由于電壓突然降低電機(jī)本身起動(dòng)也難以完成，極易造成電機(jī)堵轉(zhuǎn)和燒毀。

防止或減少異步電機(jī)起動(dòng)瞬間大電流沖擊現(xiàn)象，是保障電機(jī)良好運(yùn)行的首要任務(wù)。為此，設(shè)法使電機(jī)起動(dòng)處于低沖擊或無(wú)沖擊且平滑柔和的環(huán)境狀態(tài)，各種限流起動(dòng)方法便應(yīng)運(yùn)而生。就現(xiàn)今技術(shù)水準(zhǔn)而言，在諸多電機(jī)起動(dòng)方式中變頻控制為最佳。

變頻調(diào)速技術(shù)是隨交流電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速需求誕生的。20世紀(jì)60年代后半期開始，電力電子器件從SCR(晶閘管)、GTO(門極可關(guān)斷晶閘管)、BJT(雙極型功率晶體管)、MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)、SIT (靜電感應(yīng)晶體管)、SITH(靜電感應(yīng)晶閘管), MCT(MOS控制晶體管)、MCT(MOS控制晶閘管)發(fā)展到今天的I G B T(絕緣柵雙極型晶體管)、HVIGBT(耐高壓絕緣柵雙極型晶閘管)，器件的更新促使電力變換技術(shù)不斷發(fā)展。從2O世紀(jì)70年代開始，脈寬調(diào)制變壓變頻(PWM―VVVF)調(diào)速研究引起了人們的高度重視，到20世紀(jì)8O年代，作為變頻技術(shù)核心的PWM模式優(yōu)化問(wèn)題引起了人們的濃厚興趣，并得出諸多優(yōu)化模式，其中以鞍形波PWM模式效果為最佳。自20世紀(jì)80年代后半期始，美、日、德、英等發(fā)達(dá)國(guó)家的VVVF變頻器開始投入市場(chǎng)并得到廣泛應(yīng)用。

2.變頻調(diào)速方案

根據(jù)不同生產(chǎn)作業(yè)方式和不同的電機(jī)種類、變頻器型式，可設(shè)計(jì)出各種變頻調(diào)速控制方法。這里僅討論交一直一交(AC―DC―AC)變頻器，至于交一交循環(huán)變頻器(AC―AC相控變頻)以及自同步控制逆變器(不論AC―AC方式還是AC―DC―AC方式)，即俗稱無(wú)換向器電機(jī)，均不加以討論。

2.1 開環(huán)控制的通用變頻器三相異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)

本控制方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高(控制框圖見(jiàn)圖1)。由于是開環(huán)控制方式，其調(diào)速精度和動(dòng)態(tài)響

圖1 開環(huán)異步電機(jī)變頻調(diào)速

應(yīng)特性不十分理想，尤其在低速區(qū)域電壓調(diào)整比較困難，不可能得到較大調(diào)速范圍和較高調(diào)速精度。又由于異步電機(jī)存在轉(zhuǎn)差率，轉(zhuǎn)速隨負(fù)荷力矩變化而變化，即使目前部分變頻器具有轉(zhuǎn)差補(bǔ)償及轉(zhuǎn)矩提升功能，也難以達(dá)到0.5％的精度要求，所以這種V/F控制的通用變頻器異步電機(jī)開環(huán)變頻調(diào)速方法僅適用于要求不高的場(chǎng)合(如風(fēng)機(jī)、水泵等)。

2.2 無(wú)速度傳感器 的矢量控制變頻器異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)

控制框圖見(jiàn)圖2。對(duì)比圖1和圖2，兩者的差別僅在于使用的變頻器不同。由于使用無(wú)速度傳感器矢量控制的變頻器，可以分別對(duì)異步電機(jī)的磁通和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行檢測(cè)、控制，自動(dòng)改變電壓和頻率，使指令 值和檢測(cè)實(shí)際值達(dá)到一致，從而實(shí)現(xiàn)矢量控制。雖說(shuō)它是開環(huán)控制系統(tǒng)，但卻大大提升了靜態(tài)精度和動(dòng)態(tài)

品質(zhì)，轉(zhuǎn)速精度偏差在0.5％左右，且轉(zhuǎn)速響應(yīng)較快。

圖 2 矢量控制變頻器的異步電機(jī)變頻調(diào)速

對(duì)生產(chǎn)作業(yè)要求不十分高的情形，采用矢量變頻器無(wú)傳感器開環(huán)異步電機(jī)變頻調(diào)速方案非常合適，可以達(dá)到控制方式簡(jiǎn)單、可靠性高的效果。

2.3 帶速度傳感器矢量控制變頻器異步電機(jī)閉環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)

矢量控制異步電機(jī)閉環(huán)變頻調(diào)速是一種理想的控制方式。它具有許多優(yōu)點(diǎn)：①可從零轉(zhuǎn)速起進(jìn)行速度控制(即超低速亦能運(yùn)行)，故調(diào)速區(qū)域?qū)拸V，可達(dá)100：1或1000：1的范圍。②可對(duì)轉(zhuǎn)矩實(shí)行精確控制。③系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度甚快。④電機(jī)加速度特性很好等。

