淺談變頻器節能技術的應用及管理對策

鐘盛龍

一、節能原理

（一）變頻節能

當使用變頻調速時，如果流量要求減小，通過降低泵的轉速即可滿足要求。按照流體力學的理論，軸功率轉數的立方成正比，如果泵的效率一定，當要調節流量下降時，轉速可成比例下降，而此時軸輸出功率成立方關系下降。當所要求的流量減少時，可調節變頻器輸出頻率，使電動機轉速按比例降低。這時，電動機的功率將按三次方關系大幅度地降低，比調節擋板、閥門節能40%—50%，從而達到節電的目的。

（二）功率因數補償節能

由于變頻器內部濾波電容的作用，減少了無功損耗，從而增加了電網的有功功率。

（三）軟啟動節能

利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網的沖擊和對供電容量的要求，延長了設備和閥門的使用壽命，也節省了設備的維護費用。

二、現場應用

（一）應用分析

1.節電

以某隊LWW1#中轉站為例，安裝變頻器后輸液單耗較安裝變頻器前平均降低0.229kwh/m3，降幅達到了49.9%；軸承溫度由84℃降低為71℃。按照該站外輸液平均每天3000m3計算，一年節約用電3000m3/d×0.229Kwh/m3×365d=250755。以每Kwh電1元計算，該站全年節約電費達25萬元。

2.節能

使用變頻器后，運轉泵的電機軸承溫度明顯降低，平均降低13℃，降幅達到15.7%；由于實現了軟啟軟停，使得機泵泵軸、軸承、機械密封和流量計的軸承、齒輪等易損件的磨損程度減少，既延長了運轉泵、流量計及其易損件的使用壽命，還節省了大量的人力和設備維修費用。

（二）問題分析

1.頻器自身問題

變頻器主控電路故障：由于使用年限較長和一些突發原因，而造成主板及主電路損壞，主要包括主板、電源板、逆變器、濾波電容等，是變頻器維修費用的主要消耗部分。變頻器外圍控制器件及冷卻風扇故障：變頻柜內變頻器本身無故障，但外部控制電路系統發生故障；冷卻風扇屬于易損件，工作壽命在2-6年。變頻器日常維護工作跟不上：操作人員對變頻路基本操作及一些基本參數設置不夠了解，使用過程中不能及時發現問題。

2.諧波對變頻器的影響

變頻器整流電路和逆變電路中均使用了半導體開關元件，在控制上，則采用PWM控制方式，這就決定了變頻器的輸入、輸出電壓和電流除了基波之外，還含有許多的高次諧波成分。諧波不但增加輸、供和用電設備的額外附加的損耗，使設備溫度過高，降低了輸變電及用電設備的效率，而且諧波或電磁輻射的干擾，還會導致繼電器保護裝置的誤動作或據動，使電氣儀表計量不準確，甚至無法正常工作。諧波對變頻器影響主要表現為電機或機內元件過熱、低頻運行抖動、噪聲較工頻運行時大等。

3.變頻器對機泵和流量計的影響

當變頻器在低頻運行時，機泵處于空轉狀態，流量計轉動很慢，甚至不轉；當變頻器在高頻運行時，工作電流急劇上升，電機轉數也急劇上升，使機泵和流量計常常處于超負荷運行狀態，機械扭矩增大，電機溫度過高，機械磨損嚴重，大大降低了機泵和流量計等機械設備的使用壽命。

三、管理對策

（一）變頻器自身故障

1.顯示故障代碼故障

由于變頻器運行參數設定不合適或外部工況、條件不滿足變頻器使用要求產生的一種保護動作現象。根據隨機說明書上提供的指導方法進行處理和解決。如果以上步驟不行，最好將所有參數恢復到出廠值，然后再按上述步驟重新進行設置。

2.環境問題和維護不當造成的故障

變頻器屬于電子器件裝置，振動是對電子器件造成機械損傷的主要原因，對于振動沖擊較大的場合，應采用橡膠等避振措施；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；溫度是影響電子器件壽命及可靠性的重要因素，特別是半導體器件，應根據裝置要求的環境條件安裝空調或避免日光直射；定期檢查變頻器的空氣濾清器及冷卻風扇。

（二）諧波的影響

較低次的諧波通常對電機負載影響較大引起轉矩脈動，而較高次的諧波又使變頻器輸出電纜的漏電流增加，致使電機出力不足，故變頻器輸出的高低次諧波都必須要抑制。通常可以考慮增加變頻器供電電源內阻抗、安裝電抗器或者專用濾波器等，將變頻器產生的諧波控制在最小的范圍內，以達到科學合理用電，抑制電網污染，提高電源質量。

（三）對機泵的影響

通過估算來液量的最大量和最小量以確定變頻器運行的頻率范圍，結合平均頻率點縮小頻率調節范圍，確定最佳頻率點；根據頻率變化的速度，適當加大積分調節時間，延長頻率變化的時間，從而減少變頻器在運行時對機泵和流量計的沖擊損害。

（四）維護與保養

建立變頻器日常保養制度：認真填寫記錄，加強日常檢查，并注意比較它們之間的平衡度；檢查記錄散熱器溫；查看變頻器有無異常振動、聲響，風扇是否運轉正常；定期維護保養，仔細檢查變頻器，察看變頻器內有無發熱變色部位，電解電容有無膨脹漏液防爆孔突出等現象，PCB板有否異常，是否有發熱燒黃部位。

四、總結

使用變頻器后可實現電機設備的軟啟軟停，消除了電機對電網的沖擊、降低了機械磨損，減少了設備的維修費用，延長了機械設備的使用壽命。環境因素、諧波干擾、如何優化參數減小對機泵和流量計的影響，可通過變頻器本身的功能和補償進行解決。