变频节能技术总结 变频节能原理

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变频节能技术研讨会汇报总结

(2009年11月25日至27日，广州庙头)

为了总结近年来变频节能技术在粤电系统电厂的应用效果，2009年11月25日至27日，广东省电机工程学会电厂专委会特地组织了2009年变频节能技术研讨交流学习会，会议由黄浦电厂承办，黄厂马副厂长作了开幕式讲话，电厂专委会苏健仑秘书长进行了会议总结。与会人员来自广东省各电厂共约40余人，期间参观了广州智光电气公司的相关自动化和节能产品。研讨会上，福建龙净环保节能公司和广州智光电气公司的专业技术人员就除尘变频节能技术、泵类变频调速节能技术进行了介绍和讲解，主要内容下：

一、除尘变频节能技术

1、电除尘器何以节能

?电除尘器运行过程中，除尘效率与电晕功率有着直接的关系。在一般情况下，电晕功率越高，除尘效率越高。

?在燃用低硫煤、高比电阻粉尘条件下，由于存在反电晕现象，若过分增加高压供电功率，反而会加重反电晕、引起除尘效率降低。

?锅炉负荷（燃煤量）变化也是节能的时机，负荷（燃煤量）下降导致电除尘器的进口烟气量下降，电场风速降低，在这种条件下也可以降低电除尘器运行功率来实现节能。

?煤种变化、烟气量变化、烟气温度变化、锅炉操作因素都是影响电除尘器运行的重要因素，在一定条件下具有节能潜力，也是节能控制必须考虑的一个方面。

2、电除尘器功耗的几个概念

?电除尘器电气总负荷（设备容量）是指电除尘器所有配套电气设备的额定容量（或峰值容量）的总和。

?电除尘器电气总功耗（计算负荷）是指电除尘器所有配套电气设备在常规运行时的总平均功耗，在电除尘器设计阶段一般采用经验系数法计算总功耗（经验系数根据设备状态的分析和实践经验总结得到），它是在设计阶段对电除尘器功耗预测的参考值。

?电除尘器实际功耗是指电除尘器所有配套电气设备在常规运行（未采用节能）时的实际平均功耗。?由于电除尘器粉尘浓度对电晕放电抑制和设备功率因数等诸多因素的影响，电除尘各电场的实际工作电压和电流均难以达到设计值或难以同时达到设计值，电加热和振打也是间断工作，所以电除尘器实际运行功耗大多比设计时计算的总功耗要明显地小。

?电除尘器运行时实际功耗的测量一般采用电能表，在一定时间范围内测量电除尘器耗电量，来反映其的实际功耗。

?当电除尘器采用节能控制后（在保证除尘效率或排放的前提下），电除尘器的实际功耗又有较大幅度的下降，所以在日常工作中，我们常常把实际功耗分为常规运行实际功耗和节能运行实际功耗两种。?通过分析电除尘器电气负荷，高压整流设备的耗电量占除尘器耗电量70％以上。因此，电除尘器节能主要是降低高压整流设备的耗电量；

3、范文TOP100节能与效率的关系

?节能与效率关系：节能必须建立在保效的基础上，即节能必须满足排放达标或除尘效率有提高的基础。?对达标排放的电除尘器，则节能必须建立在仍然满足达标排放、保证除尘效率的基础上，充分挖掘其节能空间；

