淺析電機變頻節能技術與應用

李福永

摘 要：隨著工業的發展，電機的應用越來越多。我國電機耗電占工業耗能的60%～70%，而發達國家只占工業耗能45%左右。因此電機節能成為工業節能中最為關鍵的項目，在國家指定的十大重點節能工程中，電機系統節能工程是其中重要的一項。對冶金行業而言，隨著產量和產品種類的增加，用電負荷不斷攀升。電費開支通常為企業的第三項或第四項最大的成本支出，降低電力消耗，減少電費支出，進而降低成本增強企業競爭力。

關鍵詞：電機變頻節能原理；調研分析；節能計算

引言：

電機變頻節能主要應用在風機、水泵等平滑負載，以中、低壓變頻器作為媒介和手段，不僅可有效解決新型電機在設計過程中考慮安全系數產生的電機容量冗余問題，而且還可以解決負載輸出負荷變化時采用機械控制方式造成的能源浪費，在精確控制、電機保護、設備啟動、投資收益、延長電機使用壽命、降低設備維護成本、提高系統效率等方面都具有巨大優勢。

本鋼北營公司經過多年的理論考證和現場調研，發現有大量電機有變頻節能的潛力，通過前期在煉鐵燒結除塵風機、常壓水泵、煉鋼輔原料除塵風機、脫硫風機、軋鋼濁環水泵、發電鍋爐引風機、增壓水泵、焦化脫酚風機等19臺中、低壓電機的成功應用，節能效果顯著，平均節電率達到了45%以上，為公司節能降耗做出了一定貢獻。

1.風機、水泵電機變頻節能的原理

2.調研分析（以煉鋼轉爐一次除塵風機為例）

2.1 轉爐一次除塵風機運行工況

目前煉鋼廠二區共4臺同型號的轉爐一次除塵風機，風機名稱為0#-3#除塵風機，1#、2#、3#風機分別對應1#、2#、3#轉爐風道，0#為1#、2#、3#風機的備用風機，可通過調整閥門的開閉使其分別替代1#、2#或3#風機供風。4臺風機由4臺10kV電機驅動，電機參數一致，均為軸瓦油膜電機，通過液力耦合器調節轉速，液耦與電機間布有油管實現電機潤滑。風機入口閥門開度約80%，無出口閥門，設備年運行330天以上，每天電機日耗電量約3.5萬kWh。調研時1#風機檢修停機，0#、2#、3#風機以40分鐘為周期工頻運行，其中30分鐘運行在高速檔，轉速約1350rpm，運行電流120A，此時風機入口壓力在-17kpa和-19kpa之間，出口壓力約3.0kpa；10分鐘運行在低速檔，轉速約300rpm，運行電流40A，風機入口壓力在-1kpa和-2kpa之間，出口壓力約0.5kpa，高、低速檔的切換過程約4分鐘。當選擇手動模式時，操作人員根據調度通知，選擇高速或低速檔位，PLC輸出相應4mA-20mA信號至液力耦合器；當選擇自動模式時，液力耦合器根據轉爐出鋼信號自動調節液耦轉速。目前1#風機可實現自動調速，其余3臺風機均手動調速。

2.2 節能分析

3.結論

1）通過調研分析，電機變頻節能適用于負荷變化大、存在“大馬拉小車”的風機、水泵等平滑負載。

2）電機變頻節能改造控制技術先進而且可靠，是實現節能減排的有效途徑；是企業利用現有裝備內部挖潛的較好手段，而且投資少、改造量和影響都較小。

參考文獻：

[1] 流體力學泵與風機，中國建筑工業出版社

[2] 通用變頻器應用技術，福建科學技術出版社