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變頻節(jié)能技術(shù)原理6范文1

關(guān)鍵詞：變頻器 節(jié)能技術(shù)原理 應(yīng)用

中圖分類號：TM925 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）05（b）-0063-01

在產(chǎn)品的加工制造業(yè)以及工業(yè)生產(chǎn)中，泵類、風(fēng)機等設(shè)備的應(yīng)用范圍越來越廣泛，其在電能上的消耗以及擋板、閥門等一些設(shè)備的節(jié)流損失，還有對它們的日常的維修和維護的費用幾乎占成本的20%，這是一筆不小的生產(chǎn)費用的開支，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，改革不斷深入，市場競爭不斷加劇，節(jié)能降耗也逐漸成為了提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本的一個重要手段。

1 變頻節(jié)能技術(shù)基本理論

變頻技術(shù)使用的基本原理：在很長的一段時期內(nèi)，電氣設(shè)備所使用的交流電的頻率都是維持在一個固定的狀態(tài)，變頻技術(shù)的運用就是使頻率變成了一種可以隨意的調(diào)節(jié)和利用的資源。現(xiàn)如今，變頻技術(shù)中最活躍以及最快發(fā)展的就是變頻的調(diào)速技術(shù)。變頻技術(shù)包括計算機技術(shù)、電力電子技術(shù)、點擊傳動技術(shù)，是一種綜合性比較強的技術(shù)，結(jié)合了機械設(shè)備和強弱電。就是指在工頻電流的信號轉(zhuǎn)化成其他的頻率，這種轉(zhuǎn)化主要是通過半導(dǎo)體元件來完成的，之后再將交流電轉(zhuǎn)化成為直流電，在逆變器對電流和電壓進行調(diào)控的同時使機電設(shè)備達到無極調(diào)速的程度。總而言之，變頻技術(shù)就是通過電流改變頻率來對電機的轉(zhuǎn)速進行控制，從而使有效的控制電機設(shè)備，這些都是在電流頻率與電機轉(zhuǎn)速同比增長的基礎(chǔ)上來完成的。變頻技術(shù)的特點就是能夠使電機平穩(wěn)的運行，可以進行自動的加速和減速的控制，在能夠提高工作效率的同時減小對于能源的消耗。

在變頻器的日常運用中，主要是運用轉(zhuǎn)矩直接控制和矢量控制的方式，在變頻器的今后發(fā)展中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及模糊自優(yōu)化的控制方式，而且，變頻器通過不斷地發(fā)展，其綜合性會越來越高，在完成基本調(diào)速的功能基礎(chǔ)上，還具有在內(nèi)部設(shè)置的通信、可編程序以及參數(shù)辨識的功能。

2 變頻器的節(jié)能原理

2.1 變頻節(jié)能方式

根據(jù)流體力學(xué)，功率=壓力*流量，流量和轉(zhuǎn)速的一次方是成正比的，壓力與轉(zhuǎn)速的平方是成正比的，功率和轉(zhuǎn)速的立方成正比，如果說水泵效率固定的話，當(dāng)調(diào)節(jié)流量下降時，轉(zhuǎn)速就會成比例下降，輸出的功率也就成立方關(guān)系下降，所以說，水泵的轉(zhuǎn)速與電機耗電功率是近似立方比關(guān)系。舉個例子，一臺功率是55kW的水泵電機，將它的轉(zhuǎn)速調(diào)到原來轉(zhuǎn)速的80%的時候，它的耗電量是28kW/h，省電率是48%。但是如果將轉(zhuǎn)速調(diào)到原來的50%的時候，耗電量就變成了6千瓦每小時，省電率達到87%。

2.2 采用功率因數(shù)補償方式進行節(jié)能

無功的功率不但會使設(shè)備發(fā)熱，增加電線的磨損，最重要的一點就是功率因數(shù)降低導(dǎo)致了電網(wǎng)的有功功率也隨之降低，所以，造成了大量無功電能在線路當(dāng)中消耗掉，導(dǎo)致設(shè)備的使用效率降低，浪費現(xiàn)象非常嚴(yán)重，使用了變頻調(diào)速設(shè)備裝置之后，因為變頻器內(nèi)部的濾波電容作用，從而使無功損耗得到進一步減少，使電網(wǎng)有功功率得到增加。

2.3 運用軟啟動方式進行節(jié)能

由于電機是通過Y/D啟動或者直接啟動的方式進行的，啟動的電流是額定電流的四到七倍，這樣就會對供電電網(wǎng)和機電設(shè)備造成嚴(yán)重沖擊，而且這樣對電網(wǎng)的容量要求也是非常高的，在啟動的時候會產(chǎn)生比較大的電流，而且在震動的時候?qū)﹂y門和擋板的損害也是非常大的，對管路和設(shè)備的使用壽命也是非常不利的。變頻裝置的使用，利用變頻器軟啟動的功能，使啟動的電流從零開始，最大的值也不會超過額定電流，所以使其對電網(wǎng)的沖擊以及對供電容量的要求也大大減輕了，使閥門和設(shè)備的使用壽命也大大延長了。

3 變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用實例

我們利用在160kW的循環(huán)水泵上安裝變頻調(diào)速器為例子，對變頻節(jié)能設(shè)備進行改造，分別測試了改造前后的用電量，取得了非常滿意的效果。

3.1 在進行變頻改造之前的控制模式

在循環(huán)水泵的工作中，當(dāng)流量由于工藝的需要而改變時，就要運用調(diào)節(jié)水泵出口和入口的開度方式來對水泵的實際流量進行改變，這種調(diào)節(jié)方式被稱為節(jié)流調(diào)節(jié)，在本次舉例中，出口和入口的閥門開度都是60%上下，從電能利用的方面來說，這是一種很不經(jīng)濟的調(diào)節(jié)方式。

3.2 在進行變頻改造之后的控制模式

在循環(huán)水泵的工作中，當(dāng)流量由于工藝的需要而改變時，入口和出口的閥門都完全打開，運用對電動機轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)的方式來尋找合適的、新的工作點，從而得到合適的流量。根據(jù)實際情況和現(xiàn)場的需要來實現(xiàn)手動控制或自動控制，在本例中，因為不需要頻繁地對流量進行調(diào)整，所以根據(jù)現(xiàn)場的實際情況和需要，確定出電動機實際工作的頻率是40Hz，并且采取了手動控制的方式，主要目的就是為了節(jié)約電能。