?对原本不达标的电除尘器，也可以考虑节能，但应优先考虑提效，在排放不增加的基础上进行节能。

4、电除尘器节电措施

?手工停电场（1个或几个）

?降低运行参数

?采用节能供电方式运行即间歇脉冲供电技术（手动设置、自动控制）

5、如何具体实现节能控制

?从大量电除尘器现场运行档案数据库统计分析入手，分析不同煤种条件、不同工况条件、不同负荷条

件下的各种电除尘器运行数据；

?基于大量试验研究结果、工业应用经验及电除尘调试师多年的经验积累经验，总结提炼出相应工况条

件下节能控制技术的控制策略，建立了相应的控制数学模型，准确反映了整台电除尘器的工况和变化趋势。

?结合锅炉负荷、浊度、烟气量、烟气温度、吹灰信号等多种信号；

?自动分析、诊断；

?随时自动选择高压供电的间歇供电占空比和运行参数；

?最全面的范文参考写作网站实现智能化控制，使设备始终运行在功耗最小，效率最高的理想状态。

6、电除尘器节能的几个认识问题

?节能控制原则：目前部分厂家和用户的节能控制原则不明确，有些甚至只强调节能如何，连烟尘排放

都不考虑，这对除尘器来讲就本末倒置啦！也完全不符合节能减排的要求。

?个别厂家借助节能概念推销产品，片面夸大宣传控制器作用。现在许多节能控制仅仅考虑各个电场的

电场内电气特性分析而各自独立的控制，而很少考虑电除尘器的整个系统运行状况、各电场的运行影响以及烟尘特性等。因此容易片面强调各自的控制器特性而追求电控改造，而没有抓住其节能的真正核心内容。

?本体设备的完好和配备有效的供电电源（如：前级电场配备高频电源）保证了除尘器能有高的效率，

为其节能打下了良好的基础和空间。

?提高认识、加强管理：目前电除尘器节能工作开展还不够普及，这里既有技术方面的问题，也有认识

上的问题。片面认为电除尘器就是要提高运行参数、多送电，才能提高除尘效率，减少排放浓度；或者认为电除尘器节能潜力不大等。因此，首先要提高对电除尘器节能工作的认识，加强节能工作的管理。

?人员培训：电除尘器的节能不仅是设备的技术问题，它还与含尘气体的特性、设备运行以及管理等许

多方面有关。因此必须对运行和管理人员进行培训，使其掌握除尘器工作原理、运行维护和节能基本知识，并能在运行、调试专家的指导下，对不同的工况进行调整，以保证除尘器长期运行在高效、节能状态。

7、高频电源的主要优点及适用场合

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输出电压高，除尘效率高。输出电流大，第一电场使用不易产生电晕封闭。范文写作脉冲供电，可有效抑制反电晕，特别适用于高比电阻粉尘工况。功率因素、转换效率均大于0.9。结构紧凑，重量轻，体积小。主要用于：高浓度，第一电场使用，高比电阻工况使用。8、结语 电除尘节能大有潜力，有巨大的经济效益和社会效益。电除尘器节能必须建立在保效的基础上。节能的前提：设备（尤其是本体）的完好。简易的固定式的节能运行无法随工况变化自动调节，有可能降低除尘效率甚至排放超标。节能应考虑电除尘器的整体情况，具有自适应的智能节能运行是更合理的、更好的。

二、泵类变频调速节能技术

1、风机、泵类进行调速节能改造的几个认识误区

（1）平时生产工艺情况稳定，基本不需要调节，因此没有调速改造的需要；

（2）工频运行电机已接近满载，没有节能空间，因此没有调速改造的需要；

（3）风机或泵调速后降低了压力，将达不到扬程、压力要求，因此调速改造不可行；

（4）原来的控制开度等参数是长时间摸索的优化的，调速改造后可能导致这些经验参数的失效，因此调

速改造不宜上，应缓行。

2、变频调速改造的优势

（1）节能效益显著，风机、泵类的变频调速改造，思想汇报专题与传统风门、阀门调节相比，平均节能效果在20～30％，

有些甚至达到70％，是节能减排的重要技术手段，被国家列入“十一五”重点推广节能技术。

（2）用变频调速装置后，电机实现软启动，启动时电流不超过电机额定电流的1.2倍，对电网无任何冲

击，电机使用寿命延长。在整个运行范围内，电机可保证运行平稳，损耗减小，温升正常。

（3）降低噪音、管网压力波动，风机启动时的噪音和启动电流非常小，无任何异常振动和噪音。

（4）采用变频器具有过流、短路、过压、欠压、缺相、温升等多项保护功能，更完善地保护了电机。

（5）操作简单，运行方便。可通过计算机远程给定风量或压力等参数，实现智能调节，无需机械操作减

轻运行、维护人员工作强度与工作量。

3、采用高压变频调速节能的工业应用风机、泵类负载特点：

高电压、大容量，一般是工业企业生产过程与工艺的关键负载

(1) 负载要求与生产线同时、长时间运行

(2) 要求高压变频器设备的安全、稳定的持续运行

(3) 生产要求：安全、稳定、长周期、满负载、优质

4、影响高压变频器可靠性的内、外部因素：

(1)

