隨著變頻技術(shù)的成熟，變頻器在電氣傳動領(lǐng)域中應(yīng)用越來越廣泛,。其控制方式的多樣性,、完善的電機保護功能以及其特有的優(yōu)點是目前在工控領(lǐng)域其它無可比擬的。
一：改造原理
由流體傳輸設(shè)備水泵和風(fēng)機的工作原理可知：水泵和風(fēng)機的流量與其轉(zhuǎn)速成正比,；水泵和風(fēng)機的壓力（揚程）與其轉(zhuǎn)速的平方成正比,，而水泵和風(fēng)機的軸功率等于流量與壓力的乘積，故水泵和風(fēng)機的軸功率與其轉(zhuǎn)速的三次方成正比（即與電源頻率的三次方成正比）根據(jù)上述原理可知：降低水泵和風(fēng)機的轉(zhuǎn)速,，那么其功率可以下降得更多,。例如:將供電頻率由50Hz降為45Hz，則P45/P50=（45/50）3=0.729,，即P45=0.729P50（P為電機軸功率）,；將供電頻率由50Hz降為40Hz，則P40/P50=（40/50）3=0.512,，即P40=0.512P50（P為電機軸功率）,。
水泵和風(fēng)機消耗功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。即N=KN3 N：為水泵和風(fēng)機消耗功率,；n：為水泵和風(fēng)機運行時的轉(zhuǎn)速,；K為比例系數(shù)。而水泵和風(fēng)機設(shè)計是按工頻運行時設(shè)計的,，但除高速外,，大部分時間流量較小，由于采用了變頻技術(shù)及微機技術(shù)有微機控制,，因此可以使水泵和風(fēng)機運行的轉(zhuǎn)速隨流量的變化而變化,，最終達到節(jié)能的目的。實踐證明,，使用變頻設(shè)備可使水泵和風(fēng)機運行平均轉(zhuǎn)速比工頻轉(zhuǎn)速降低20%，從而大大降低能耗,，節(jié)能率可達20%-40%,。
因水泵和風(fēng)機屬于典型的平方轉(zhuǎn)矩負載類型,，所以其功率（軸功率），轉(zhuǎn)矩（壓力）,，轉(zhuǎn)速滿足以下關(guān)系（相似定理）：
P電=P軸=QH
Q’/Q=N’/N 則Q’=QN’/N
P’/P=（N’/N）3 則P’=P（N’/N）3
異步電機的轉(zhuǎn)速公式 n=60f（1-s）/p
式中：N,、Q、H,、P——水泵和風(fēng)機的額定轉(zhuǎn)速,，流量，軸功率
N’,、Q’,、H’、P’——調(diào)速后水泵和風(fēng)機的額定轉(zhuǎn)速,，流量,，軸功率
在一定范圍滿足生產(chǎn)要求的前提下，可以通過改變轉(zhuǎn)速來靈活的調(diào)節(jié)水壓和流量,，以方便均勻的沖洗工件,，并且不改變工作周期。這種特性表明,，調(diào)節(jié)水泵和風(fēng)機轉(zhuǎn)速,，改變電動機出力，使之始終滿足工藝要求,。
綜上所述：利用變頻技術(shù)改變電機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量和速度的變化用來取代傳統(tǒng)工頻電路的控制,，能取得明顯的節(jié)能效果
二：現(xiàn)場工況和改造方案
現(xiàn)場為其中為一套清洗工件和烘干系統(tǒng)。清洗工作原理是：工件通過鏈條輸送,，以一定的速度進入箱體入口,，箱體兩側(cè)布滿管道噴射龍頭，噴頭在水泵的作用下,，以一定的壓力和流量來清洗工件,。工件不斷的向前推進，經(jīng)過近百米的清洗管道,，最終清洗干凈達到產(chǎn)品要求,，再從箱體出口處送入烘干系統(tǒng)。烘干系統(tǒng)為風(fēng)機,，通過風(fēng)機流量的作用下來烘干工件,，送入下一工作流程。
整個系統(tǒng)中有11臺清洗用水泵電機和12臺風(fēng)機電機,。由工藝要求可知,，每一清洗階段和工件的不同所需清洗壓力和熱風(fēng)流量也不盡相同，先前水泵和風(fēng)機系統(tǒng)的流量與壓力是靠閥門和旁通調(diào)節(jié)來完成,，又由于此系統(tǒng)為開環(huán)循環(huán)水系統(tǒng),，因此,，不可避免地存在較大截流損失和大流量現(xiàn)象，不僅大量浪費電能,，而且還造成清洗效果不佳的情況,。為了解決這些問題，通過調(diào)節(jié)變頻器轉(zhuǎn)速,，使水泵和風(fēng)機隨著負載的變化調(diào)節(jié)水流量并關(guān)閉旁通,，能使節(jié)能效果達到20%。
再因水泵和風(fēng)機采用工頻起動方式,，電機的起動電流均為其額定電流的3～4倍,，在大的電流沖擊下，,，會影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它設(shè)備的運行安全用電,，也使接觸器、電機的使用壽命大大下降,，同時,，起動時的機械沖擊和停泵時水垂現(xiàn)象，容易對機械散件,、軸承,、閥門、管道等造成破壞,，從而增加維修工作量和備品,、備件費用。
