隨著變頻技術(shù)的成熟，變頻器在電氣傳動領(lǐng)域中應(yīng)用越來越廣泛。其控制方式的多樣性、完善的電機(jī)保護(hù)功能以及其特有的優(yōu)點是目前在工控領(lǐng)域其它無可比擬的。

一.改造原理

由流體傳輸設(shè)備水泵、風(fēng)機(jī)的工作原理可知：水泵、風(fēng)機(jī)的流量（風(fēng)量）與其轉(zhuǎn)速成正比；水泵、風(fēng)機(jī)的壓力與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，而水泵、風(fēng)機(jī)的軸功率等于流量與壓力的乘積，故水泵、風(fēng)機(jī)的軸功率與其轉(zhuǎn)速的三次方成正比（即與電源頻率的三次方成正比）根據(jù)上述原理可知：降低水泵、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就，水泵、風(fēng)機(jī)的功率可以下降得更多。例如:將供電頻率由50Hz降為45Hz，則P45/P50=（45/50）3=0.729，即P45=0.729P50（P為電機(jī)軸功率）；將供電頻率由50Hz降為40Hz，則P40/P50=（40/50）3=0.512，即P40=0.512P50（P為電機(jī)軸功率）。

A 水泵部分：

水泵消耗功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。即N=KN3 N：為水泵消耗功率；n：為水泵運行時的轉(zhuǎn)速；K為比例系數(shù)。而水泵設(shè)計是按工頻運行時設(shè)計的，但供水時除高峰外，大部分時間流量較小，由于采用了變頻技術(shù)及微機(jī)技術(shù)有微機(jī)控制，因此可以使水泵運行的轉(zhuǎn)速隨流量的變化而變化，最終達(dá)到節(jié)能的目的。實踐證明，使用變頻設(shè)備可使水泵運行平均轉(zhuǎn)速比工頻轉(zhuǎn)速降低20%，從而大大降低能耗，節(jié)能率可達(dá)20%-40%。

B 風(fēng)機(jī)部分：

風(fēng)機(jī)屬于典型的平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載類型，所以其功率（軸功率），轉(zhuǎn)矩（壓力），轉(zhuǎn)速（風(fēng)量）滿足以下關(guān)系（相似定理）：

壓力=P軸=QH
Q’/Q=N’/N 則Q’=QN’/N
P’/P=（N’/N）3 則P’=P（N’/N）3
異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速公式 n=60f（1-s）/p

式中：N、Q、H、P——風(fēng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，風(fēng)量，軸功率
N’、Q’、H’、P’——調(diào)速后風(fēng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，水量，軸功率

在一定范圍，可以保持風(fēng)壓恒定的前提下，可以通過改變轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)風(fēng)量，并且不改變風(fēng)壓。這種特性表明，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，改變出風(fēng)壓力，改變風(fēng)量，使壓力穩(wěn)定在恒壓線上，就可以完成恒壓供風(fēng)。

綜上所述：利用變頻技術(shù)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量和壓力的變化用來取代閥門控制流量，能取得明顯的節(jié)能效果

二.改造方案

水泵在熱電廠中主要是給鍋爐提供循環(huán)水，鍋爐燃燒產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽進(jìn)入蒸汽輪機(jī)推動渦輪旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，發(fā)電后的乏汽或從蒸汽輪機(jī)中的抽汽進(jìn)入蒸汽制冷機(jī)制冷同時一部分進(jìn)入熱交換器采暖或提供衛(wèi)生熱水。在實際工作過程中，隨著負(fù)荷的多少，水流量也應(yīng)該有不同的變化，以滿足生產(chǎn)的要求。

在熱電廠的應(yīng)用中，對水泵電機(jī)而言，由于它是在工頻下全速運行，因此造成了能量的大大浪費。

鍋爐風(fēng)機(jī)在變頻改造之前，是采用傳統(tǒng)的擋板來調(diào)節(jié)風(fēng)量，既容易發(fā)生故障，也造成了電能的浪費。據(jù)此，我公司采用以下系統(tǒng)方案：

變頻器：采用 風(fēng)機(jī)水泵專用變頻器

風(fēng)機(jī)水泵專用變頻器（JK型）=普通變頻器+MCU，是集供水控制和供水管理一體化的系統(tǒng)。內(nèi)置供水專用PID調(diào)節(jié)器，只需加一只壓力傳感器，即可方便地組成供水閉環(huán)控制系統(tǒng)。傳感器反饋的水壓信號直接送入變頻器自帶的PID調(diào)節(jié)器輸入口，而壓力設(shè)定既可以使用變頻器的鍵盤設(shè)定，也可以采用一只電位器以模擬量的形式送入。

三.產(chǎn)品特點：

1．空間電壓矢量控制技術(shù)。
2. 轉(zhuǎn)矩自動提升功能，低頻大轉(zhuǎn)矩輸出。
3. 載波頻率可調(diào)，靜音運行。
4. 控制方式多樣化，通用性強(qiáng)。
5. 內(nèi)置剎車單元，快速停車。
6. 內(nèi)置PID調(diào)節(jié)功能，閉環(huán)控制簡單。
7. 內(nèi)置RS-485接口，可計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)控制，也可以與DCS組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。
8. 具有時間累計功能，可以顯示單次通電運行時間，累計運行時間。
9. 32位電機(jī)控制專用微處理器，頻率解析度高達(dá)0.01HZ。

金肯系列變頻器強(qiáng)大的通訊功能，配合工控機(jī)和組態(tài)軟件等，即可實現(xiàn)與主控室進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制，便于監(jiān)控人員自動化管理。如果用戶希望采用DCS或者是FCS，那么則可以由D/FCS負(fù)責(zé)采集模擬量、開關(guān)量等信號，變頻器輸出的模擬量、開關(guān)量信號全部進(jìn)入DCS系統(tǒng)，形成閉環(huán)控制，同時實現(xiàn)相關(guān)輔機(jī)聯(lián)鎖功能等。為確保系統(tǒng)可靠性，需要在變頻系統(tǒng)上增加工頻軟啟動旁路裝置。

由此可見，金肯風(fēng)機(jī)水泵專用變頻器具有強(qiáng)大的功能，能滿足生產(chǎn)過程中的各種控制方案。若外接PLC或MCU及PC機(jī)（上位機(jī)）等，就組成全自動化的監(jiān)控和控制系統(tǒng)、可以滿足更復(fù)雜的工藝要求。

四.系統(tǒng)改造后的性能：

（1）采用變頻器閉環(huán)控制，可按需要進(jìn)行軟件組態(tài)并設(shè)定溫度進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，使電機(jī)輸出功率隨熱負(fù)載的變化而變化，在滿足使用要求的前提下達(dá)到最大限度的節(jié)能。
（2）由于降速運行和軟啟運，減少了振動、噪音和磨損，延長了設(shè)備維修周期和使用壽命，提高了設(shè)備的MTBF（平均故障維修時間）值，并減少了對電網(wǎng)沖擊，提高了系統(tǒng)的可靠性。
（3）系統(tǒng)具有各種保護(hù)措施，使系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)率和安全可靠性大大提高。
（4）變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)與工頻控制系統(tǒng)互為互鎖，不影響原系統(tǒng)的運行，且在變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)檢修維護(hù)或故障時，原工頻控制系統(tǒng)照樣可以正常運行。(end)