變頻器在風機中的應用略談
論文導讀：在發(fā)電廠、制糖廠、中央空調、煉鋼廠、水泥制造、化纖等行業(yè)中都用到風機。首先要提高變頻器自身的抗干擾能力，但由于受裝置成本限制，在外部采取噪聲抑制措施，消除干擾源顯得更合理、更必要。
關鍵詞：變頻器，風機，應用
一、概 述
通常工業(yè)鍋爐上的鼓風、引風機，給水泵都是電機以定速運轉，再通過改變風機入口的檔板開度來調節(jié)風量；通過改變水泵出口管路上的調節(jié)閥開度來調節(jié)給水量。而風機和水泵的最大特點是負載轉矩與轉速的平方成正比，而軸功率與轉速的立方成正比，因此如將電機的定速運轉改為根據(jù)需要的流量來調節(jié)電機的轉速就可節(jié)約大量的電能。
在發(fā)電廠、制糖廠、中央空調、煉鋼廠、水泥制造、化纖等行業(yè)中都用到風機。在沒有調速控制之前，一般采用降壓起動，并且正常運行后，電動機全速運行，而風量的大小則通過風門來調節(jié)。一般情況下，風門的開度為50%～80%，電機只能是滿負荷運行，電動機的工作效率很低，造成很大浪費。
二、變頻器調速的特點及節(jié)能分析
怎樣能根據(jù)工況而直接控制風量的大小而滿足工況的要求呢？變頻器的出現(xiàn)很好的解決了這個問題。變頻器是無級調速的，用變頻器改造風機，具有以下特點：
1. 起動停止平衡，無級調速，調速范圍大。
2. 工作可靠，能長期穩(wěn)定運行。
3. 操作簡便，維護量小。
4. 輸出特性可滿足風機性能要求。
5. 節(jié)能效果顯著。
根據(jù)離心泵的特性，風機的流量變化與轉速成正比，壓力變化與轉速成正比，而功率變化與轉速變化立方成正比。因此，當風機轉速降低時，風量減少。電機功率成立方比下降。
三、改造方案
從以上運行情況分析：要提高電動機的工作效率、節(jié)約電能，可在風機電動機上裝上調速裝置。根據(jù)工作的情況調節(jié)調速器裝置的速度可以滿足工作狀況的要求。另外，用變頻器對風機進行改造不必對原系統(tǒng)進行大改動。因此，變頻器在風機改造方面得到廣泛的應用，在變頻改造的過程中，當我們需要時，讓電動機高速運行以達到我們的要求。當不在工作時、低負荷運行時，使電動機低速運轉節(jié)約電能。同時，可根據(jù)我們的需要而調節(jié)變頻器，以滿足我們的工作要求。
其中，鼓風機、引風機、爐排機變頻器受燃燒控制系統(tǒng)的控制，給水泵變頻器受汽包水位的控制�？刂破鞯妮敵鲂盘枌⒖刂葡嚓P的變頻器輸出頻率，以達到穩(wěn)定工況及提高鍋爐熱效率和節(jié)能之目的。對于給水泵變頻器加減速時間的設定，應在保證供水的前提下，盡量設定長一點，這樣對工藝管道有利，因為這可以克服水泵加速過快的“水錘效應”和減速過快時的“空化現(xiàn)象”。
通過對變頻器在工業(yè)鍋爐上的應用進行總結，具有以下優(yōu)點：
1、節(jié)電降耗效果顯著，操作簡便，調節(jié)平衡，尤其與微機控制相聯(lián)更體現(xiàn)了優(yōu)越性，深受司爐工的歡迎。
2、平滑啟動及轉機轉速下降，機械磨損減小，故障率下降，減少了停機、停爐對生產(chǎn)的影響。
3、檔板和調節(jié)閥的機械磨損、卡死等故障不復存在了。
四、變頻器在使用中遇到問題及防范措施
為防患于未然，事先要對經(jīng)常發(fā)生的故障原因進行認真分析。首先要提高變頻器自身的抗干擾能力，但由于受裝置成本限制，在外部采取噪聲抑制措施，消除干擾源顯得更合理、更必要。另外安裝環(huán)境, 電源異常, 雷擊、感應雷電, 電源高次諧波對變頻器的正常運行也有很大影響。
1、安裝環(huán)境
變頻器屬于電子器件裝置，在其規(guī)格書中有詳細安裝使用環(huán)境的要求。在特殊情況下，若確實無法滿足這些要求，必須盡量采用相應抑制措施：
�、僬駝邮菍﹄娮悠骷斐蓹C械損傷的主要原因，對于振動沖擊較大的場合應采用橡膠等避振措施。