(2)

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(5) 高压输入、输出回路可能发生的故障，如绝缘距离问题 （潮、污作用），刀闸接触电阻等；变压器本体过热以及各种原因导致的损坏；功率单元箱内功率元器件失效、单元过热；功率单元箱内布线、连接工艺问题、单元控制板故障；装置内二次配线、元器件的可靠性，如电压/电流传感器，电源保险、继电器回路、二次控制回路可靠性等；

(6) 装置对偶发性故障（非破坏性故障）的容错能力；

(7) 控制软件的设计水平。

(8) 雷电过电压/操作过电压－－对变压器绕组、功率半导体器件（电压敏感性元件）造成破坏性故障或停机；

(9) 雷电干扰－－导致装置正常运行过程中跳机；

(10) 电网电压波动/闪变－－导致装置功率单元直流母线过压或欠压，装置告警或保护停机；

(11) 变频输出高压连接电缆本体/附件/电机定子出现故障－－导致保护停机；

(12) 运行与维护不及时导致的温升过高问题，－－告警或保护停机；

(13) 接地电阻过大或接地不良，－－导致干扰停机；

2009、12、5

篇二：变频器节能技术原理-分析及应用

变频器节能技术原理分析及应用

摘要：本文简述了变频器的基本工作原理，详细介绍了变频器调速技术的节能原理和节能方法，并通过变频器在风机和水泵的具体应用，说明了变频器具有较好节能节电的功能。

关键词：变频，调速，节能

能源工业作为国民经济的基础，对于社会、经济的发展和人民生活水平的提高都极为重要。当前全球经济发展过程中，能源的紧张不仅制约了相当多发展中国家的经济增长，也为许多发达国家带来了相当大的问题。因此，对能源的有效利用在我国已经非常迫切。作为能源消耗大户之一的电机在节能方面是大有潜力可挖的。

在工业生产和产品加工制造业中，风机、泵类等设备应用范围广泛；其电能消耗和诸如阀门、挡板相关设备的节流损失以及维护、维修费用占到生产成本的7%-25%，是一笔不小的生产费用开支。随着经济改革的不断深入，市场竞争的不断加剧；节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品竞争力的重要手段之一。

变频调速技术，正是顺应了工业生产现代发展的要求，在我国多种行业的电机传动设备中得到实际应用。卓越的调速性能、显著的节电效果，提高设备利用率，从而降低电机功耗达到系统高效运行的节能降耗目的。

一、变频器工作原理

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。它是按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度或幅度，以调节输出量和波形的,从而实现电动机电压和频率的平滑变化。

变频器的调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：

n =60 f（1-s）/p（式中n、f、s、p 分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数），通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。变频器就是基于上述原理采用交-直-交（或交-交）电源变换技术，电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气产品。

二、节能原理分析

2.1、变频降速节能：

为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。电机不能在满负荷下运行，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费，在压力偏高时，可降低电机的运行速度，使其在恒压的同时节约电能。

当电机转速从N1变到N2时，其电机轴功率P的变化关系如下：P2/P1=（N2/N1）3，由此可见降低电机转速可得到立方级的节能效果。

2.2、动态调整节能：

迅速适应负载变动，供给最大效率电压。变频调速器在软件上设有5000次/秒的测控输出功能，始终保持电机的输出高效率运行。

2.3、通过变频自身的V/F 功能节电：

在保证电机输出力矩的情况下，可自动调节V/F 曲线。减少电机的输出力矩，降低输入电流，达到节能状态。

2.4、变频器自带软启动节能：

在电机全压启动时，由于电机的启动力矩需要，要从电网吸收6-7倍的电机额定电流，而大的启动电流即浪费电力，对电网的电压波动损害也很大，增加了线损和变损。采用软启动后，启动电流可以从0——电机额定电流，减少了启动电流对电网的冲击，节约了电费，也减少了启动惯性对