2.4 永磁同步電機(jī)開環(huán)控制變頻調(diào)速系統(tǒng)

該方案具有控制電路簡(jiǎn)單、可靠性高的特點(diǎn)。由于是同步電機(jī)，其轉(zhuǎn)速始終等于同步轉(zhuǎn)速N0=60F／P，所以其調(diào)速性能只取決于電機(jī)供電頻率F，而與負(fù)載大小無(wú)關(guān)(除非負(fù)載力矩大于或等于失步轉(zhuǎn)矩。同步電機(jī)失步，轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)迅速停止)，其機(jī)械特性曲線為一根直線，為絕對(duì)硬特性。

如果采用高精度的變頻器(數(shù)字設(shè)定頻率精度可達(dá)0.01％)，在開環(huán)控制情形下，同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速精度亦為0.01％，因?yàn)樵陂_環(huán)控制方式下，同步電機(jī)轉(zhuǎn)速精度與變頻器頻率精度相一致，所以特別適合多電機(jī)同步傳動(dòng)。

3.變頻控制系統(tǒng)節(jié)能

變頻控制系統(tǒng)之所以可節(jié)能，是因?yàn)樽冾l器在其中所發(fā)揮的作用。變頻器只有在低于工頻運(yùn)行或從高頻降到低頻過(guò)程中才能起到節(jié)能的功效 。

3.1 變頻節(jié)能

為確保安全生產(chǎn)，設(shè)計(jì)配用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的各種生產(chǎn)機(jī)械都留有一定的富余量，電機(jī)一般不會(huì)在滿負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，因此除要達(dá)到額定驅(qū)動(dòng)力要求外，多余的力矩?zé)o疑增加了有功功率消耗，造成電能浪費(fèi)。然而， 加變頻器后就可以需要多少電能給多少，不會(huì)產(chǎn)生浪費(fèi)現(xiàn)象。使用變頻器控制時(shí)，功耗隨外負(fù)載的變化而變化，也就是說(shuō)變頻器會(huì)自動(dòng)調(diào)整輸出功率，使其在滿足工況的同時(shí)達(dá)到節(jié)約電能的目的。

3.2 電能回饋電網(wǎng)節(jié)能

采用變頻器控制，電機(jī)改用變頻鼠籠電機(jī)，不存在常規(guī)控制系統(tǒng)中繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻耗能的問(wèn)題，若使用帶能量回饋裝置的逆變系統(tǒng)，就可將貨物下降時(shí)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為電能后反饋電網(wǎng)，更加節(jié)能。

3.3 提高功率因數(shù)節(jié)能

電機(jī)由定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組通過(guò)電磁作用產(chǎn)生力矩而運(yùn)轉(zhuǎn)。繞組線圈對(duì)電網(wǎng)而言電抗特性呈感性，電機(jī)在運(yùn)行時(shí)吸收大量的無(wú)功功率，造成功率因數(shù)降低。采用變頻節(jié)能調(diào)速器后，由于其性能已變?yōu)锳C―DC ―AC，經(jīng)整流、濾波、逆變后，線路特性發(fā)生了變化，電網(wǎng)回路的感抗減小，功率因數(shù)提高，明顯減少了無(wú)功損耗。

3.4 低功耗安全控制節(jié)能

采用變頻控制后，由于變頻電機(jī)不存在轉(zhuǎn)子外接線問(wèn)題，變頻器本身保護(hù)功能很強(qiáng)，變頻器一旦檢測(cè)到所控電機(jī)回路有對(duì)地漏電、匝間短路、三相輸出不平衡，變頻器立即保護(hù)停機(jī)，并報(bào)故障原因，不僅消除了安全隱患，而且不會(huì)因漏電、缺相、短路保護(hù)不可靠而造成電能損耗。

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關(guān)鍵詞：變頻器 節(jié)能技術(shù)原理 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM925 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）05（b）-0063-01

在產(chǎn)品的加工制造業(yè)以及工業(yè)生產(chǎn)中，泵類、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，其在電能上的消耗以及擋板、閥門等一些設(shè)備的節(jié)流損失，還有對(duì)它們的日常的維修和維護(hù)的費(fèi)用幾乎占成本的20%，這是一筆不小的生產(chǎn)費(fèi)用的開支，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，改革不斷深入，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇，節(jié)能降耗也逐漸成為了提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本的一個(gè)重要手段。