4 運用變頻調(diào)速系統(tǒng)后運行上發(fā)生的變化

實現(xiàn)了完全意義的軟啟動，在電機進行啟動的時候，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速隨著輸入電源的頻率增加而慢慢增加，使速度得到平穩(wěn)提升，整個系統(tǒng)的啟動時間設(shè)為20s左右，不會對系統(tǒng)造成沖擊，比原來的啟動方式更平穩(wěn)。

電網(wǎng)所運用的電流也得到大幅度下降，使電氣設(shè)備的使用更加安全，同時也因為頻率降低后，電機的轉(zhuǎn)速也隨之降低，對機械的磨損也就減少了，也使發(fā)生故障的概率大大降低，減少了維修經(jīng)費。

使為水泵提供電能的變壓器節(jié)約出了大部分的供電容量，單純的有功負(fù)荷下降，節(jié)約出的容量大約是50千瓦，提高了設(shè)備的利用效率。電機功率的因數(shù)也相應(yīng)得到提高，這樣就使電機的運行更加經(jīng)濟。

5 結(jié)語

變頻技術(shù)的使用提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了能耗，節(jié)約了能源，也進一步提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益，變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用就是要對這些設(shè)備進行改造，從而達到節(jié)約能源的作用。

參考文獻

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變頻節(jié)能技術(shù)原理6范文2

Abstract： with the rapid development of social economy and science technology， electric energy provided is higher requirements in order to promote socialist modernization at the same time ， especially saving energy control of various kinds of electrical equipment. Because of building a resource-conserving and environment-friendly society，，it is of great practical significance to strengthen the compressor inverter PID control and the research of saving energy technology. Technology of frequency conversion air compressor that is energy conservation and use are analyzed in this paper.

關(guān)鍵詞：空壓機；變頻控制；節(jié)能技術(shù)；PID；運用

中圖分類號：TE08 文獻標(biāo)識碼： A

引言

可持續(xù)發(fā)展是我國大力推行的發(fā)展策略，低碳生活是我國人民未來追求的生活方式，但是空壓機變頻技術(shù)的應(yīng)用可以很好解決交流電動機的變頻節(jié)能問題，這樣可以降低異步電動機的能耗，節(jié)約成本，得到更高的經(jīng)濟收益，并且順應(yīng)了國家節(jié)能減排的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

一、電機變頻控制的原理和特點

變頻電機是變頻器驅(qū)動電機的統(tǒng)稱，它采用由變頻感應(yīng)電動機和變頻器組成的控制系統(tǒng)，提高機械自動化程度和生產(chǎn)效率。以交流電機為例，其同步轉(zhuǎn)速可用下式表示：

n1=60f/p.****（1）

式（1）中：n1――同步轉(zhuǎn)速；f――電源頻率，50Hz；p――電機磁極對數(shù)。

電機轉(zhuǎn)差率用公式表示為：

s=（n1Cn）/n1.****（2）

式（2）中：s――電機轉(zhuǎn)差率；n――電機轉(zhuǎn)速。

由式（1）和式（2）可以推得：n=60f（1-s）/p.****（3）

圖1所示為電機控制原理。通過電機變頻器輸出的不同頻率，可以對交流電機進行調(diào)速。變頻調(diào)速的主要特點是通過變頻器改變輸出頻率和輸出電壓，最終達到對轉(zhuǎn)動負(fù)載的精確定量控制。除此之外，變頻電機還具有以下一些特點。

（1）具備軟啟動和停止功能。

（2）采用電磁設(shè)計，增加了電機電感，從而減少定子和轉(zhuǎn)子的阻值。

（3）滿足反復(fù)的啟制動切換，能夠平滑無極調(diào)速，保護功能完善，減少設(shè)備維修。

（4）節(jié)約電能。

圖1電機的變頻控制原理圖

二、螺桿式空壓機的工作原理

螺桿式壓縮機是一種工作容積作回轉(zhuǎn)運動的容積式氣體壓縮機械。氣體的壓縮依靠容積的變化來實現(xiàn)，而容積的變化又是借助壓縮機的一對陰陽轉(zhuǎn)子在機殼內(nèi)作回轉(zhuǎn)運動來達到。螺桿式空壓機工作循環(huán)可分為進氣、壓縮、排氣三個過程，隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，每對相互嚙合的齒相繼完成相同的工作循環(huán)。其原理示意見下圖：

三、螺桿式空壓機傳統(tǒng)運行方式存在的問題

對于螺桿式空壓機來說，其排氣量和轉(zhuǎn)速成線性正比關(guān)系。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升，排量增加；當(dāng)轉(zhuǎn)速下降，排量減少；普通螺桿式空氣壓縮機傳統(tǒng)運行方式為工頻恒速運行，而實際生產(chǎn)中的用氣量需求卻經(jīng)常處于變動狀態(tài)，需求變化導(dǎo)致螺桿式空壓機頻繁加卸載，這樣就造成了以下負(fù)面效果：

1、加、卸載過程中造成的電能浪費

空壓機加載狀態(tài)下，在壓力達到加載壓力最小值后，會繼續(xù)加載升高壓力，直到壓力達到卸載壓力，這時會向外界釋放更多的熱量，從而導(dǎo)致電能的浪費。而螺桿式空壓機工頻電機本身不能調(diào)速，同時大功率電動機不允許頻繁啟動，導(dǎo)致在用氣量少的時候電動機仍然要空載運行，浪費電能。卸載運行時，當(dāng)壓力達到卸載壓力最大值時，空壓機關(guān)閉進氣閥使電動機處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，同時將分離器中多余的壓縮空氣通過放空閥放空，從而造成很大的電能浪費。