②潮濕、腐蝕性氣體及塵埃等將造成電子器件生銹、 接觸不良、絕緣降低而形成短路。作為防范措施，應對控制板進行防腐防塵處理，并采用封閉式結構。
�、蹨囟仁怯绊戨娮悠骷䦃勖翱煽啃缘闹匾蛩亍Ｌ貏e是半導體器件，應根據(jù)裝置要求的環(huán)境條件安裝空調或避免日光直射。
除上述三點外，定期檢查變頻器的空氣濾清器及冷卻風扇也是非常必要的。對于特殊的高寒場合，為防止微處理器因溫度過低不能正常工作，應采取設置空間加熱器等必要措施。
2、 電源異常
常表現(xiàn)為各種形式，但大致分以下三種，即缺相、低電壓、停電，有時也出現(xiàn)它們的混和形式。測速電機的檢測來防止在加速中的過電流；對于要求必須量需運行的設備，要對變頻器加裝自動切換不停電電源裝置。
3、 雷擊、感應雷電
雷擊或感應雷擊形成的沖擊電壓有時也能造成變頻器的損壞。為防止因沖擊電壓造成過電壓損壞，通常需要在變頻器的輸入端加壓敏電阻等吸收器件，保證輸入電壓不高于變頻器主回路期間所允許的最大電壓。當使用真空斷路器時，應盡量采用沖擊形成追加RC浪涌吸收器。若變壓器一次側有真空斷路器，因在控制時序上保證真空斷路器動作前先將變頻器斷開。
4、電源高次諧波
由于目前的變頻器幾乎都采用PWM控制方式，這樣的脈沖調制形式使得變頻器運行時在電源側產(chǎn)生高次諧波電流，并造成電壓波形畸變，對電源系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重影響，通常采用以下處理措施：采用專用變壓器對變頻器供電，與其它供電系統(tǒng)分離；在變頻器輸入側加裝濾波電抗器或多種整流橋回路，降低高次諧波分量，對于有進相電容器的場合因高次諧波電流將電容電流增加造成發(fā)熱嚴重，必須在電容前串接電抗器，以減小諧波分量，對電抗器的電感應合理分析計算，避免形成LC振蕩。
5、振動、噪聲
振動通常是由于電機的脈動轉矩及機械系統(tǒng)的共振引起的，特別是當脈動轉矩與機械共振電恰好一致時更為嚴重。噪聲通常分為變頻裝置噪聲和電動機噪聲，對于不同的安裝場所應采取不同的處理措施：變頻器在調試過程中，在保證控制精度的前提下，應盡量減小脈沖轉矩成分；調試確認機械共振點，利用變頻器的頻率屏蔽功能，使這些共振點排除在運行范圍之外；由于變頻器噪聲主要有冷卻風扇機電抗器產(chǎn)生，因選用低噪聲器件；在電動機與變頻器之間合理設置交流電抗器，減小因PWM調制方式造成的高次諧波。
6、高頻開關形成尖峰電壓對電機絕緣不利
在變頻器的輸出電壓中，含有高頻尖峰浪用電壓。這些高次諧波沖擊電壓將會降低電動機繞組的絕緣強度，尤其以PWM控制型變頻器更為明顯，應采取以下措施：盡量縮短變頻器到電機的配線距離；采用阻斷二極管的浪涌電壓吸收裝置，對變頻器輸出電壓進行處理。
四、改造效果
1、160KW為例
改造前實測平均數(shù)據(jù)
U=380V I=290A cosΦ=0.79
P=1.732UIcosΦ
=1.732×380×290×0.79
=150.7KW
改造前每年耗電量（全年運行300天計）
150.7KW×24×300=1085040度
2、改造后實測平均數(shù)據(jù)
U=380V I=200A cosΦ=1
P=1.732×380×200×1=131.6KW
改造后每年耗電量（全年運行300天計）
131.6KW×24×300=947520度
3、每年節(jié)省的電量：
1085040-947520=137520度
節(jié)電率：137520÷1085040=12.6%
每年節(jié)約電費（按0.5元/度計）：
137520×0.5=68760元
五、總結
對風機改造表明：
1. 采用交流變頻器對風機進行節(jié)能改造具有結構簡單、改造方便、節(jié)能效果明顯、投資回收期短的特點。
2. 使用變頻器后，風機可軟起軟停、減少設備機械沖擊、延長設備使用壽命、降低設備的維修費用。
3. 變頻調速技術先進、成熟，提高了設備的技術含量。