1 變頻節(jié)能技術(shù)基本理論

變頻技術(shù)使用的基本原理：在很長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，電氣設(shè)備所使用的交流電的頻率都是維持在一個(gè)固定的狀態(tài)，變頻技術(shù)的運(yùn)用就是使頻率變成了一種可以隨意的調(diào)節(jié)和利用的資源。現(xiàn)如今，變頻技術(shù)中最活躍以及最快發(fā)展的就是變頻的調(diào)速技術(shù)。變頻技術(shù)包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)、點(diǎn)擊傳動(dòng)技術(shù)，是一種綜合性比較強(qiáng)的技術(shù)，結(jié)合了機(jī)械設(shè)備和強(qiáng)弱電。就是指在工頻電流的信號(hào)轉(zhuǎn)化成其他的頻率，這種轉(zhuǎn)化主要是通過(guò)半導(dǎo)體元件來(lái)完成的，之后再將交流電轉(zhuǎn)化成為直流電，在逆變器對(duì)電流和電壓進(jìn)行調(diào)控的同時(shí)使機(jī)電設(shè)備達(dá)到無(wú)極調(diào)速的程度。總而言之，變頻技術(shù)就是通過(guò)電流改變頻率來(lái)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，從而使有效的控制電機(jī)設(shè)備，這些都是在電流頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速同比增長(zhǎng)的基礎(chǔ)上來(lái)完成的。變頻技術(shù)的特點(diǎn)就是能夠使電機(jī)平穩(wěn)的運(yùn)行，可以進(jìn)行自動(dòng)的加速和減速的控制，在能夠提高工作效率的同時(shí)減小對(duì)于能源的消耗。

在變頻器的日常運(yùn)用中，主要是運(yùn)用轉(zhuǎn)矩直接控制和矢量控制的方式，在變頻器的今后發(fā)展中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及模糊自優(yōu)化的控制方式，而且，變頻器通過(guò)不斷地發(fā)展，其綜合性會(huì)越來(lái)越高，在完成基本調(diào)速的功能基礎(chǔ)上，還具有在內(nèi)部設(shè)置的通信、可編程序以及參數(shù)辨識(shí)的功能。

2 變頻器的節(jié)能原理

2.1 變頻節(jié)能方式

根據(jù)流體力學(xué)，功率=壓力*流量，流量和轉(zhuǎn)速的一次方是成正比的，壓力與轉(zhuǎn)速的平方是成正比的，功率和轉(zhuǎn)速的立方成正比，如果說(shuō)水泵效率固定的話，當(dāng)調(diào)節(jié)流量下降時(shí)，轉(zhuǎn)速就會(huì)成比例下降，輸出的功率也就成立方關(guān)系下降，所以說(shuō)，水泵的轉(zhuǎn)速與電機(jī)耗電功率是近似立方比關(guān)系。舉個(gè)例子，一臺(tái)功率是55kW的水泵電機(jī)，將它的轉(zhuǎn)速調(diào)到原來(lái)轉(zhuǎn)速的80%的時(shí)候，它的耗電量是28kW/h，省電率是48%。但是如果將轉(zhuǎn)速調(diào)到原來(lái)的50%的時(shí)候，耗電量就變成了6千瓦每小時(shí)，省電率達(dá)到87%。

2.2 采用功率因數(shù)補(bǔ)償方式進(jìn)行節(jié)能

無(wú)功的功率不但會(huì)使設(shè)備發(fā)熱，增加電線的磨損，最重要的一點(diǎn)就是功率因數(shù)降低導(dǎo)致了電網(wǎng)的有功功率也隨之降低，所以，造成了大量無(wú)功電能在線路當(dāng)中消耗掉，導(dǎo)致設(shè)備的使用效率降低，浪費(fèi)現(xiàn)象非常嚴(yán)重，使用了變頻調(diào)速設(shè)備裝置之后，因?yàn)樽冾l器內(nèi)部的濾波電容作用，從而使無(wú)功損耗得到進(jìn)一步減少，使電網(wǎng)有功功率得到增加。

2.3 運(yùn)用軟啟動(dòng)方式進(jìn)行節(jié)能

由于電機(jī)是通過(guò)Y/D啟動(dòng)或者直接啟動(dòng)的方式進(jìn)行的，啟動(dòng)的電流是額定電流的四到七倍，這樣就會(huì)對(duì)供電電網(wǎng)和機(jī)電設(shè)備造成嚴(yán)重沖擊，而且這樣對(duì)電網(wǎng)的容量要求也是非常高的，在啟動(dòng)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生比較大的電流，而且在震動(dòng)的時(shí)候?qū)﹂y門和擋板的損害也是非常大的，對(duì)管路和設(shè)備的使用壽命也是非常不利的。變頻裝置的使用，利用變頻器軟啟動(dòng)的功能，使啟動(dòng)的電流從零開始，最大的值也不會(huì)超過(guò)額定電流，所以使其對(duì)電網(wǎng)的沖擊以及對(duì)供電容量的要求也大大減輕了，使閥門和設(shè)備的使用壽命也大大延長(zhǎng)了。

3 變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

我們利用在160kW的循環(huán)水泵上安裝變頻調(diào)速器為例子，對(duì)變頻節(jié)能設(shè)備進(jìn)行改造，分別測(cè)試了改造前后的用電量，取得了非常滿意的效果。

