關于工業節能減排工程中變頻技術的應用探討

王豫

摘要：雖然近年來我國工業領域始終保持著較高的發展速度，但是我們應在良好形勢下，發現其中的問題，能耗問題始終是困擾我國工業發展的一項重要因素。如何能夠實現節能減排是我們當前工作中的重點和難點。

關鍵詞：節能減排 變頻技術 原理 應用

前言

隨著我國工業領域的高速發展，能耗總量也在不斷上漲，但是我國的節能減排工作卻并未落到實處，為了適應社會的發展我們必須大規模推廣、利用節能減排技術，特別是要加大變頻技術的應用，使石油、化工、鋼鐵、煤炭、建筑以及紡織等行業的能耗逐步下降，實現我國可持續發展的最終目標。

一、變頻技術的基本原理

根據負載轉速的變化，進行變頻調速運行，并通過改變電流頻率的方式實現調節電壓的目標，最終保證電機運行工況的合理性。如果能夠在不同轉速下，均保證電機的運行效率，這樣不僅能夠改善啟動性能，還能夠降低能耗，保證負載設備以及電機免受瞬時啟動的影響，提高負載設備和電機的工作精度，延長使用壽命。通過多年的實際使用，變頻技術在泵類以及風機等領域的應用，已經實現了非常顯著的節能效果，普遍節電在50%左右。

我國在電機選型的設計工作中，電機功率選型大多留有一定的裕量，但是在生產過程中，絕大多數的設備都不是滿載或者存在運行峰谷時間，如果運行方式為交流電機恒速轉動，不僅使用效率極低，還會造成非常嚴重的能源浪費。變頻技術主要通過改變到交流電機的輸入電源功率，從而實現調整交流電機轉速，提高效率的目的。下圖為變頻裝置的原理圖：

二、變頻技術在工業節能工程中的應用

由于變頻技術能夠改善生產工藝流程、節約能源、改善運行環境、提高產品質量，因此現階段變頻技術的應用頻率非常高，已經成為了一種重要的節能減排措施。因此說，使用了變頻技術的變頻器以高功率因素、高效率、起制動性能優良量、優異的調速性能受到了用戶的廣泛好評，已經在各個領域中發揮了重要的作用。

1.軟啟動功能

電機硬啟動會直接啟動電流，但是啟動電流大多為電機額定電流的3-5倍，突然增加的電流不僅會增加電機的設計、生產難度，還會導致輸配電設施、電網系統容量受到嚴重沖擊，此外，還會對閥門以及擋板等設備產生極大的損害。通過變頻技術的應用就可以改變交流電機供電的幅值與頻率，從而實現電機運動磁場周期的改變，最終實現平穩控制電機轉速的最終目標。通過變頻技術的應用電機啟動電流就會從零開始逐步增加，最高也不會超過額定電流，這樣不僅延長了設備的使用壽命，還能夠減輕對供電容量的要求以及對電網的沖擊。

2.優化電機運行

在一些企業的中央空調、風機等系統中，傳統的供水方式是采用高位水箱、氣壓罐以及水塔來實現的，因此出水口的水壓就會受到儲水量、水箱高度等的影響，時刻在發生變化，我們很難做到24小時恒壓。此外泵類、風機等設備的傳統調速方法是依靠調節閥門、出入口的開度來進行風量、給水量的調節，因此在輸入功率過大時，會有很多的能量消耗在閥門、擋板的截流過程中，造成極大的浪費。這個情況舉個具體例子就像是要生產1t型鋼，卻使用了10t的原材料，造成了大量人力和物力的浪費。例如：現階段人們已經將PLC、單片機、PID調節器以及變頻器等組合成了一個控制系統，繼而實現節水泵輸出流量的調節，減少無謂的能耗。人們只需要設定泵站總管的出水壓力，并對實際值與設定值進行比較，差值在經過處理運算后，系統就會自動發出指令，控制水泵電機的轉速以及投運臺數，繼而實現控制給水總管壓力的目的。與通過調解法來控制水壓方式相比，這種方法大幅度降低了管道阻力，減少了截流損失的效能，并且不需要人工進行操作，節能降耗的同時降低了勞動強度。

此外，在風機、中央空調系統中，變頻技術也得到了廣泛的應用，由于中央空調的裕量在20%左右，因此其不僅能耗高，而且也存在較大的節能潛力。由于變頻器能夠對中央空調的各個設備進行有效的調速節能控制，因此可以避免過大壓力以及過大流量的產生，能夠保證系統長時間的安全、平穩運行，可以實現節電50%的目標。

在我國的長江隧道建設過程中，為了保證長達8.9km內徑13.7m的隧道內通風良好，因此需要使用變頻技術，采用了德力西變頻器，可以根據風量的大小自動對電機轉速進行調節，不僅實現了風量的精準調節，還優化了電氣設施的使用，節電效果達到了40%。并且由于該變頻器具有保護功能，因也大幅度延長了系統的使用壽命。

三、結論

綜上所述，隨著我國能源緊缺現狀的不斷加劇，我們必須在各個領域加大節能減排工作的實施力度，特別是我國工業領域一直是能源大戶，因此說節能減排工作勢在必行。變頻技術的應用已經在很多行業中起到了良好的節電效果（例如：石化、鋼鐵、建筑等），因此我們要加大推廣力度，使其更好地為我國的可持續發展服務。在應用變頻技術的過程中，我們也不能盲目使用，要有針對性的開展使用。我國的變頻技術起步比較晚，雖然借鑒了西方發達國家的先進技術，在一定程度上實現了趕超，但是我們仍舊需要加大技術研發力度，促進我國的變頻技術不斷向前發展。