2、空壓機元器件損耗

（1）由于靠機械方式頻繁地調(diào)節(jié)進氣閥動作，加速了進氣閥的磨損，縮短使用壽命，增加維護工作量，加大成本。

（2）由于工頻供電，雖然拖動電機基本上采用星-三角啟動，但啟動沖擊電流仍較大，影響電網(wǎng)電壓和其它設(shè)備的安全運行；同時對相關(guān)設(shè)備產(chǎn)生機械沖擊而造成損壞，增加維修量。

3、排出的氣壓不穩(wěn)定

由于靠機械方式調(diào)節(jié)進氣閥開、關(guān)，供氣無法連續(xù)調(diào)節(jié)，當(dāng)用氣量不斷變化時，供氣壓力將產(chǎn)生較大的波動，造成供氣壓力不穩(wěn)定，影響氣動元件的動作過程，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至?xí)斐蓮U品。

四、空壓機變頻改造

螺桿空壓機的變頻改造要求變頻器根據(jù)用戶設(shè)定的期望壓力和供氣端反饋的實時壓力的差值進行自動調(diào)節(jié)。當(dāng)供氣端反饋的實時壓力超過用戶設(shè)定的期望壓力時，變頻器減小輸出頻率，反之，則增大輸出頻率；而當(dāng)供氣端反饋的實時壓力等于用戶設(shè)定的期望壓力時，變頻器維持實時輸出頻率，這樣來滿足供氣連續(xù)穩(wěn)定。其流程圖見下：

1、實現(xiàn)上述控制，變頻器需滿足的條件：

（1）用交-直-交變頻器作空壓機電動機的供電載體

交-直-交型變頻器能根據(jù)控制對象的需要，輸出頻率連續(xù)可調(diào)的交流電壓，可方便地改變電動機的轉(zhuǎn)速，以控制空壓機的輸出氣量，滿足生產(chǎn)需要。

（2）變頻控制系統(tǒng)采用負(fù)反饋閉環(huán)系統(tǒng)

空壓機變頻控制的基本要求是，保持空壓機輸出壓力的恒定。由自動控制理論可知，通過壓力變送器檢測空壓機輸出壓力并反饋到變頻器與給定壓力構(gòu)成負(fù)反饋，可實現(xiàn)空壓機輸出壓力的恒定。

（3）空氣壓縮機是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，故變頻器選用通用型恒轉(zhuǎn)矩變頻器。

（4）變頻器應(yīng)選用有PID功能的變頻器（或者另外選購個PID專用控制器）。

（5）變頻器的容量一般可按空氣壓縮機電動機容量選擇，也可以選擇比電動機容量大一個級別的變頻器。

2、系統(tǒng)閉環(huán)自動調(diào)節(jié)作用

閉環(huán)系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)作用是，將被控制量的檢測信號，反饋到變頻器與被控量的目標(biāo)值相比較，以判斷是否已經(jīng)達到預(yù)定的目標(biāo)值。如果未達到，則根據(jù)兩者的差進行自動調(diào)整。當(dāng)空氣壓力不足，反饋值小于目標(biāo)值，變頻器輸出頻率增大，電動機轉(zhuǎn)速增高，空氣壓力增大，直至空氣壓力與目標(biāo)值幾乎相等為止。當(dāng)空氣壓力大，反饋值大于目標(biāo)值，變頻器輸出頻率下降，電動機轉(zhuǎn)速減小，空氣壓力減小，直至空氣壓力與目標(biāo)值幾乎相等為止。變頻閉環(huán)PID控制，其調(diào)節(jié)的最終效果和傳統(tǒng)的工頻恒速空壓機運行效果比較見下圖：

上圖中由于變頻閉環(huán)調(diào)節(jié)的作用，供氣壓力基本穩(wěn)定，浮動范圍在0.01MPa上下。并且保證供氣滿足要求的同時，節(jié)能效果明顯。

3、PID過程調(diào)節(jié)器參數(shù)調(diào)整

變頻器將實時檢測到的壓力信號作為PID過程控制中的反饋信號，通過不斷的調(diào)整轉(zhuǎn)速使輸出壓力與設(shè)定值保持一致。PID控制環(huán)主要由三個參數(shù)決定：比例增益、積分時間、微分時間。這三個參數(shù)將會影響到調(diào)節(jié)過程的響應(yīng)速率、穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)幅度等。將比例增益過程中的PID比例增益設(shè)為0.3，并增大該值直到反饋信號再次開始失穩(wěn)為止，然后減小該值，最后將比例增益降低40%-60%。將積分時間過程中的PID積分時間設(shè)為20秒，并減小該值直到反饋信號再次開始失穩(wěn)為止，然后延長積分時間，直到反饋信號穩(wěn)定為止，最后將該值再增大15%-50%。微分時間中PID微分時間僅用在反應(yīng)速度非常快的系統(tǒng)中。一般取值是設(shè)定積分時間的四倍，只有當(dāng)比例增益和積分時間完全優(yōu)化后才能使用微分器。確保反饋信號振蕩可以通過反饋信號上的低通濾波器充分衰減。

四、空壓機變頻控制實踐應(yīng)用

以某廠房空壓機為例。改造前經(jīng)測試參數(shù)如下：電機功率110kW，出口壓力為5.2--5.9MPa，運行時間為12小時/天，一年運行340天，加載時間為15s，減載時間15s；加載電流為180A，減載電流為90A。經(jīng)檢測其節(jié)電率為30%以上。年節(jié)電量（按35%）計算如下：

W節(jié)電量=12×340×110×35%=1.57×105（k?Wh）

可見節(jié)電效果明顯，此外，改造后系統(tǒng)還存在其它優(yōu)點。首先，減少了機器的噪音；其次，控制回路可保證系統(tǒng)的正常、安全運行；最后，自動化程度高，克服原系統(tǒng)手動調(diào)節(jié)的缺點。

結(jié)束語

綜上所述，改革開放以來我國進入了可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略階段，各行各業(yè)都提出了節(jié)能減排的要求。我國的電能一直處于匱乏的階段，為了更好的對電能實現(xiàn)節(jié)能減排，逐漸對傳統(tǒng)的電機進行了改革，發(fā)展成了現(xiàn)在的變頻控制電機。變頻控制技術(shù)能夠根據(jù)負(fù)載的需求改變電機的驅(qū)動功率，減少了電機運轉(zhuǎn)中不必要的能量損耗。本文對空壓機及其電機的現(xiàn)狀、原理和應(yīng)用進行了分析和總結(jié)。