3.1 在進(jìn)行變頻改造之前的控制模式

在循環(huán)水泵的工作中，當(dāng)流量由于工藝的需要而改變時(shí)，就要運(yùn)用調(diào)節(jié)水泵出口和入口的開度方式來(lái)對(duì)水泵的實(shí)際流量進(jìn)行改變，這種調(diào)節(jié)方式被稱為節(jié)流調(diào)節(jié)，在本次舉例中，出口和入口的閥門開度都是60%上下，從電能利用的方面來(lái)說(shuō)，這是一種很不經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)方式。

3.2 在進(jìn)行變頻改造之后的控制模式

在循環(huán)水泵的工作中，當(dāng)流量由于工藝的需要而改變時(shí)，入口和出口的閥門都完全打開，運(yùn)用對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)的方式來(lái)尋找合適的、新的工作點(diǎn)，從而得到合適的流量。根據(jù)實(shí)際情況和現(xiàn)場(chǎng)的需要來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制或自動(dòng)控制，在本例中，因?yàn)椴恍枰l繁地對(duì)流量進(jìn)行調(diào)整，所以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和需要，確定出電動(dòng)機(jī)實(shí)際工作的頻率是40Hz，并且采取了手動(dòng)控制的方式，主要目的就是為了節(jié)約電能。

4 運(yùn)用變頻調(diào)速系統(tǒng)后運(yùn)行上發(fā)生的變化

實(shí)現(xiàn)了完全意義的軟啟動(dòng)，在電機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)的時(shí)候，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速隨著輸入電源的頻率增加而慢慢增加，使速度得到平穩(wěn)提升，整個(gè)系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間設(shè)為20s左右，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成沖擊，比原來(lái)的啟動(dòng)方式更平穩(wěn)。

電網(wǎng)所運(yùn)用的電流也得到大幅度下降，使電氣設(shè)備的使用更加安全，同時(shí)也因?yàn)轭l率降低后，電機(jī)的轉(zhuǎn)速也隨之降低，對(duì)機(jī)械的磨損也就減少了，也使發(fā)生故障的概率大大降低，減少了維修經(jīng)費(fèi)。

使為水泵提供電能的變壓器節(jié)約出了大部分的供電容量，單純的有功負(fù)荷下降，節(jié)約出的容量大約是50千瓦，提高了設(shè)備的利用效率。電機(jī)功率的因數(shù)也相應(yīng)得到提高，這樣就使電機(jī)的運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)。

5 結(jié)語(yǔ)

變頻技術(shù)的使用提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了能耗，節(jié)約了能源，也進(jìn)一步提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用就是要對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行改造，從而達(dá)到節(jié)約能源的作用。

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關(guān)鍵詞：中央空調(diào) 變頻節(jié)能 節(jié)能改造

1\中央空調(diào)變頻節(jié)能改造的意義

中央空調(diào)是現(xiàn)代化大廈、賓館、酒店、商場(chǎng)、車間等場(chǎng)所不可缺少的重要運(yùn)行設(shè)備之一，電能的消耗非常大，約占建筑物總電能消耗的50％。

中央空調(diào)系統(tǒng)主要由冷凍機(jī)組、冷卻水塔、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、室內(nèi)風(fēng)機(jī)、冷卻塔風(fēng)機(jī)、溫度檢測(cè)、冷凍機(jī)組拖動(dòng)系統(tǒng)、冷凍泵組拖動(dòng)系統(tǒng)、冷卻泵組拖動(dòng)系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)（含室內(nèi)風(fēng)機(jī)和冷卻塔風(fēng)機(jī)）拖動(dòng)系統(tǒng)組成。在設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)方案時(shí)，一般均按現(xiàn)場(chǎng)最大冷量需求（最大工況）來(lái)考慮冷凍機(jī)組的選型，其冷卻泵組、冷凍泵組和風(fēng)機(jī)也是按最大工況來(lái)考慮的，它們的拖動(dòng)系統(tǒng)均不能調(diào)速，為普通電氣控制系統(tǒng)，只要運(yùn)行即工作在額定工況狀態(tài)下，但實(shí)際使用中，許多時(shí)間（如每天早晚和夜間及陰雨天氣等）它們都工作在非滿載狀態(tài)（即大馬拉小車），能源浪費(fèi)較大；而且為達(dá)到恒溫控制而采用閥門、電動(dòng)閥，這不但增大了系統(tǒng)的管網(wǎng)阻力和節(jié)流損失，還由于對(duì)空調(diào)本身的調(diào)節(jié)是階段性的，減少損失的能力很有限，也使整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)工作在波動(dòng)狀態(tài)，使得中央空調(diào)系統(tǒng)總體效率較低，溫度調(diào)節(jié)精度不高，壽命有所下降，加之由于一些控制上的缺陷，使中央空調(diào)系統(tǒng)在帶來(lái)良好的內(nèi)部環(huán)境的同時(shí)，也帶來(lái)了巨大的能源消耗。