设备的大惯量的转速冲击，延长了设备的使用寿命。

2.5、提高功率因数节能：

电动机由定子绕组和转子绕组通过电磁作用而产生力矩。绕组由于其感抗作用。对电网而言，阻抗特性呈感性，电机在运行时吸收大量的无功功率，造成功率因数很低。采用变频节能调速器后，由于其性能已变为：

AC——DC——AC，在整流滤波后，负载特性发生了变化。变频调速器对电网的阻抗特性呈阻性，功率因数很高，减少了无功损耗。

三、实例分析

3.1、节能实例

风机是一种传送气体的装置；而水泵是传送水或其它液体的装置。就其结构和工作原理而言，两者基本相同。现先以风机为例加以说明：

采用变频器对风机进行控制，属于减少空气动力的节电方法，它和一般常用的调节风门控制风量的方法比较，具有明显的节电效果。

由图1可以说明其节电原理：（下图：H表示压力，Q 表示流量）

图1

图1中，曲线（1）为风机在恒定转速n1下的风压——风量（H―Q）特性，曲线（2）为管网风阻特性（风门全开）。

假设风机工作在A点效率最高，此时风压为H2，风量为Q1，轴功率N1与Q1、H2的乘积成正比，在图中可用面积AH2OQ1表示。如果生产工艺要求，风量需要从Q1减至Q2，这时用调节风门的方法相当于增加管网阻力，使管网阻力特性变到曲线（3），系统由原来的工况点A变到新的工况点B运行。从图中看出，风压反而增加，轴功率与面积BH1OQ2成正比。显然，轴功率下降不大。如果采用变频器调速控制方式，风机转速由n1降到n2，根据风机参数的比例定律，画出在转速n2风压—风量（H―Q）特性，如曲线（4）所示。可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，功率N3随着显著减少，用面积CH3OQ2表示。节省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面积BH1H3C表示。显然，节能的经济效果是十分明显的。

由流体力学可知，风量与转速的一次方成正比，风压与转速的平方成正比，轴功率与转速的三次方成正比。采用变频器进行调速，当风量下降到80%时，转速也下降到80%，而轴功率将下降到额定功率的51.2%，如果风量下降到60%，轴功率可下降到额定功率的21.6%

，当然还需要考

虑由于转速降低会引起的效率降低及附加控制装置的效率影响等。即使这样，这个节能数字也是很可观的，因此在装有风机水泵的机械中，采用转速控制方式来调节风量或流量，在节能上是个有效的方法。

同理，水泵的节能原理由图2说明：（下图：H 表示压力，Q 表示流量，N：表示轴功率）

图2

许多用泵场合都需在维持恒压的情况下改变给水量（流量Q）从上图可知：当流量Q1降至Q2若不改变水泵转速，扬程将升至B工作点，其功率可用H2×Q2来计算，对应面积BH2OQ2。原A 工作点功率Q1×HT图上面积AHTOQ1，两者所耗功率变化不大，如果我们降低转速至（2）即可节能Q2×H2－Q2×HT = Q2×（H2－HT），图DBH2HT的面积即是节能值。再如流量变至Q3若仍以额定转速运行，所需功率Q3×H1，浪费能量为FCH1HT。

与风机节能原理相同：水泵电机输出功率正比于转速三次方关系。用变频器进行调速，流量下降，可保持恒压HT，若转速下降至额定转速的80%，轴功率下降至额定功率的51.2%，流量下降至Q3，若使扬程恒定，可使转速下降到额定转速的70%，此时轴功率是额定值的34.3%，节能达65.7%，经济效益十分明显。

3.2、节能计算

对于风机、泵类设备采用变频调速后的节能效果，通常采用以下两种方式进行计算：

3.2.1、

根据已知风机、泵类在不同控制方式下的流量——负载关系曲线和现场运行的负荷变化情况进行计算。

以一台自吸排污泵为例：型号为ZW200-280-28，配套的电动机额定功率为55kW。泵在阀门调节和转速调节时的流量－负载曲线如图2所示（P为阀门调节，P0为转速调节）。根据运行要求，水泵连续24小时运行，其中每天14小时运行在90%负荷（由图看出：阀门调节时为98％额定功率左右，转速调节时为70％额定功率左右），10小时运行在50%负荷（由图看出：阀门调节时为92％额定功率左右，而转速调节时为22％额定功率左右）；全年运行时间300天。

