變頻調速技術及其應用技術

      流量∝轉速，壓力∝轉速^2，軸功率∝轉速^3，若轉速下降20%，則功率下降到51.2% ；若轉速下降50%，則軸功率下降到12.5% ，即使考慮調速裝置本身的損耗等因素，節電也是相當可觀的。

      為此，許多行業、如鋼鐵、有色、石油、石化、化工、紡織、機械、電力、建材、醫藥、煤炭、造紙、卷煙、酒店、自來水等行業都在許多設備中采用交流電機變頻調速技術，產生節電及增產的效果，下面舉幾個例子：

      實例 1、空調類負載

      家庭用空調只有0.5HP、1HP、2HP、3HP等，而工廠和賓館的空調容量要大的多，節電明顯。

      
      實例 2、泵類負載

      泵類負載，量大面廣，包括水泵、油泵、化工泵、泥漿泵、沙泵等，有低壓中小容量，也有高壓大容量。

      某煉油廠從1990年開始先后在蒸餾、裂解、加氫、糠醛、酮笨等20多條生產線上使用161臺變頻調速裝置。變頻器總功率達8091KW。1990年10月至1992年2月對其中30臺泵進行測試，在同等工藝下，采用調節閥控制耗電999.9KW，而采用變頻調速電耗為396.7KW，節電603.2KW,節電率60.3%。采用變頻控制時，電機和泵的轉數下降，軸承等機械部件磨損減低，泵端密封系統不易損壞，電機故障率降低，維修工作量大為減少。94年后，該廠又采用了14套6KV大容量變頻裝置，節電40%到70%。1995年11月14日《中國石化報》第一版“煉油節能居同行前面”文章稱“僅通過變頻調速技術一年就節電2000萬千瓦時”。

      實例 3、電梯高架游覽車類負載

      由于電梯是載人工具，要求拖動系統可靠，又要頻繁的加減速和正反轉，電梯動態特性和可靠性的提高，便增加了電梯乘坐的安全感、舒適感和效率。過去電梯調速直流居多，近幾年逐漸轉為交流電機變頻調速，無論是日本，還是德國。

      許多人坐過世界之窗的單軌高架游覽車，該車行駛中頻繁起動、停車、上坡、下坡，并要求起停平穩，車速恒定。由于是載人車，運行必須安全可靠，常年日曬雨淋，環境惡劣。以往要求調速性能高的傳動裝置，多采用帶測速反饋的矢量控制系統，價格較高。為了降低價格，并維修方便，我們采用了通用型變頻器轉矩矢量控制方式，成功解決了起動 /加速、停車/減速、恒速/變速行駛等，并防止了“下滑”、“沖站”現象的產生，達到了安全可靠，用戶非常滿意。
      案例 4、攪拌機類負載

      化工、醫藥行業攪拌機非常之多，采用變頻調速取代其他調速方式，好處特多。

      某制藥廠氫化發酵崗位共有 8臺6.5噸發酵罐，電機功率為18.5KW，原為齒輪調速，如遇攪拌速度變化需拆卸三角皮帶，既笨重又不安全。改用變頻調速后，年節電8.6萬KW，發酵過程明顯好轉，提高了產品質量，減少了維修，僅減少三角帶費用就節省3萬元，減少了工人勞動強度，有益于工廠，有益于工人。
      實例 5 、注塑機類負載

      注塑機是塑料加工成型的關鍵設備，數量多，耗電大。過去的節電方式多為通過△型轉換 Y 型（星型）來節電的，效果一般。采用變頻器調速不改變注塑機原來的結構，控制油泵幾個過程的壓力或流量（如鎖模、合模、射膠、保壓、脫模、退模等），可節電20%～52%，較好的取代過去的比例閥節流調速方式，大幅度降低能耗，珠三角的不少注塑廠都進行了變頻改造。改造注塑機時，要注意合模加速，否則產量降低；注意輸入端和輸出端的諧波干擾。

      實例 6 、污水處理等環保類負載

      環境保護越來越被重視，它關系到人類賴以生存的環境，連申奧也有環境指標。于是乎清潔能源、綠色城市均出現了。變頻調速可用在三個方面的環保類負載。一是工業污水處理，二是垃圾電廠，三是工業排煙、排氣、除塵的控制。如煉油廠，改用曝氣機污水處理的攪拌設備，采用籠式電機變頻調速后，提高產品可靠性，節電40%以上，同時提高了活性污泥微生物群的壽命，提高了污水處理的效果。再如垃圾電廠在工藝中選用52臺變頻器?？梢娮冾l調速已成為環境保護的主要設備。中國石化總公司制定一個熄滅火炬（主要指大煉油廠的可燒氣體）計劃，即是把可燃氣體輸送到用變頻調速的壓縮機柜回收。

      實例7、音樂噴泉類負載

      非常招攬游人的音樂噴泉，其水的高低和量的大小是靠變頻控制的。亞洲噴水最高的音樂噴泉和規模很大的音樂噴泉均屬于此，即節電又效果頗佳，在施工音樂噴泉時，要注意變頻器諧波對控制系統的干擾。

      實例 8、卷煙機類負載

      卷煙行業過去進口的卷煙機，不論莫林8、還是莫林10，均非無級調速。因而，在卷煙行業主要是解決無級調速和可靠性問題，技術簡單，變頻器用法簡單，收效極大。

      某卷煙廠十九臺進口的格蘭特4卷接包裝聯合機組采用變頻調速后，日增產香煙200 箱，200箱香煙的利稅相當19臺變頻器的價格，即一天收回投資。因而，卷煙機改造迅速，受益很大?，F在國產的煙機大部分都裝備了變頻調速功能。