2　中央空調(diào)變頻節(jié)能改造原理及方案

2.1　變頻節(jié)能基本原理

由流體力學(xué)可知，P(功率)＝Q（流量）×H（壓力），因流量Q與轉(zhuǎn)速n的一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速n的平方成正比，故功率P與轉(zhuǎn)速n的立方成正比。如果效率一定，當(dāng)要求調(diào)節(jié)流量下降時(shí)，轉(zhuǎn)速n可成比例的下降，而此時(shí)，軸輸出功率P成立方關(guān)系下降，即電機(jī)的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。根據(jù)上述原理可知：改變水泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)的頻率（轉(zhuǎn)速）就可改變水泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)的功率，從而達(dá)到節(jié)能的效果。表1中列出了風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載應(yīng)用變頻器后，在不同轉(zhuǎn)速、流量、軸功率（額定值的相對(duì)百分?jǐn)?shù)）在某頻率值時(shí)的節(jié)能率。

2.2變頻節(jié)能改造主體方案

目前，許多廠家生產(chǎn)的冷凍機(jī)組均已在控制系統(tǒng)中對(duì)制冷機(jī)冷凍水的出水溫度實(shí)現(xiàn)了數(shù)字PID調(diào)節(jié)控制，達(dá)到冷凍水恒溫輸出，因此對(duì)冷凍泵、冷卻泵和風(fēng)機(jī)的變頻節(jié)能改造，主要是通過(guò)對(duì)冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)的進(jìn)水（口）和出水（口）的溫度差檢測(cè)并變送成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)反饋至PLC和變頻器，經(jīng)PID調(diào)節(jié)，輸出相應(yīng)頻率而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，

以達(dá)到節(jié)約能源的目的。

一般來(lái)講，對(duì)應(yīng)1臺(tái)制冷機(jī)組的冷凍水循環(huán)系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)都由若干臺(tái)水泵組成1組，變頻改造時(shí)如資金充足，對(duì)應(yīng)每臺(tái)泵均采用變頻調(diào)速（備用泵除外）由PLC程序控制，調(diào)整各臺(tái)泵為最佳轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)恒溫差控制，此方案節(jié)能效果最好。其次可采用單臺(tái)泵變頻，其余工頻運(yùn)行由PLC控制，當(dāng)變頻泵頻率上升至上限值時(shí)（通常小于50Hz，如設(shè)定48Hz），工頻依次啟動(dòng)其他泵，當(dāng)頻率下降至下限值時(shí)（通常不低于25Hz），工頻依次停止其他泵，變頻泵可任意設(shè)定，此方案設(shè)備投資較少，但是節(jié)能效果也比全變頻方案稍差；而風(fēng)機(jī)變頻控制主要是一對(duì)一形式，重點(diǎn)改造大功率空調(diào)風(fēng)機(jī)，小房間空調(diào)風(fēng)機(jī)功率較小，暫不考慮加裝變頻器，節(jié)能效果不明顯，仍保持原有恒溫控制方式，即控制冷凍水流量的方式。而對(duì)于冷卻風(fēng)機(jī)，一般宜采用開環(huán)變頻調(diào)節(jié)，即無(wú)溫度反饋，由中控室在不同情況設(shè)定不同頻率。

3　中央空調(diào)變頻節(jié)能改造的優(yōu)點(diǎn)

1）由于增加了變頻調(diào)速器及自動(dòng)控制系統(tǒng)，使得泵和風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，始終工作在最佳工作狀態(tài)，既滿足空調(diào)正常工作需要，又盡可能保持最低功率，因此提高了工作效率，降低了能耗，節(jié)電明顯，平均在40％左右，最高可達(dá)50％。

2）由于泵和風(fēng)機(jī)都實(shí)現(xiàn)了平滑軟啟動(dòng)、軟停止，從而大大減少了啟動(dòng)沖擊電流和機(jī)械負(fù)載及管道的沖擊，從而降低了設(shè)備的故障率，減少了噪聲，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。

3）由于實(shí)現(xiàn)了數(shù)字PID調(diào)節(jié)和PLC程序自動(dòng)化控制，使得溫度調(diào)節(jié)平穩(wěn)，提高了空調(diào)控制精度和質(zhì)量，保證了空調(diào)最佳工作狀態(tài)，從而使人們享受更舒適的工作、生活環(huán)境。

4）由于變頻器和PLC本身的功能特點(diǎn)使得設(shè)備具有更完善的保護(hù)功能、程序優(yōu)化控制功能和報(bào)警功能，操作簡(jiǎn)單，安裝使用方便，可實(shí)現(xiàn)由中控室遠(yuǎn)程控制、顯示和操作，現(xiàn)場(chǎng)可以無(wú)人值守，起到減員增效的作用。

4　中央空調(diào)系統(tǒng)改造時(shí)的注意事項(xiàng)

