高压变频器在风机节能上的应用

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1、机电技术2011年2月高压变频器在风机节能上的应用翁瑞森(福建省南纸股份有限公司设计室，福建南平350000)摘要：介绍高压变频调速技术的作用、节能原理及高压变频器结构和特点；并用实际设计的节电改造案例，详细比较改造前后的节电计算，阐明了利用变频调速技术进行节能应用具有广阔的前景。关键词：变频调速技术；高压变频器；风机中图分类号：TN773TM92l5l文献标识码：A文章编号：1672-4801(20l1)0l一086一o3在大量的工业设备中，我国仍采用交流电动降低时，其轴端所需的电功率则大大降低，如转机恒速传动方案运行，例如风机最主要的调节手速降低1／2时，则轴端所需的电功率则降低1／

2、8，段靠调节风门、挡板开度的大小来调整控制对象，这也是为什么变频调速在节电应用上十分显著的不论生产的需求大小，风机都是全速运行，不能原因。随工况的改变进行相应的调节，白白浪费了大量1．2高压变频器的技术特点的能量。近年来，我国年工业生产总值不断提高，高压变频器国内多数采用变频器串联的方式但是能耗比却居高不下，工业设备的高能耗比己实现高压变频控制，为多电压源叠加型。其结构成为制约我国经济发展的瓶颈，因此利用变频调是：6kV(或10kV)输入，经变压器降压、移相得速技术进行风机电动机的降耗增效工作就显得极到中压，再经过二极管实现多脉冲整流、稳压，再经IGBT逆变、电压叠加得到6．3kV(或1

3、0kV)为重要。高压交流电源，实现变频控制目的。高压变频器1变频调速原理采用交一直一交方式，主电路开关元件为IGBT。变频器采用功率单元串联，叠波升压，充分利用1．1变频调速技术及节能原理低压变频器的成熟技术，因而具有很高的可靠性。变频调速节能原理：变频调速是通过改变输入1．3高压变频器的拓扑结构图到交流电动机的电源频率，从而达到调节交流电机图l为高压变频器的拓扑结构图。转速的目的。根据流体力学的基本定律可知：风机6kV系列：由l5个或是l8个功率单元构成，或水泵类的设备均属平方转矩负载，其转速Ⅳ与每5个或是6个功率单元串联成一相，三相Y接。流量Q10kV系列：由27个功率模块组成，每9

4、个、扬程以及轴功率P具有以下关系：功率模块串联成一相，三相Y接。：盟f11Q2Ⅳ2一：fⅣ21(一2)鲁=(式中，、H、分别为风机(或水泵)在Ⅳl转速时的流量、扬程、轴功率；Q、H：、P2分别为风机(或水泵)在Ⅳ2转速时的流量、扬程、轴功率。由公式(1)～(3)得知：风机(或水泵)类设备流量与转速成正比、扬程与转速平方成正比、轴功率与转速三次方成正比。当风机(或水泵)的转速图l高压变频器的拓扑结构图作者简介：翁瑞森(1965一)，男，工程师，主要从事工厂供配电系统设计和工业设备节能设计。第1期翁瑞森：高压变频器在风机节能上的应用2高压变频器的节能应用(3)拌l送风机工频总功耗年总耗电量本

5、应用采用高压变频器对送风机进行改造，C=Cal+Cd2=620638+712509=1333147kW’h以下用l送风机为例计算其节能效果。计算结果表明，l送风机采用工频运行时，2．1}fl送风机设备主要参数每年耗电量约为133．31万度电。l送风机参数如表l所示；配套电机参数如2_3变频状态下的年耗电计算表2所示；送风机运行参数统计如表3所示；单位电价为0．45元W‘h。根据流体力学公式，风压和电机轴功率P表11送风机主要参数之间关系为：额定流量／(m3／h)额定压力P／Pa墨：『，堕]／l．1690006490所以，=(6)(1)撑1送风机重载时变频功耗将只值260kW、H1值370

6、0Pa、H2值6490Pa、代入公式(6)可得变频情况下的电机功耗：260×fI64901J‘84．49kW运行时间q风压Pa流，／A年士。工一l作1，E时H、⋯l间1日l／』⋯hn根据=××r／，得送风机重载时变频器／功耗二_L一=103l=—．54kWfxd式中，一变频器效率，％；一电机效率，％。2．2工频状态下的年耗电计算送风机重载时累计年耗电量送风机工频功耗：=√3×U×Ixcos(4)Cb1=T×l=4015×103．54=415713kW‘h式中，～电动机功率，kW；(2)l送风机轻载时变频功耗～电动机输入电压，kV；将值260kW、H】值3200Pa、2值6490，一电动机

7、输入电流，A；Pa、代入公式(6)可得变频情况下的电机功耗cos一功率因子。累计年耗电量：=T×(5)：260×fI6490]J63．20kW式中，C一年耗电量值，kW·h；送风机轻载时变频功耗一年运行时间，h。(1)1送风机重载时工频功耗2：—二_L一=77．45kWl=1．732×6×17．5×0．85=154．58kWflbxrld累计年耗电量送风机轻载时累计年耗电量2=T×2=4745×77．45=367500kW‘hCa1