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變頻節(jié)能技術(shù)原理6范文3

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)；高效節(jié)能技術(shù)；液壓系統(tǒng)；發(fā)展趨勢

中圖分類號：U455.43文獻標(biāo)識碼： A

當(dāng)前日益受到人們重視的節(jié)能和能源問題，節(jié)能設(shè)計液壓系統(tǒng)也成為所關(guān)注的液壓技術(shù)工作者要解決的重大課題。通過進行改進液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件、控制元件、工作介質(zhì)等方面可提高能量的利用率，是實現(xiàn)高效節(jié)能的主要途徑，實現(xiàn)能量回收借助于輔助設(shè)備使得再次利用能量，達到良好的節(jié)能效果。二次調(diào)節(jié)技術(shù)、泵控調(diào)速技術(shù)、能量回收技術(shù)、負(fù)載敏感技術(shù)、壓力匹配技術(shù)等為常用的液壓節(jié)能技術(shù)。

一、工程概述

杭州市地鐵1號線16、17號盾構(gòu)區(qū)間工程包括【九堡東站～下沙西站】區(qū)間單圓盾構(gòu)隧道、區(qū)間風(fēng)井以及聯(lián)絡(luò)通道、泵站等附屬結(jié)構(gòu)；【下沙東站～文澤路站】區(qū)間單圓盾構(gòu)隧道、聯(lián)絡(luò)通道、泵站等附屬結(jié)構(gòu)。其里程如表1。

表1 【九堡東站～下沙西站】、【下沙東站～文澤路站】區(qū)間里程表

區(qū) 間 里 程 長 度 備 注

九堡東站～下沙西站 K28+571.326

～K31+573.447 3002.12 K29+599.644、K30+656.45、K31+235.822處設(shè)一個聯(lián)絡(luò)通道，K30+080處設(shè)一個風(fēng)井兼聯(lián)絡(luò)通道（含泵房），K29+152.5處設(shè)一個聯(lián)絡(luò)通道兼泵房。

下沙東站～

文澤路站 K33+926.498～K35+48.268 1121.77 K34+500處設(shè)一個聯(lián)絡(luò)通道兼泵房。

二、泵控調(diào)速技術(shù)

具有功率效率高、損失小、調(diào)速及節(jié)能方便、發(fā)熱量小等特點的泵控馬達容積調(diào)速系統(tǒng)，大功率液壓伺服系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。

（一）、PID控制技術(shù)

PID控制技術(shù)即是在工程實際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制。是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。

PID使用方便、控制原理簡單，可根據(jù)過程動態(tài)特性及時調(diào)整其參數(shù)， PID參數(shù)的調(diào)節(jié)、適應(yīng)性強和對系統(tǒng)優(yōu)化決定了控制性能最終能達到的目的，而控制系統(tǒng)設(shè)計的核心內(nèi)容是PID參數(shù)整定。對PID控制器參數(shù)在泵控馬達容積調(diào)速系統(tǒng)中通過非線性控制設(shè)計模塊NCD在Matlab/Simulink中與Z-N整定方法進行優(yōu)化設(shè)計，系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到提高。

（二）、變頻技術(shù)

結(jié)合了液壓傳動控制和電氣控制兩方面優(yōu)勢的變頻容積調(diào)速系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的相比，具有性能良好、節(jié)能高效，價格合理，控制方便等一系列優(yōu)點。液壓容積調(diào)速系統(tǒng)在變頻技術(shù)的基礎(chǔ)上，既能直接容積調(diào)速雙重節(jié)能和獲取變頻調(diào)速的效果，又能滿足速度控制要求，其控制結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 變頻容積調(diào)速控制結(jié)構(gòu)圖

在對變頻調(diào)速技術(shù)分析的基礎(chǔ)上，交流變頻容積調(diào)速回路通過實驗驗證具有分辨率高、調(diào)速范圍寬，抗污能力強，節(jié)能性好，計算機控制等優(yōu)點很容易實現(xiàn)。并對交流變頻容積調(diào)速回路的調(diào)速特性進行分析，并為了提高液壓馬達的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性及響應(yīng)速度采取模糊控制策略。

三、在液壓系統(tǒng)刀盤驅(qū)動中的應(yīng)用

隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展盾構(gòu)刀盤的液壓驅(qū)動技術(shù)在不斷進步，多馬達驅(qū)動的冗余干涉問題成功被解決，液壓回路從節(jié)流調(diào)速的閥控回路到容積調(diào)速的泵控回路的發(fā)展，大大降低了能耗。閉式容積調(diào)速回路由變量馬達和變量泵組成的完成是刀盤的轉(zhuǎn)速控制。其液壓原理圖如圖2所示。

圖2 兩種刀盤容積調(diào)速驅(qū)動方式

為了實現(xiàn)刀盤的扭矩控制、方向控制和轉(zhuǎn)速控制，可采用泵控馬達調(diào)速方式。這種回路調(diào)速范圍寬，采用恒扭矩調(diào)速模式在0~1.5r/min，采用恒功率調(diào)速在1.5~3r/min，通過軟件編程可以實現(xiàn)。為了使所選泵的排量有效減小，采用此種方法，且使系統(tǒng)的成本降低。

四、二次調(diào)節(jié)技術(shù)

一種閉環(huán)控制靜液傳動方案即二次調(diào)節(jié)閉環(huán)控制，非常有效的對靜液傳動系統(tǒng)的效率進行改善，這種調(diào)節(jié)技術(shù)不但對工作機構(gòu)的重力勢能和制動動能可以進行重新與回收利用，而且還能實現(xiàn)功率適應(yīng)。二次調(diào)節(jié)靜液傳動系統(tǒng)工作原理以圖 3說明，它是為了改變馬達排量通過對輸出端可逆式二次元件（柱塞泵）的調(diào)節(jié)斜盤傾角，在伺服閥的輸入電壓的控制之下使馬達傾角變化。