1）由于是變頻節(jié)能技術(shù)改造，所以要保留原空調(diào)系統(tǒng)工頻手動(dòng)電氣控制部分，在設(shè)計(jì)方案中要保證變頻自動(dòng)節(jié)能系統(tǒng)與工頻手動(dòng)時(shí)一樣滿足制冷機(jī)組啟動(dòng)、停止和工作中對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制要求，并且變頻節(jié)能控制柜與原工頻手動(dòng)控制柜之間要設(shè)置硬件（最好軟件也設(shè)置）聯(lián)鎖，手動(dòng)與自動(dòng)能相互切換，以確保整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)工作安全、可靠。

2）冷凍水和冷卻水系統(tǒng)管網(wǎng)在變頻節(jié)能改造中要考慮水泵的轉(zhuǎn)速與揚(yáng)程和管損同為正比的關(guān)系，在水泵的揚(yáng)程隨轉(zhuǎn)速的降低而降低的同時(shí)，管道損失也在降低；因此，系統(tǒng)對(duì)水泵揚(yáng)程的實(shí)際需求一樣要降低，而通過(guò)設(shè)定變頻器下限頻率即可保證系統(tǒng)對(duì)水泵揚(yáng)程的最低要求，一般設(shè)為30Hz，最低不小于25Hz。

3）由于制冷機(jī)組在正常工作時(shí)要求冷水出口流量必須大于額定流量的50％，故在冷凍水出口管網(wǎng)應(yīng)加裝流量計(jì)或流量開關(guān)，并將采集的信號(hào)傳輸至PLC，以便在程序編制中保證冷凍水循環(huán)泵的總流量不低于冷凍機(jī)組要求的50％額定流量。

4）由于循環(huán)水系統(tǒng)管網(wǎng)是封閉的，與加壓供水不同，水幾乎不消耗，尤其是冷凍水系統(tǒng)由冷凍泵、各樓層風(fēng)機(jī)盤管及冷凍機(jī)組等構(gòu)成一個(gè)封閉的循環(huán)水管網(wǎng)，水流是連續(xù)的，全揚(yáng)程近似為零。循環(huán)水泵的主要作用是使循環(huán)水按一定流量流動(dòng)，這樣水泵出口與進(jìn)口之間，要有壓差ΔP，它是與流量成正比的，即ΔP＝QR，其中R為水網(wǎng)管阻，而流量是與轉(zhuǎn)速成正比的。而通過(guò)變頻調(diào)速，實(shí)現(xiàn)恒壓差運(yùn)行時(shí)，ΔP恒定，根據(jù)功率

P＝ΔP×n，

則有

P＝k×n，

式中：k為比例常數(shù)，n為轉(zhuǎn)速。這就表明水泵功率P只與流量或轉(zhuǎn)速的一次方成正比，故其節(jié)能效果與供水系統(tǒng)相比減小許多，此外恒壓差控制方式并未將環(huán)境溫度變化的因素考慮進(jìn)去，而房間溫度將隨環(huán)境溫度變化而變化，顯然，該控制方式不太合理。另一種選擇應(yīng)該以冷凍機(jī)的回水與出水溫差作為控制參量，通過(guò)變頻調(diào)速，實(shí)現(xiàn)恒溫差運(yùn)行，當(dāng)溫差大時(shí)，應(yīng)加大冷凍水流量，溫差小應(yīng)減小流量，從而保持房間溫度相對(duì)穩(wěn)定，此時(shí)，由于ΔP不恒定，則有

P＝Q2　R，

即

P＝n2　R，

也就是說(shuō)水泵功率P是和轉(zhuǎn)速的平方成正比的，故恒溫差控制方式節(jié)能效果要比恒壓差控制方式好，但仍低于供水系統(tǒng)節(jié)能效果。而最為合理的方式應(yīng)該是將壓差與溫差信號(hào)都采集出來(lái)，送至PLC綜合分析、處理，既保證使用溫度，又滿足工作壓力，從而達(dá)到最佳節(jié)能效果。

5）當(dāng)對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻控制時(shí)，由于風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速的40％～50％時(shí)，其效率將明顯下降，風(fēng)量和風(fēng)壓較小，失去實(shí)際工作意義，因此，通常不低于50％，一般調(diào)速范圍在70％～100％為宜，此外還應(yīng)避開可能引起機(jī)械諧振的轉(zhuǎn)速范圍。

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關(guān)鍵詞：變頻；風(fēng)機(jī)；節(jié)能

1 引言

風(fēng)機(jī)作為工業(yè)生產(chǎn)中十分常見(jiàn)的工業(yè)設(shè)備，在煤炭、電力、鋼鐵等諸多行業(yè)內(nèi)都得到了廣泛的應(yīng)用。風(fēng)機(jī)作為工業(yè)生產(chǎn)的通用設(shè)備，在工業(yè)生產(chǎn)能耗中的比重較大，一般來(lái)說(shuō)根據(jù)生產(chǎn)需求，風(fēng)機(jī)經(jīng)常處在全天候的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，并且根據(jù)工況的需要，需要對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)的改變風(fēng)門等調(diào)節(jié)方式，不僅調(diào)節(jié)精度、調(diào)節(jié)效果不佳，還會(huì)造成不必要的能量損耗。近年來(lái)隨著變頻技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們節(jié)能意識(shí)的不斷提高，變頻控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中開始得到推廣與應(yīng)用，本文主要針對(duì)變頻節(jié)能技術(shù)在風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析與闡述。

