交流异步电动机调速的研制工作已经取得了许多可喜的成就。近年来,计算机技术和电力电子技术以及集成电路技术和的快速发展,为交流调速的使用提供了有利条件,使交流电动机调速和控制提高到了新的水平。全世界大约有60%左右的发电量是由电动机消耗的。据统计,我国各类电动机的装机容量已超过4亿kw,其中异步电动机约占90%,拖动风机、水泵及压缩类机械的电动机约1.3亿kw。在目前4亿kw的电机负载中,约有30%的变动负载可以使用电机调速。
1.四平鼓风机的特性分析及节能原理风机是一种平方转矩负载,其转速n与风量Q、风压H及风机轴功率N之间的关系为:
Q1= Q2(n1/n2)、H1=H2(n1/n2)2、N1=(n1/n2)3当电机驱动风机时,电动机的轴功率为:P=ρQH/ ncηF图中n为风机在转速n1下风压—风量(H-Q)的特性;n2为风机在转速n2下风压下风压—风量(H-Q)的特性;曲线R1、R2为管阻特性。
设四平鼓风机—引风机在工作点A点效率是高,输出的风量Q为高100%,功率P1 与AH1OQ1成正比。根据生产工艺要求,为风量需从Q1减少到Q2时,如果采用调节阀门方法(相当增加管理),使管理特性从曲线R1变到R2 ,系统由原来的标准工作点A变到新的工作点B运行。此时风机的风压增加,轴功率P2与面积BH2OQ1成正比。如果采用变频器控制方式,风机转速由n1 降到n2 ,在满足同样风量Q2 的情况下,风机风压H3 大幅降低,轴功率P3与面积CH3OQ1成正比。轴功率P3 和P1、 P2相比将显着减小,节省的功率省耗△P与面积BH2H3C成正比。节能的效果是十分显着的。
2.异步电动机调速方法电动机的转数n与同步转数n0之间的关系为:
n=(1-S)n0=(1-S)60f/p(式中:n—转数,n0—同步转数,S—转差率,f—频率,p—极对数。)可见改变四平鼓风机—电动机的转数有三种方法,就是改变转差率S、改变频率f、改变极对数p。由此产生了多种调速方法。这里只讨论改变频率f的调速方法:
变频调速是使用晶闸管变频电源通过改变电动机定子绕组的频率,实现改变同步转数来调速。这种方法范围宽和精度高的调速性能。因规格系列齐全,可以满足各种不同需求,从而被广泛采用,是较理想调速方法。它可分为两大类:
2.1交—直—交变频调速:是通过将电网中的交流电整流成直流电,再逆变为频率可调的交流电。根据直流电滤波方式的不同,可为电压型(电容器滤波)和电流型(电感滤波)两种。
2.2交—交变频调速:它只有一级功率变换,省去直流环节,可减少损耗。由于此结构较复杂、额定工作频率较低,造价较高。常用于大容量的交流调速设备中(国外单台变频装置容量已超过10000kw)。变频调速的不足之处是造价高、结构复杂、功率因数低、谐波较大。
3.现状概述和改造方案及具体实施供暖公司是大能耗企业,同时也是资源节约与综合利用的机构。在目前我国电力短缺,资源紧张的情况下,要率先实施节电改造,以求推动节能工作。
供暖公司用电情况有以下几个特点:
(1)动力设备较多、容量较大,供暖期连续时间长。
(2)系统用电效率低,电能浪费较大。
改造方案及具体实施根据负荷运行实际情况,动力配电系统具有很大的节电空间,本着节能、安全、经济的原则,在各方大力支持配合下,经对公司整体用电分布细致的考察,决定采用变频调速装置对风机进行变频调速,目标节电率25%以上。
系统由两种操作模式可供选择:工频运行状态和变频运行状态。
(1)工频运行状态:操作台状态选择开关置于工频位置,这是QS1、KM1、QS2、KM2断开,QF、QS3闭合,用操作台控制KM3的闭合与断开,实现电机的工频运行及停机。
(2)变频运行状态:若系统需要变频运行,则操作台状态选择开关置于变频运行位置,这时QS3、KM3断开,QS1、QS2、QF闭合,用操作台控制KM1、KM2的断开与闭合,实现电机的变频运行与停止,变频器频率的高低有操作台的电位器控制或主机设置,闭环或速度上升时间均有主机设置。
4.风机变频调速的优点
◆根据流量或压力变化调节转速,降低电能损耗,节约生产成本。
◆保证恒压,提高供风质量。
◆避免压力过高造成的跑、冒、漏,节约资源,延长设备使用命令。
◆实现电机软启动,启动电流限定为额定电流,减小了电机启动时对电网和设备的冲击,可降低供电容量。
◆二极管整流输入,功率因数较高,额定工况下功率因数可高达97%,无需无功补偿。
◆实现自动化控制,无需人工调节阀门、挡板,减轻操作人员的工作强度。
5.结束语变频调速适用范围广泛,在多台电动机同频拖动,或者调速范围大的低速大容量拖动中发挥着不可替代的作用。其调速范围广(100%-0%),调速精度高(0.5%),节电效果好(多数约为40%左右),其性能是其它各种交流调速技术不能比拟的。但变频器的价格较高(一般为1500元/kw,)。
随着新的控制理论和计算机技术的运用,更高性能、更适合调速控制的新型电动机和调速系统必将不断涌现出来。新型电动机调速技术将向着高性能、响应快、智能化、绿色化的方向发展。为我国经济发展作出更大贡献。
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四平市万通鼓风机制造有限公司(原万通鼓风机制造厂)简称“四平鼓风机厂”,是风机行业的骨干企业,专业生产各类通风机和鼓风机。四平鼓风机厂是以高温风机和大型离心通风机为主产品的风机制造专业公司。四平鼓风机厂主要产品有:工业炉用高温风机;水泥窑用高温风机;冶金行业用烧结风机;大型除尘风机;化工用防腐风机;电厂用循环硫化床风机;煤粉风机;水泥厂用冷机风机、斜槽风机、气固两相流风机;一般锅炉用鼓引风机及其他通用风机和各种用途的高温风机等。