圖3 二次調(diào)節(jié)靜液傳動系統(tǒng)圖

在盾構(gòu)FPB螺旋輸送電液控制系統(tǒng)中應(yīng)用二次調(diào)節(jié)原理不僅能使取得的慣性能回收效果明顯，還對系統(tǒng)土壓控制品質(zhì)能夠改善。其電液控制原理圖如圖4所示。

圖4 螺旋輸送機液壓系統(tǒng)原理圖

五、負(fù)載敏感技術(shù)

負(fù)載敏感技術(shù)，就是匹配起負(fù)載所需的壓力、流量與泵源的壓力流量，一種高效節(jié)能技術(shù)使系統(tǒng)效率最大程度提高。分為泵控負(fù)載敏感系統(tǒng)和閥控負(fù)載敏感系統(tǒng)兩種的負(fù)載敏感液壓系統(tǒng)，液壓原理圖分別如圖5所示。相比閥控負(fù)載敏感系統(tǒng)，效率更高的是泵控負(fù)載敏感系統(tǒng)。

采用負(fù)載敏感控制技術(shù)在液壓系統(tǒng)盾構(gòu)推進主油路中，即采用恒壓變量泵帶遠程壓力控制的為驅(qū)動泵，將負(fù)載變化信號通過壓力傳感器檢測出，對泵的流量由負(fù)載變化信號做相應(yīng)的調(diào)節(jié)，使其各分組所需的流量與輸出流量始終相適應(yīng)，其工作原理如圖6所示。

圖6 進系統(tǒng)主油路控制原理圖

六、能量回收技術(shù)

能量轉(zhuǎn)化效率是能量回收系統(tǒng)的關(guān)鍵點，系統(tǒng)研究的目的是盡量將其吸收系統(tǒng)的剩余動能以最大限度地釋放出去。其中主要包括液壓馬達、液壓缸、二通插裝閥、蓄能器、電動機、比例方向閥等為所涉及到的液壓元器件。圖7為兩種常見的能量回收油路。

圖7 兩種常見的能量回收油路

七、區(qū)間工程的節(jié)能效果

【九堡東站～下沙西站區(qū)間】位于下沙區(qū)，隧道從下沙西站過松華河后沿九沙大道向西，過月牙路后沿九沙大道北側(cè)向西，避讓規(guī)劃運河二通道橋至東湖路，下穿臨平支線盾構(gòu)段至九堡東站。沿線主要分布有九沙大道、1號線臨平支線、規(guī)劃運河二通道橋以及沿線1～4層民居等。九沙大道橫穿九堡鎮(zhèn)，為九堡至下沙經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)的東西向主干道，規(guī)劃道路紅線50m，隧道穿越地段為待開發(fā)區(qū)，主要為農(nóng)田和民居，場地開闊。兩段區(qū)間隧道縱坡均為“V”型坡，最大坡度為25‰，隧道頂部埋深為9.0～20.6m，最小平面曲線半徑為800m，最大平面曲線半徑為2000m。沿線隧道穿越的巖土層均為③稍密～中密狀的飽和粉土及砂土，隧道圍巖分類均為Ⅰ類。

【下沙東站～文澤路站區(qū)間】位于下沙區(qū)，隧道從下沙東路站開始，沿二號大街左側(cè)到達文澤路站，規(guī)劃中九沙大道橫穿下沙東站，為九堡至下沙經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)的東西向主干道，規(guī)劃道路紅線50m，尚未實施。隧道穿越地段為待開發(fā)區(qū)，主要為空地和民居，場地開闊。兩段區(qū)間隧道縱坡均為“U”型坡，最大坡度為24‰，隧道頂部埋深為8.92～16.21m，最小平面曲線半徑為2000m，最大平面曲線半徑為2500m。隧道穿越巖土層主要為③稍密～中密狀的飽和粉土及砂土，隧道圍巖分類均為Ⅰ類。

全線隧道采用裝配式鋼筋混凝土襯砌環(huán)，管片內(nèi)徑5.5m，外徑6.2m，管片厚度350mm，寬度1.2m。

通過使用高效節(jié)能技術(shù)，使液壓系統(tǒng)達到較好的節(jié)能效果，是使用管理的價值和目的。

八、盾構(gòu)液壓節(jié)能技術(shù)的發(fā)展趨勢

隨著不斷進步的軟件技術(shù)和數(shù)字技術(shù)，將向易操作、高性能、節(jié)能效果顯著方向發(fā)展液壓節(jié)能化系統(tǒng)。具體改變途徑：

（1）將液壓系統(tǒng)動力裝置提高效率，提高工效，降低能耗；

（2）改進液壓系統(tǒng)或者設(shè)計出新的液壓系統(tǒng)；

（3）采用新型的控制元件在液壓系統(tǒng)中，并將其制造精度提高。

總之，在系統(tǒng)工作時每個組成部分在盾構(gòu)電液控制系統(tǒng)上都會有能量損失產(chǎn)生，因此，高效率的液壓元件要合理使用，并進行綜合調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)，合理分配和設(shè)置元件管路，應(yīng)用新材料、新技術(shù)，同時要加強在系統(tǒng)運行過程中的管理，使得液壓系統(tǒng)的節(jié)能目的真正實現(xiàn)。

參考文獻

變頻節(jié)能技術(shù)原理6范文4

關(guān)鍵詞：變頻器；抽油機；節(jié)能

中圖分類號：TN77文獻標(biāo)識碼：A

目前，抽油機是應(yīng)用最普遍的石油開采機械之一，也是油田耗電大戶，其用電量約占油田總用電量的40％，且總體效率很低，據(jù)調(diào)查一般在30％左右。油田抽油機負(fù)載是獨具特點的時變負(fù)載：有動、靜負(fù)載特性之分。起動初始狀態(tài)要求拖動電機的起動力矩是抽油機實際負(fù)載的3－4倍，甚至更大，起動力矩是抽油機選配電機的第一要素。當(dāng)起動力矩適用則負(fù)載功率必然匹配不佳，運行負(fù)載功率都遠小于電機的額定功率，即所謂"大馬拉小車"現(xiàn)象。過剩的抽油能力令抽油機的無功抽取時間增加，造成油井開采的電費成本居高不下，能源浪費十分嚴(yán)重。