采用德力西CDI9000通用型系列變頻器
該產(chǎn)品的主要特點有：
1．空間電壓矢量控制技術(shù),。
2. 轉(zhuǎn)矩自動提升功能,，低頻大轉(zhuǎn)矩輸出。
3. 載波頻率可調(diào),，靜音運行,。
4. 控制方式多樣化，通用性強,，多段速和程序運行功能,。
5. 內(nèi)置剎車單元，快速停車,。
6. 內(nèi)置PID調(diào)節(jié)功能,，閉環(huán)控制簡單。
7. 內(nèi)置RS-485接口,，可計算機聯(lián)網(wǎng)控制,，也可以與DCS組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。
8. 具有時間累計功能,，可以顯示單次通電運行時間,，累計運行時間,。
9. 32位電機控制專用微處理器，頻率解析度高達0.01HZ,。
根據(jù)現(xiàn)場工況分析，需每臺電機加裝一臺變頻器,，通過調(diào)節(jié)變頻器面板上的旋鈕來控制電機轉(zhuǎn)速,，輸出工藝所需要的流量和壓力，提高產(chǎn)品質(zhì)量,，達到節(jié)能效果,。
三：系統(tǒng)改造后的性能：
（1）關(guān)掉旁路閥們，采用變頻器控制,，在滿足使用要求的前提下達到了最大限度的節(jié)能（20%）,。下圖繪出了閥門控制調(diào)節(jié)和變頻調(diào)速控制兩種狀態(tài)的水泵和風(fēng)機功率消耗——流量關(guān)系曲線。
上圖顯示了變頻器控制和閥門控制水泵和風(fēng)機所消耗的不同功率,，從上圖總我們可以清楚的看出在水泵和風(fēng)機流量為額定的60％時,，變頻器控制與閥門控制相比，功率下降了60％,；所以水泵和風(fēng)機僅僅依靠閥門控制是遠遠不夠的,，進行變頻器控制的節(jié)能改造是十分必要的。
對于水泵和風(fēng)機來說,，流量Q與轉(zhuǎn)速N成正比,，揚程H與轉(zhuǎn)速N的二次方成正比，而軸功率與P與轉(zhuǎn)速N的三次方成正比,，下表列出了它們之間的關(guān)系變化：
從上表中可見用變頻調(diào)速的方法來減少水泵和風(fēng)機流量進行節(jié)能改造的經(jīng)濟效益是十分顯著的,，當所需流量減少，水泵和風(fēng)機轉(zhuǎn)速降低時,，其電動機的所需功率按轉(zhuǎn)速的三次方下降,；
當水泵和風(fēng)機轉(zhuǎn)速下降到額定轉(zhuǎn)速的10%即F=45Hz時，其電動機軸功率下降了27.1%,，水泵和風(fēng)機節(jié)電率為27.1％,；
當水泵和風(fēng)機轉(zhuǎn)速下降到額定轉(zhuǎn)速的20%即F=40Hz時，其電動機軸功率下降了48.8%,，水泵和風(fēng)機節(jié)電率為48.8％,；
當水泵和風(fēng)機轉(zhuǎn)速下降到額定轉(zhuǎn)速的30%即F=35Hz時，其電動機軸功率下降了65.7%,，水泵和風(fēng)機節(jié)電率為65.7％,；
當水泵和風(fēng)機轉(zhuǎn)速下降到額定轉(zhuǎn)速的60%即F=30Hz時，其電動機軸功率下降了78.4%,，水泵和風(fēng)機節(jié)電率為78.4% ,；
水泵和風(fēng)機節(jié)電率的計算：
計算公式：冷凍和冷卻水泵和風(fēng)機節(jié)電率=[1－（變頻器運行頻率÷50Hz）3]×100%
例如：水泵和風(fēng)機轉(zhuǎn)速降低10％,，即變頻器運行頻率＝45Hz
水泵和風(fēng)機節(jié)電率＝[1－（45Hz÷50Hz）3]×100%＝27.1％
整個系統(tǒng)總功率為141.5KW，如每天工作8小時,，電費按每度0.70元計算,，負載系數(shù)為0.75，那么每年的可節(jié)約電費支出：
141.5×8×365×0.7×0.75×27.1％=58785元
?。?）由于降速運行和軟啟運,，減少了振動、噪音和磨損,，延長了設(shè)備維修周期和使用壽命,，提高了設(shè)備的MTBF（平均故障維修時間）值，并減少了對電網(wǎng)沖擊,，提高了系統(tǒng)的可靠性,。
（3）系統(tǒng)具有各種保護措施,，使系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)率和安全可靠性大大提高,。
德力西變頻器公司除為用戶提供高質(zhì)量的產(chǎn)品外，并且提供相關(guān)系統(tǒng)集成,、安裝指導(dǎo),、調(diào)試和售后服務(wù)。我們的產(chǎn)品已經(jīng)在全國各行各業(yè)有普遍的應(yīng)用,，下面是我公司產(chǎn)品在相關(guān)行業(yè)的業(yè)績：
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