2 風(fēng)機(jī)調(diào)速方式的簡(jiǎn)介

一般來(lái)說(shuō)，風(fēng)機(jī)的調(diào)速主要可以通過(guò)改變風(fēng)機(jī)自身輸出特性或者改變外部管網(wǎng)阻力特性來(lái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的不同，風(fēng)機(jī)調(diào)速方式又可以分為恒速調(diào)節(jié)與變速調(diào)節(jié)兩大類

2.1 風(fēng)機(jī)恒速調(diào)節(jié)

風(fēng)機(jī)恒速調(diào)節(jié)就是在風(fēng)機(jī)調(diào)速過(guò)程中，不改變風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，使風(fēng)機(jī)一直處于恒速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，而是通過(guò)改變外部條件實(shí)現(xiàn)風(fēng)量、風(fēng)壓等條件的調(diào)節(jié)與控制。根據(jù)改變外部條件的不同，風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)既可以通過(guò)改變風(fēng)機(jī)的葉片角度，也可以通過(guò)改變風(fēng)機(jī)葉片的數(shù)目或?qū)挾?，或者通過(guò)改變風(fēng)機(jī)的風(fēng)門大小來(lái)實(shí)現(xiàn)。風(fēng)機(jī)恒速調(diào)節(jié)方式下的風(fēng)速調(diào)節(jié)控制精度較差，且風(fēng)機(jī)一直處于恒速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，造成了能量的不必要浪費(fèi)。

2.2 風(fēng)機(jī)變速調(diào)節(jié)

風(fēng)機(jī)變速調(diào)節(jié)就是通過(guò)改變風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的風(fēng)速，根據(jù)工程需要，既可以選用簡(jiǎn)單易行但效率較低的調(diào)速方式以降低前期成本，也可以選用高效復(fù)雜的調(diào)速方式實(shí)現(xiàn)高效低能耗的風(fēng)機(jī)調(diào)速。一般來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)電阻調(diào)速、電磁調(diào)速等調(diào)速方式在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用較為廣泛。與風(fēng)機(jī)恒速調(diào)速相比，變速調(diào)速改變了風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，減少了不必要的能耗，但電阻等元件的引入也增加了不必要的能耗。

3 變頻技術(shù)在風(fēng)機(jī)調(diào)速中的應(yīng)用

3.1 調(diào)速節(jié)能原理簡(jiǎn)介

風(fēng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的平方成正比，風(fēng)機(jī)的軸功率與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的立方成正比，基于這一原理，當(dāng)風(fēng)機(jī)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，對(duì)風(fēng)機(jī)輸出功率的需求也隨之發(fā)生變化，因此改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)輸出功率有效的調(diào)節(jié)。采用風(fēng)機(jī)恒速調(diào)節(jié)方式時(shí)，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速保持不變，此時(shí)風(fēng)機(jī)輸出的功率也保持不變，而是通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)門對(duì)風(fēng)速進(jìn)行控制，當(dāng)風(fēng)門減小時(shí)，風(fēng)門的阻力增大，且隨著風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加阻力隨之增大，一方面導(dǎo)致恒速調(diào)節(jié)方式的風(fēng)速調(diào)節(jié)范圍較小，且控制精度較差，另一方面也造成了大量不必要的能量損失。

根據(jù)流體力學(xué)知識(shí)可知，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Q、轉(zhuǎn)速n、風(fēng)壓H以及軸功率P之間存在以下數(shù)量關(guān)系：

由上述公式可以看出，當(dāng)工業(yè)生產(chǎn)所需的風(fēng)量、風(fēng)壓減小事，通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速將得到較大增益的風(fēng)速調(diào)節(jié)。風(fēng)機(jī)調(diào)速過(guò)程中風(fēng)機(jī)各項(xiàng)指標(biāo)的變化情況如圖1所示。

如上圖所示，縱坐標(biāo)H表示風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，橫坐標(biāo)Q表示風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，（1）、（2）曲線表示表示不同風(fēng)門情況下的阻力曲線，N1、N2曲線表示風(fēng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的工作特性曲線，風(fēng)機(jī)工作特性曲線與阻力曲線的交點(diǎn)表示風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)點(diǎn)，工作狀態(tài)點(diǎn)與兩坐標(biāo)軸所形成的矩形面積表示風(fēng)機(jī)的功耗。