變頻調(diào)速器具有低速軟啟動，轉(zhuǎn)速可以平滑地大范圍調(diào)節(jié)，對電動機保護功能齊全，如短路、過載、過壓、欠壓及失速等，可有效地保護電機及機械設(shè)備，具有運行平穩(wěn)、可靠，提高功效等諸多優(yōu)點，是抽油設(shè)備改造的理想方案。但是，將變頻器用于抽油機拖動時，也有幾個問題需要解決，主要是沖擊電流問題和再生能量的處理問題，以下加以分析。

1.閉環(huán)控制的采樣問題

抽油機利用變頻器調(diào)速，使之動態(tài)適應(yīng)油井負(fù)荷的變化，達到節(jié)電的目的，必須要加外部傳感器，否則無法實現(xiàn)閉環(huán)智能控制，只能實現(xiàn)人工定值控制。所采用的傳感器的類型，與間抽控制器大體相同，但是在要求上是有差別的。流量檢測是最直觀、最準(zhǔn)確的方法，如果能實現(xiàn)小流量檢測并解決防堵問題，應(yīng)盡量采用流量傳感器。光桿載荷傳感器也能用來檢測井下液量的多少，與間抽控制不同的是，閉環(huán)調(diào)速控制只要求載荷的變化趨勢，不需要標(biāo)定空抽設(shè)定值。光桿的平均載荷大，說明井下液量少，應(yīng)減速運行，反之則可加速運行。電流控制不可取，因為這里除了配重的影響外，當(dāng)電機調(diào)速時，電流也是隨著變化的，因此不能將電流信號用作控制依據(jù)。

2、再生能量的處理問題

由于抽油機屬位能性負(fù)載，尤其當(dāng)配重不平衡時，在抽油機工作的一個沖程中，會出現(xiàn)電動機處于再生制動工作狀態(tài)（發(fā)電狀態(tài)），電動機由于位能或慣性，其轉(zhuǎn)速會超過同步速，再生能量通過與變頻器逆變橋開關(guān)器件（IGBT）并聯(lián)的續(xù)流二極管的整流作用，反饋到直流母線。由于交-直-交變頻器的直流母線采用普通二級管整流橋供電，不能向電網(wǎng)回饋電能，所以反饋到直流母線的再生能量只能對濾波電容器充電而使直流母線電壓升高，稱作"泵升電壓"。直流母線電壓過高時將會對濾波電容器和功率開關(guān)器件構(gòu)成威脅，為了保護電容器及功率開關(guān)器件的安全，所以，變頻器都設(shè)置了直流母線電壓高保護停機功能。

2.1增大變頻器直流母線上濾波電容器的容量，將再生能量儲存起來，等電動狀態(tài)時再釋放給電動機作功。這種方法對節(jié)能有利，但是電容器的儲能作用是有限的，在大容量或者負(fù)載慣量大的系統(tǒng)中，不可能只靠濾波電容器來限制泵升電壓。

2.2采用"放"的辦法，可以采用由分流電阻器Rp和開關(guān)管S11組成的泵升電壓限制電路。也就是將回饋能量消耗在電阻上，這是一種耗能的方法，對節(jié)能不利。尤其是在大容量或者大慣量拖動系統(tǒng)中，能量的損失較大。

2.3對于地處北方寒冷地區(qū)的抽油機，為了在冬季增加原油的流動性和防止結(jié)蠟，而對井口回油管進行電加熱，如采用中頻加熱裝置。這時也可將變頻器與中頻電加熱裝置共用整流電路及直流母線，這樣可將電動機回饋到直流母線上的再生能量用于中頻加熱器，同時又防止了直流母線電壓的泵升。

2.4對于同一井場上有多口油井的場所，可以采用共用直流母線系統(tǒng)方案，即若干臺抽油機的變頻器可共用一臺整流器，將其直流母線聯(lián)結(jié)在一起，利用各變頻器的回饋能量不可能在同時發(fā)生的原理，將某一臺變頻器的回饋能量作為其他變頻器的動力。這樣即節(jié)約了能量，又防止了泵升電壓的產(chǎn)生。

2.5對于更大功率的系統(tǒng)，為了回饋再生能量，提高效率，可以采用能量回饋裝置，將再生能量回饋電網(wǎng)，當(dāng)然這樣一來，系統(tǒng)就更復(fù)雜，投資也就更高了。所謂的能量回饋裝置，其實就是一臺有源逆變器

3.沖擊電流問題

游梁式抽油機是一種變形的四連桿機構(gòu)，其整機結(jié)構(gòu)特點像一架天平，一端是抽油載荷，另一端是平衡配重載荷。對于支架來說，如果抽油載荷和平衡載荷形成的扭矩相等或變化一致，那么用很小的動力就可以使抽油機連續(xù)不間斷地工作。也就是說抽油機的節(jié)能技術(shù)取決于平衡的好壞。在平衡率為100％時電動機提供的動力僅用于提起1/2液柱重量和克服摩擦力等，平衡率越低，則需要電動機提供的動力越大。因為抽油載荷是每時每刻都在變化的，而平衡配重不可能和抽油載荷作完全一致的變化，才使得游梁式抽油機的節(jié)能技術(shù)變得十分復(fù)雜。因此，可以說游梁式抽油機的節(jié)能技術(shù)就是平衡技術(shù)。

據(jù)筆者對某油田18口井的調(diào)查，有6口井配重偏大，從而造成過大的沖擊電流，沖擊電流與工作電流之比最大可超過5倍，甚至超過額定電流的3倍！不僅浪費掉大量的電能，而且嚴(yán)重威脅到設(shè)備的安全。同時，也給采用變頻器調(diào)速控制造成很大的困難，一般變頻器的容量是按電動機的額定功率來選配的，過大的沖擊電流會引起變頻器的過載保護，不能正常工作。

