变频调速技术在工厂应用的节能分析.doc

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1、变频调速技术在工厂应用的节能分析（SavingEnergyAnalysesofVVVF’sApplicationinFactory）李强吴杰王念春(LiQianWuJieWangNianCHun)东南大学电气工程系（210096）(DepartmentofElectricalEngineering,SoutheastUniversity)摘要：简要介绍了变频调速技术的节能原理，以啤酒厂为例，分析了变频调速装置在啤酒厂各工段、车间应用的现状与效果，除了节能效果外，变频调速装置还可改善工艺状况，值得厂家注意。关键词：

2、负载特性变频调速节能工艺[Abstract]Thesaving-energyprincipleofVVVFtechnologyisintroducedbrieflyinthispaper,andanalysestheactualityandeffectsofVVVF’sapplicationinBrewery,besidessaving-energyeffect,VVVFcanimprovetechnologystatusofbeerproduction,thisisgoodforplanttopayattent

3、iontoit.[KeyWords]LoadCharacreristicVVVFEnergy-savingTechnology0前言据有关资料统计，泵类和风机负载的耗电量占全国总发电量的二分之一以上，约占工业总用电量的55%，用于泵类和风机的交流感应电动机是主要的电力负荷。在工业生产过程中为了满足生产工艺过程的各种要求，许多用交流电动机拖动的生产机械需要进行调速运行，通常采用机械调速或电气调速方式。机械调速有机械变速箱、摩擦传动、液压传动、液力传动、液力偶合器等调速装置，电气调速有调压调速、变极调速、滑差调速、转

4、子串电阻调速、串级调速、变频调速等调速装置。与机械调速相比，电气调速以其优良的调速性能、方便的调节手段、较高的电能利用率等特点在生产设备中得到广泛的应用。近十几年来，随着电力电子技术、微电子技术与电力开关器件的发展，交流变频技术从理论到实际逐渐走向成熟。变频调速以其效率高、调速范围大、调速精度高、特性硬、无级调速等优点，在各种交直流调速系统中逐渐占主导地位。在各行各业的工程设计或技术改造中，尤其是节能技术改造中，变频调速技术的应用面正在不断扩大，应用也从简单的节能向改进工艺提高产品质量与产量的综合型方向发展。在设

5、计实施过程中，经常遇到的问题是使用变频调速器是否节约能源，能否满足生产工艺求等。本文通过分析变频调速技术节能与负载特性的关系，具体以啤酒生产厂家为例，阐述节能与工艺的关系，同时给出了一些定量计算值。节能降耗是降低产品成本，提高产品市场竞争能力的重要技术手段。以啤酒生产厂家为例，国内先进水平为70Kwh/吨左右，落后水平在200Kwh/吨左右，相差130Kwh/吨，5万吨啤酒厂一年相差6500000Kwh，直接效益3,250,000元！相差如此之大有多方面的原因，例管理问题，开工不足，非生产用电过多等，但设备落后、

6、技改不力、厂家对新技术与新装置了解不足也是客观存在的问题，正确了解变频调速技术、合理使用变频调速装置可帮助厂家有效解决设备与技改方面的问题，达到节能降耗的目的。0变频调速技术的节能原理与负载关系据统计，全国每年的发电量有一半消耗在电机上，其中绝大部份的电机为结构简单、方便实用、维修量很少的鼠笼式电机，例啤酒厂各种泵的电机、制冷压缩机电机、罐装线上传送带电机等，由于技术上的原因，在二十世纪八十年代前对较大功率的鼠笼式电机（几个KW以上）进行调速控制一直是人们梦想的事，在需要进行调速变换的场合往往采用直流电机或绕线式

7、异步电机，对环境要求较高，并不适用于啤酒厂这种潮湿场所。最近二十年来，随着电力电子器件的发展与自动控制理论的进步，采用变频调速技术的通用型变频调速装置（VVVF）价格大幅下降，在大部分的工厂用变频调速装置对鼠笼式电机进行调速控制已成为现实。并不是在所有情况下用变频调速装置对鼠笼式电机进行调速控制都可以取得很好的节能效果，这与电动机的负载性质有很大关系，通过大量的分析与总结，一般将电动设备负载性质分成三类（表1）：表1电动机负载特性的分类转矩特性M轴功率特性P电动设备举例恒转矩负载M=常数轴功率正比于转速P∝n罗茨

8、风机、压缩机恒功率负载转矩反比于转速M∝n-1轴功率不变P=常数机床、卷绕机离心风机、水泵类负载转矩与转速平方成正比M∝n2轴功率正比于转速3次方P∝n3离心泵、离心风机由于啤酒厂几乎没有恒功率负载，下面讨论另两类负载（恒转矩类与离心风机、水泵类）的节能特性。0.1恒转矩类负载的节能分析为了分析简便，假定电动机的输入功率等于这类装置的轴功率，即不考虑装置效率影响。由于这类