我们日常生产和生活所使用的电源大家都街道是固定频率(50Hz)的交流电。变频技术,就是通过技术手段,来改变用电设备这个固定的供电频率,从而达到控制设备输出功率的目的。变频技术随着微电子学、电力电子、计算机和自动控制理论等的发展,进入了一个崭新的时代,成熟的技术使变频技术的应用进入了一个又一个新的高潮。它是通过变频调速改变轴输出功率,达到减少输入功率节省电能的目的。是感应式异步电动机节能的重要技术手段之一。对于异步电动机通过调速达到节能目的方法很多,如:调压调速,又称为滑差调速;变极对数调速和品闸管串极调速等等,根据不同的负载性质,有针对性的选择。在各种调速节能中,利用变频调速,是异步电动机调速效果最好、最成熟、最有发展前途的节能技术。
在提高性能的同时,功能上也有较大的扩展,很多专用变频设备附带简易PLC功能,再加上产品价格的降低,为变频器的应用打开了广阔的市场。
机电设备配合设计原则:电机的最大功率必须满足负载下的机械功率和转矩,对于不同的负载,最大值并非时时刻刻都发生、负载的变化是非线性的,而电机的输出功率却是恒定的,这就意味着在非最大负载时电机输出了相当一部分多余功率,电能也就白白浪费掉了。水泵类就是较典型例子。
水泵类流量的控制在过去很少采用转速控制方式,基本上都是由鼠笼型异步电动机拖动,进行恒速运转,当需要改变流量时,事实上都采用调节节流阀。这种控制虽然简单易行,能满足流量要求,但对电机来讲,从节省能源的角度来看是非常不经济的。生产中很容易检测出来。
这类设备一般都是长时间运行,甚至一般不停机。在实际检测中发现,除在极短时间流量最大值外,近90%时间运行在中等或较低负荷状态,总用电量至少有40%以上被浪费掉。这样就造成大量有能源流失,也给企业造成一定的损失。采用变频调速控制,对水泵类机械进行转速控制来调节流量的方法,对节约能源,提高经济效益具有非常重要意义。下面我们以实例来说明
以某酒店750TRT中央空调冷水机组水系统90KW冷冻泵和55KW冷却泵为例:主机制冷是根据温度的变化来工作,是非线性负荷,而水泵电机基本上是线性恒功率输出。1台55KW冷却水泵靠调整阀门来改变流量,虽然能满足主机运行要求,但对于电机来讲节电的意思不大,阀门的全开和全闭,电流在107A—97A之间变化,平均节电不足7%。通过改造采用温度控制为主,压力控制为铺进行闭环变频控制水泵电机,水泵电机平均节电率都在30%以上;90KW冷冻水泵电机靠调节阀门电流在163—148A之间变化,平均节电不足6%,经闭环控制变频调速改造后,节电率平均也在30%以上。
为什么会有这么大节电空间呢?上海工控节能专家给出了答案:因为中央空调系统设计时的最大容量是以人流、气温、空间散热三项极限指标为依据来计算的(即人流最大、气温最高、空间散热最差),平时出现这种情况的概率极低,从经验上讲不到10%,空调系统大部分运行时间都在中、低负荷状态,空调主机的负荷曲线是非线性的,而水系统的水泵负荷是线性恒功率的,以满足主机的最大负荷为标准。这样在主机非最大负荷时水泵就必然存在着电能浪费空间。通过变频调速控制使水泵电机的负载曲线符合或接近空调主机的负载曲线。