當(dāng)風(fēng)機(jī)的負(fù)荷減小時(shí)，若采用恒速調(diào)節(jié)方式，需要減小風(fēng)門大小，此時(shí)阻力曲線由（1）變?yōu)椋?），而風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及工作特性曲線不發(fā)生變化，此時(shí)工作狀態(tài)點(diǎn)由C1轉(zhuǎn)移至C2，風(fēng)量Q減小但風(fēng)壓H增大，風(fēng)機(jī)的功耗P幾乎不發(fā)生變化；若采用調(diào)速調(diào)節(jié)方式，需要降低風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，此時(shí)工作特性曲線由N1變?yōu)镹2，而阻力曲線保持（1）不變，此時(shí)工作狀態(tài)點(diǎn)由C1轉(zhuǎn)移至C2’，風(fēng)量Q與風(fēng)壓H均顯著減小，風(fēng)機(jī)功耗P也顯著減小，可見(jiàn)調(diào)速調(diào)節(jié)方式與恒速調(diào)節(jié)方式相比，有著顯著的節(jié)能效果。

3.2 變頻調(diào)速原理簡(jiǎn)介

一般來(lái)說(shuō)，異步電機(jī)是風(fēng)機(jī)中應(yīng)用較為廣泛的電機(jī)類型，其轉(zhuǎn)速n與供電頻率f、轉(zhuǎn)差率S以及電機(jī)的極對(duì)數(shù)P有如下關(guān)系：

通過(guò)上式可以看出，電機(jī)的轉(zhuǎn)速n與供電電源的頻率f成正比，因此改變供電電源的頻率即可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的精確控制與調(diào)節(jié)。

由于電網(wǎng)頻率是固定不變的，需要使用變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)供電電源頻率的調(diào)節(jié)。變頻器是在保證電機(jī)性能不變的前提下，通過(guò)改變電機(jī)的供電頻率實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的電子設(shè)備。變頻調(diào)速的調(diào)速范圍大，能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)在0-100%額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的無(wú)級(jí)變速，同時(shí)控制調(diào)節(jié)精度也更高，控制方式也更加靈活。

變頻器的種類較為豐富，在變頻調(diào)速時(shí)需要根據(jù)實(shí)際的工況需求選擇合適的變頻器，以保證變頻器的安全運(yùn)行與最大節(jié)能效果。一般來(lái)說(shuō)，變頻器的選用具有幾點(diǎn)基本要求：一是變頻器額定容量要大于電動(dòng)機(jī)額定功率與適應(yīng)電動(dòng)機(jī)的功率和，二是變頻器額定電流不小于電動(dòng)機(jī)的額定電流，三是變頻器的額定電壓不小于電動(dòng)機(jī)的額定電壓。除了以上三條基本要求外，在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中，選用變頻器時(shí)還需要根據(jù)實(shí)際工況中的電機(jī)類型、電機(jī)容量以及外部運(yùn)行條件等信息進(jìn)行綜合考慮，同時(shí)還要考慮變頻器變頻調(diào)速帶來(lái)的諧波污染與諧波抑制問(wèn)題，優(yōu)化選擇最佳的變頻控制器。

3.3 變頻調(diào)速的特點(diǎn)

風(fēng)機(jī)的調(diào)速方式較多，傳統(tǒng)的液力離合器調(diào)速、液力耦合器調(diào)速等調(diào)速方式前期投資成本較低，但轉(zhuǎn)差率較大且效率不高，運(yùn)行可靠性也較差，維護(hù)工作量較大，難以起到滿意的節(jié)能和調(diào)速效果。與其他調(diào)速方式相比，變頻調(diào)速具有以下幾點(diǎn)特點(diǎn)：

一是調(diào)速范圍大，能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速在0-100%而定轉(zhuǎn)速下的無(wú)級(jí)變速，調(diào)速的效率較高，且調(diào)速的平滑性較好，風(fēng)機(jī)調(diào)速過(guò)程中對(duì)風(fēng)機(jī)的損傷較小；

二是調(diào)速精準(zhǔn)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制精度較高，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)定轉(zhuǎn)速的快速精準(zhǔn)調(diào)速；

三是安全性較高，能夠在調(diào)速過(guò)程中對(duì)風(fēng)機(jī)的電流、電壓等運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視，避免過(guò)流、過(guò)壓以及短路等故障的發(fā)生；

四是可靠性較高且控制簡(jiǎn)便，控制自動(dòng)化水平較高，不需要進(jìn)行復(fù)雜的操作，且對(duì)風(fēng)機(jī)的損傷較小，使用壽命較長(zhǎng)；

五是體積小巧，裝配便捷，不需要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行額外的改造，變頻器的安裝、調(diào)試以及維修工作都較為便捷。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著節(jié)能減排的不斷深化，人們的節(jié)能意識(shí)不斷提高，風(fēng)機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中的能耗問(wèn)題越來(lái)越得到人們的重視，變頻調(diào)速技術(shù)作為一種新興的控制技術(shù)，在風(fēng)機(jī)控制中顯示出了較好的調(diào)節(jié)性能與顯著的節(jié)能效果，相信隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展晚上，變頻節(jié)能技術(shù)必將在工業(yè)生產(chǎn)中得到更廣泛的應(yīng)用。

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