则每年的节电量为：

W1=55×14×（98%－70%）×300=64680kW·h

W2=55×10×（92%－22%）×300 =115500kW·h

W1＋W2=64680＋115500=180180kW·h

如果电价按0.7元/kW·h 计算，则每年可节约电费12.61万元。

3.2.2、

3根据风机、泵类平方转矩负载关系式：P / P0=（n / n0）计算，式中P0为额定转速n0时的功率；

P为转速n时的功率。

以一台炼铁厂热风炉的助燃风机为例，使用的是90kW的电机。运行工况以24小时连续运行，其中每天12小时运行在88%负荷（频率按45Hz计算,挡板调节时电机功耗按95%计算），12小时运行在50%负荷（频率按20HZ计算，挡板调节时电机功耗按68%计算）；全年运行时间在300天为计算依据。

则变频调速时每年的节电量为：

W1=90×12×[1－（45/50）3]×300=87804kW·h

W2=90×12×[1－（20/50）3]×300=303264kW·h

Wb = W1＋W2=87804＋303264=391068kW·h

挡板调节时的节电量为：

W1=90×（1－95%）×12×300=16200kW·h

W2=90×（1－68%）×12×300=103680kW·h

Wd = W1＋W2=16200＋103680=119880kW·h

相比较节电量为：W = Wb－Wd=391068－119880=271188kW·h

如果电价按0.7元/kW·h 计算，则用变频调速每年可节约电费18.98万元。

四、小结

采用变频器调速技术实现节能降耗是我国重点推广的一项节能技术，已应用在多种行业的电机设备中。特别是在风机、泵类设备驱动控制场合取得了显著的节电效果。在我单位风机中的实践应用证明：其不仅提高了设备效率，大大减少了设备维护、维修费用；更是直接节省电费30%左右，直接和间接经济效益十分明显。所以，只要把变频器应用到适当的场合，认真分析结合工艺要求，就可以起到明显的节能(转载于:www.fwwang.cn 在点 网:变频节能技术总结)效果。

参考文献

[１]张选正,张金远《变频器应用经验》中国电力出版社第1版2006.5

[２]吴忠智,黄立培,吴加林《调速用变频器及配套设备选用指南》机械工业出版社第2版2006.8

[３]周希章《节电技术与方法》机械工业出版社第1版2004.9

[４]刘立《流体力学泵与风机》中国电力出版社第2版2007.9

篇三：浅析变频器节能技术原理及其应用

浅析变频器节能技术原理及其应用

摘要：近几年来，经济得到了迅速的发展，随之而来的信息技术、电子技术、和计算机的技术也有了较快的发展，变频器的使用，使技术水平也得到了不断的提高，对能源的节约力度也进一步增强。变频技术的使用，对推进我国构建可行的节约型社会，提供了较大的技术支持。

关键词：变频器 节能技术原理 应用

在产品的加工制造业以及工业生产中，泵类、风机等设备的应用范围越来越广泛，其在电能上的消耗以及挡板、阀门等一些设备的节流损失，还有对它们的日常的维修和维护的费用几乎占成本的20%，这是一笔不小的生产费用的开支，随着经济的发展，改革不断深入，市场竞争不断加剧，节能降耗也逐渐成为了提高产品质量和降低生产成本的一个重要手段。

1 变频节能技术基本理论

变频技术使用的基本原理：在很长的一段时期内，电气设备所使用的交流电的频率都是维持在一个固定的状态，变频技术的运用就是使频率变成了一种可以随意的调节和利用的资源。现如今，变频技术中最活跃以及最快发展的就是变频的调速技术。变频技术包括计算机技术、电力电子技术、点击传动技术，是一种综合性比较强的技术，结合了机械设备和强弱电。就是指在工频电流的信号转化成其他的频

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