通過對抽油機曲柄配重塊的調(diào)整，可以使沖擊電流降到電機額定電流之內(nèi)，沖擊電流與正常工作電流之比在1.5倍以內(nèi)。這樣，選用與電機額定功率同容量的變頻器，甚至略小于電機額定功率的變頻器（要視抽油機電動機的負(fù)載率而定）都可以長期穩(wěn)定運行。由于抽油機的起動扭矩往往很大，慣性也很大，所以要將變頻器的加減速時間設(shè)置得足夠長，一般為30～50s，才不致在起動時引起過載保護。

4.電磁兼容性問題

這里主要講電磁干擾（EMI）問題，即變頻器對微電腦控制器，傳感（變送）器及通信設(shè)備的干擾問題。變頻器是一個很強的電磁騷擾源，變頻器中的開關(guān)器件，以及SPWM電壓波形，會對控制及通信系統(tǒng)造成很大的干擾。干擾的途徑，除了感應(yīng)、輻射之外，還包括傳導(dǎo)干擾，即通過連接導(dǎo)線傳導(dǎo)的干擾。在控制系統(tǒng)中，變頻器只是一個執(zhí)行機構(gòu)，它的運行頻率（速度）指令由控制器通過對油井液量等信號的控制運算后給予，變頻器就通過控制信號線，給微電腦控制器造成了很大的干擾，以致使控制器無法正常工作。因為是傳導(dǎo)性干擾，采用屏蔽線是不解決問題的，要從信號線上的共模及差模干擾入手，采用共模與差模濾波器，才能解決干擾問題。

5.結(jié)語

抽油機在油田的使用量大，而負(fù)載率普遍偏低，功率因數(shù)則更低，電能的無謂浪費嚴(yán)重，節(jié)能降耗潛力巨大。變頻調(diào)速系統(tǒng)，使抽油機動態(tài)適應(yīng)油井負(fù)荷變化，也可方便地進行調(diào)參。配以流量、載荷等傳感器，可實現(xiàn)最經(jīng)濟的控制。同時其軟起動性能好，對延長抽油機壽命，減少維護費用有利。能耗基本上與轉(zhuǎn)速成正比，在部分可以降速的場合可以節(jié)能。因此，應(yīng)通過加大科研開發(fā)和應(yīng)用力度，提高油田管理水平，提高油田技術(shù)人員和工人的文化素質(zhì)，使變頻控制技術(shù)廣泛應(yīng)用在我國各大油田抽油生產(chǎn)中，使我國在抽油機變頻控制技術(shù)方面繼續(xù)保持世界領(lǐng)先地位.

參考文獻

[1]張曉玲，于海迎.抽油機的節(jié)能技術(shù)及其發(fā)展趨勢[J]，石油和化工節(jié)能，2007，2

變頻節(jié)能技術(shù)原理6范文5

關(guān)鍵詞：制冷空調(diào)；節(jié)能技術(shù)應(yīng)用；發(fā)展方向

目前我國能源形勢非常嚴(yán)峻，能源消耗帶來的環(huán)境污染也是需要解決的問題。而空調(diào)制冷在建筑能源的消耗中占據(jù)了重要的部分，制冷空調(diào)的關(guān)鍵節(jié)能減排技術(shù)是一項重要工作，它的設(shè)計情況對能源的消耗起到重大作用。下面先講一講制冷空調(diào)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀。

一、制冷空調(diào)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1．在冰蓄冷空調(diào)上的應(yīng)用

由于人們對生活和生產(chǎn)的需求，使空調(diào)耗電量大大增加，冰蓄冷技術(shù)的開發(fā)對空調(diào)在節(jié)能減排方面起來很多的幫助，冰蓄冷空調(diào)通過人們非高峰期用電，保持制冷機最小的耗能狀態(tài)，將制冷空調(diào)部分釋放的冷量去滿足空調(diào)冷負(fù)荷需求，即用融冰釋放的冷量來維持空調(diào)的冷負(fù)荷。把存冰的容器當(dāng)成制冷空調(diào)的蓄冷設(shè)備，這樣一來，提高了制冷空調(diào)的系統(tǒng)穩(wěn)定性，也提高了制冷空調(diào)的經(jīng)濟效率。

2．在多部門制冷空調(diào)節(jié)能上的應(yīng)用

以前我國的制冷空調(diào)技術(shù)主要用于保持食品和調(diào)節(jié)空氣質(zhì)量，現(xiàn)在隨著科技的不斷進步，人們生活條件的不斷改善，我國的制冷空調(diào)在節(jié)能技術(shù)上也用于與人們生活息息相關(guān)的各個部門。比如，工業(yè)生產(chǎn)部門、農(nóng)牧業(yè)部門、建筑工業(yè)部門、輕工業(yè)部門、微電子部門、文化教育部門、衛(wèi)星通信部門以及醫(yī)藥衛(wèi)生部門等等，它們都使用了制冷空調(diào)的節(jié)能技術(shù)。比如，對于產(chǎn)品的性能使用，可以需要在低溫下使用的電子裝置、金屬材料、高寒區(qū)用車、儀表設(shè)備等，通過空調(diào)節(jié)能技術(shù)的使用，可以在低溫節(jié)能的基礎(chǔ)上檢查它們的工作性能。醫(yī)藥衛(wèi)生方面，通過制冷空調(diào)節(jié)能的冰蓄冷技術(shù)，使真空干燥生物藥品、血漿以及疫苗可以在節(jié)能減排的基礎(chǔ)上進行保存。

