标签： 无标签

变频器的节能应用

1 　前言

   近年来, 随着控制理论与功率电子技术的发展,交流电机变频驱动得到推广, 随着能源的紧张和人们环保意识的加强, 市场及时推出了适用于驱动各种普通三相异步电动机的各种变频器。这些变频器大多使用了SPWM 正弦脉宽调制控制方式, 具有调速性能好、输出稳定、工作效率高、使用方便等特点, 优于以往的变极调速、转子串电阻调速、串级调速、调压调速等交流电机调速方式。主风机和主水泵是煤矿四大件之一, 都具有高耗能的特点, 如果通过对电动机采取变速驱动来调节风量或水量,可以达到较好的节能效果, 同时还会减少设备的维护, 增长设备的使用寿命。

2 　变频调速器在通风机中的应用

2.11 　应用实例

   通风设计中主通风机是根据矿井的生产能力,用通风系统网络的最大阻力和相关条件的上限来计算最大功率进行选型的。而矿井的开采初期、中期、后期井下所需的风量不同, 因此通风机投入运行后经常出现供风量大于需风量, 造成能源的浪费。如我矿是开采40 多年的老矿井, 随着我矿开采规模的不断缩小, 井下所需的风量也在急剧减少。为了有效地降低电能损耗, 我矿于1996 年初购进一台型号为MF - 22K- 380V 型的全数字变频器, 并用它驱动主扇, 主扇型号为4 - 72 - 11 №- 16B , 电机功率为55kW, 把电源的频率由原来的50HZ 调到30HZ 进行驱动主扇, 满足了井下安全生产所需风量。

212 　节能分析

   用变频器改变电动机转速来调节风量, 不仅大大提高了风机运行效率, 而且达到节能目的。根据电机学原理, 交流异步电动机的转速:

n = 60f (1 - s ) / p 　　　(1)

式中: n —电机转速

s —转差率

p —定子极对数

f —电源频率

从式(1) 中可以看出, 在保持p 、s 不变的条件下, 若均匀地改变f , 则可以平滑地改变电机的转速。

由风机的比例定律可知, 风机风量与转速及轴功率的关系为

Q1/ Q2 = n1/ n2 , p1/ p2 = (n1/ n2) ³ 　　　(2)

式中: Q1 、Q2 ———风量

p1 、p2 ———轴功率

n1 、n2 ———转速

安装变频调速器后, 电动机的实际功率为3518kW功率减少了1912kW, 年可节约电能约1618万kWh , 节能效果十分明显, 经济效益显著。

3 　变频器在主水泵中的应用

3.11 　应用实例

矿井井下中央泵房是矿井的一类用户, 也是矿井的主要用电设备之一。水泵电机功率较大, 水泵起动时起动电流大, 严重影响同电网电气设备的使用。即使我们采用Y/ △转换, 自耦降压, 磁控降压等方式起动限流, 但仍存在许多问题: 如起动瞬间电流尖峰冲击, 负载适应性较差, 接触器等起动设备维护量大而且水泵受到的机械冲击较大, 容易造成水泵轴承、叶轮的损坏。采用变频器起动, 可实现水泵无级调速起动, 起动电流小, 起动输出力矩恒定, 无较大的机械冲击, 大大减少水泵的维护和材料的投入。我矿原610 水平供水泵房, 水泵型号为D - 85 - 45 ×7 , 流量为85m³/ h , 电机型号为Y315M1 - 2 , 功率为132kW, 选用型号为MM - 120变频器驱动。实践证明变频器能可靠地驱动水泵,满足水泵工作需要。

3.12 　节能效果

虽然矿井的涌水量大小与水文地质、气候条件及开采方法等因素有关, 但矿井一年四季基本上都是正常涌水。水泵选型设计时为了保证水泵稳定工作, 水泵的初始扬程Ho 与实际扬程之间必须满足HsY≤019Ho 。因此在满足水泵足够扬程条件下, 可通过变频器调速来降低能耗。且生活用水在不同时所需水量不同, 我们就可以通过变频器来调节水量实现节能, 公式为:

△P = P·〔1 - ( n’/n ) ³〕·η

△P : 节约的电功率

P : 额定转速时电机输入功率

n : 电机额定转速

n′: 变频后的转速

η: 实际节电效率

根据现场测试数据, 该水泵用变频器驱动一年可节约电能9 万kWh 左右。同时, 由于减少泵的起动和停止次数, 减少了起动停机电耗, 降低了水泵的维护费用, 效益十分可观。

4 　变频器在其它设备中的应用

4.11 　变频器在锅炉给水泵中的应用

    蒸气锅炉用水量波动大, 为满足蒸气锅炉的用水, 只好选用较大容量的水泵, 造成了电能的浪费。我们设置一个简单的装置, 并通过变频器对水泵做自动调速控制。在水泵的出口处我们安装一只自磁助式电接点压力表, 并把电接点的动点和高点接在变频器的外部电位器COM和频率表2DF 上, 设定一个较低的频率, 通过自磁助式电接点压力表的压力来自动调整变频器的输出频率, 达到节能的效果。同时, 由于水泵转速的下降, 噪声发热等显著降低,机械磨损减少, 延长了水泵的使用寿命。据有关资料介绍, 该投资约一年就可回收成本。

4.12 　变频器在空压机冷却水泵中的应用

    空压机冷却水泵提供的冷却水一般都能满足多台大型空压机同时冷却的需要。随着井下生产的变化或生产规模的调整等, 井下所需高压气体的量也随时发生变化, 经常需要减少空压机的开机台数。而我们冷却水泵的工作消耗能量不变, 从而造成电能浪费。我们用变频器来调整输入水泵电机的电源频率, 改变水泵的转速, 让水泵提供适量的冷水给空压机冷却, 达到节能效果。使用变频器驱动, 水泵运行更加平稳, 水泵维护量也大大减少。

    上文仅仅介绍了变频器在矿山适用的一些浅见,其实变频器在各行各业得到了十分广泛的应用, 相信在矿山有较大的应用前景, 只要我们合理地选择合适的变频器, 科学地应用变频器, 一定可以取得良好的经济效益。

系统分类: 变频器   |   用户分类: 无分类   |   来源: 无分类