      實例 9 、大型窯爐煅燒類負載

      冶金、建材、燒堿等大型工業轉窯（轉爐）以前大部分采用直流、整流子電機、滑差電機、串極調速。由于這些調速方式或有滑環、或效率低，近年來，不少單位采用交流變頻控制，效果很好。

      冶煉廠鋅浸出渣揮發回轉窯是回收鋅的主體設備，共有三臺。窯外徑2.8米，長44 米，原用正流子電機和滑差電機拖動，故障多，經常跳閘，維修量極大。由于現場環境惡劣，導電塵埃多，電機火花不斷。刷握、碳刷更換不斷，90年小修56 次，更換碳刷1670只，刷握647只，嚴重的影響了生產。91年6月該廠完成了回轉窯的變頻調速改造。運行平穩、可靠、操作簡單，沒有發生因電機拖動故障而影響生產。年節電12萬度，超產117.82萬元。唐山堿廠輕灰煅燒爐是純堿生產關鍵設備，直徑3.6米，爐身長30米，總重266 噸，采用 220KW變頻器拖動，低頻啟動好，旋轉穩定，可靠性高，提高了產品質量，使該煅燒爐的生產進入全國先進行列。

      實例 10 、吊車、翻斗車類負載

      吊車、翻斗車等負載轉矩大且要平穩，正反頻繁且要可靠。變頻裝置控制吊車、翻斗車滿足這些要求。

      石化廠酮苯車間為三臺過濾器的安裝而設置一臺20噸橋式起重機，工藝要求防爆，采用防爆籠型電機。原生產的吊車主鉤、輔鉤、大車、小車無調速功能，不能定位。力矩小，吊起物體下滑，無法吊裝19噸重的過濾器機座，使該車間晚開工一年多，損失千萬元。91年7月采用變頻調速加制動功能，使主鉤、輔鉤、大車、小車五臺電機由一臺變頻器控制，效果很好。過載試驗吊起22噸，很快把3臺各重40噸的過濾機安裝在10米高二層平臺的機位上。

      碼頭港機、車站龍門吊、貨場堆取料機等都可以采用變頻調速裝置，以達到可靠、平穩、節電、少維修的目的。

      變頻調速裝置，除節電顯著外，還是某些生產工藝中必需的設備。

      實例 11 、轉爐類負載

      轉爐類負載，用交流變頻代替直流機組簡單可靠，運行穩定。

      1994年5月1日，某鋼鐵公司煉鋼廠三套20噸轉爐直流拖動系統全部處于故障狀態。擬尋找一個“又快又好”的恢復生產的調速方式，請來了我國電氣轉動專家劉宗富教授。在劉教授的建議下，由該公司經理定案，20噸轉爐傾動和氧槍升降采用交流變頻調速拖動。從供貨到安裝、調試、經過13 天，三臺轉爐全部正常投入生產。這是我國20噸轉爐傾動和氧槍升降第一次采用變頻調速。經過多年的生產應用，該系統運行穩定可靠，技術指標完全滿足工藝要求。轉爐、氧槍主傳動系統引起的熱停工減少90%以上，年增產1.5萬噸鋼，節電22萬度，直接經濟效益231萬元。為鋼廠以后穩定的生產打下堅實的基礎。

      實例 12 、特種電源類負載

       許多電源，如實驗電源，飛機拖動電源（400HZ）都可用變頻裝置來完成，好處是投資少、見效快、體積小、操作簡單。

      粘膠纖維行業紡絲設備多數是高速電機，眾多的紡綻電機為150HZ/160V 。長期以來，國內粘膠行業一直使用電動——發電機組中頻電源供電，稱動變頻。由于這種方法弊病太多，而逐步采用交流變頻電源供電，稱靜變頻。X化纖廠是我國粘膠行業最早自行應用靜變頻的廠家，八臺160KW 變頻器分二組供電（每組一臺備用）。自1992 年12月生產以來，比動變頻有明顯的優勢。

      A.可靠。運行多年，未發生故障跳閘。

      B.運行穩定，電壓、頻率波動極小。

      C 調頻方便，為工廠生產不同捻度的絲餅創造了條件。

      D.噪音小，改善了操作人員的環境。

      E.提高了產品質量。該廠一期工程（采用動變頻供電），粘膠長絲合格率僅55.1% ，一等品合格率為零，二等品合格率為20%，而二期工程（采用靜變頻供電）平均合格率98.12%，一等品合格率88.7%。

      F.增加了產量。一期工程設計能力2000 噸/年，試生產半年，產量僅65.53噸，而二期工程設計能力1000噸/年，試生產半年，生產長絲685.25噸，大大超過設計能力。

      G.節電13%。

      由于靜變頻為粘膠行業帶來極大的好處，不少企業，如化纖廠均采用了靜變頻技術。

      變頻調速除節電外，還有增產、降耗、優質的效果。由于它具有體積小、重量輕、精度高、通用性強、工藝先進、功能豐富、保護齊全、可靠性高、操作簡便等優點，深受使用人員歡迎，變頻調速確是節能、降耗、優質、高產的理想設備，是邁入21世紀的首要的傳動技術，利國利民。