3．在變頻空調(diào)節(jié)能上的應(yīng)用

變頻空調(diào)所指的是在普通空調(diào)基礎(chǔ)之上運用了變頻專用的壓縮機，并增加了變頻的控制系統(tǒng)，其它結(jié)構(gòu)及制冷原理與普通空調(diào)是一樣的，變頻空調(diào)主機為自動無級變速，能夠依據(jù)房間情況進行自動提供所需冷熱量，如果室內(nèi)的溫度達到了一定期望值，空調(diào)的主機就能夠保持這一溫度恒定運轉(zhuǎn)，并實現(xiàn)不停機的運轉(zhuǎn)，以保證室內(nèi)環(huán)境溫度穩(wěn)定。變頻空調(diào)概念是相對于定頻空調(diào)所產(chǎn)生的，我國電網(wǎng)電壓為220V、50Hz，當(dāng)空調(diào)在這樣條件下進行工作時，就稱為定頻空調(diào)，這種空調(diào)的供電頻率是不能改變的，其壓縮機轉(zhuǎn)速大體也是不變的，僅能依靠開亭壓縮機進行室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)，在這種一停一開間很容造成室內(nèi)溫度的忽熱忽冷，且消耗的電能是比較多；而變頻空調(diào)的變頻器能夠?qū)嚎s機的供電頻率進行改變，從而調(diào)節(jié)壓縮機的轉(zhuǎn)速，通過壓縮機轉(zhuǎn)速快慢來控制室內(nèi)的溫度，當(dāng)室溫波動比較的時候，電能的消耗就會小，舒適度也就大大提高了，變頻空調(diào)依據(jù)環(huán)境溫度來自動制冷、制熱及除濕運轉(zhuǎn)的方式，能夠讓室內(nèi)的溫度在短時間之內(nèi)達到所需溫度，且在低能耗及低轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下進行較小溫差波動，從而快速實現(xiàn)了節(jié)能、快速及舒適控溫的效果。當(dāng)蒸發(fā)溫度上升1℃或者冷凝溫度下降1℃的時候，可逆制冷機制冷系數(shù)就會增加2%-2.5%，由于電機效率、功率及熱力完善度等情況，空調(diào)能效僅會增加1%-1.5%之間，這就使得變頻技術(shù)制冷空調(diào)比普通制冷空調(diào)在理論上要節(jié)省能量為10%-15%左右。

二、制冷空調(diào)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展方向

1．太陽能技術(shù)的使用

太陽能空調(diào)的實現(xiàn)有兩種方式，一是利用光熱轉(zhuǎn)換，通過熱能制冷；二是領(lǐng)用光電轉(zhuǎn)換，通過電力制冷。現(xiàn)在國際上比較青睞利用光熱轉(zhuǎn)換的技術(shù)來設(shè)計太陽能空調(diào)。太陽能空調(diào)對可再生資源的利用有著重要的意義。現(xiàn)在在制冷空調(diào)方面，通過太陽能光熱發(fā)電帶動空調(diào)的制冷系統(tǒng)技術(shù)還沒有完善，一是太陽能光熱技術(shù)投入成本過高。二是太陽能的利用率不高。直接利用太陽能光熱帶動制冷空調(diào)的制冷系統(tǒng)技術(shù)，雖然制冷空調(diào)在性能上比不上傳統(tǒng)的機械式驅(qū)動制冷空調(diào)，但投入成本較低、利用能源率較高，被人們廣泛使用。太陽能作為一種取之不盡用之不竭的綠色能源，由于它的能量密度低、能量供應(yīng)的隨機性，導(dǎo)致了太陽能技術(shù)發(fā)展的困難。太陽能制冷應(yīng)用需要提高系統(tǒng)的性能系數(shù)、自動化程度。太陽能制冷系統(tǒng)也可以結(jié)合其他的高效能源，組成多能源制冷空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)。

2．高效節(jié)能設(shè)備的開發(fā)

制冷壓縮機是空調(diào)制冷系統(tǒng)的心臟，沒有節(jié)能減排制冷壓縮機的使用，空調(diào)的制冷系統(tǒng)就做不到高效節(jié)能的功能。壓縮機電機在很大程度上影響著制冷空調(diào)能量的消耗程度。在制冷空調(diào)器中，壓縮機電機的能量消耗是很大的，它的額定功率能夠占到空調(diào)總功率的90%，電機效率僅和電機功率大小有密切關(guān)系，而電流熱損失并不會隨著電機功率成比例上升，因此，大功率電機要比小供電機功率效率要高些，而同等功率單相交流要比三相交流電機的效率要低些。對于制冷式空調(diào)的壓縮機形式可以有多種，例如離心式壓縮機的使用，它具有不同的制冷劑葉輪，以后可以在誘導(dǎo)流場控制氣動方面以及穩(wěn)定度的提高方面進行研究。對于漩渦式的壓縮機制冷設(shè)備，可以在中間補氣方面做出研究。

3．熱泵技術(shù)

熱泵技術(shù)有水源的熱泵技術(shù)和土壤源的熱泵技術(shù)。作于一種環(huán)保節(jié)能、高效無污染的綠色空調(diào)，熱泵技術(shù)可以實現(xiàn)冬季產(chǎn)熱、夏季制冷的功能。對于熱泵體系的整體設(shè)計很簡單，節(jié)能效果很明顯。熱泵技術(shù)發(fā)展迅速，人們廣泛的采用。投資熱泵技術(shù)的費用比投資傳統(tǒng)空調(diào)的費用低，在運行中的費用也低于傳統(tǒng)空調(diào)。在建設(shè)熱泵技術(shù)工程時，根據(jù)參照經(jīng)濟技術(shù)層面，在制冷效果方面、運行費用方面、投資費用方面、節(jié)能效果方面進行詳細(xì)的分析論證，得出合理的、科學(xué)的方案，然后進行熱泵技術(shù)工程建設(shè)。

4．人工智能方面

人工智能是現(xiàn)代科技的一個重要特征，現(xiàn)在階段人工智能應(yīng)用于負(fù)荷預(yù)測工作、智能控制工作以及故障檢測工作上。它填補了傳統(tǒng)仿真技術(shù)的缺點部分，將傳統(tǒng)仿真和人工智能結(jié)合，形成的智能化仿真是今后制冷空調(diào)仿真技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)。這兩者之間取長補短，人工智能為制冷空調(diào)的高效控制奠定了理論基礎(chǔ)。通過計算機控制制冷系統(tǒng)，保證系統(tǒng)的冷量傳送，在安全可靠的前提下運行制冷系統(tǒng)。還可以在系統(tǒng)的控制過程增加自適應(yīng)控制，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性能，使系統(tǒng)具有較高的能效比。

總結(jié)：

隨著社會科技的不斷發(fā)展，以及人們生活質(zhì)量的提高，制冷空調(diào)被廣泛的應(yīng)用。相比于西方發(fā)達國家，我國的制冷空調(diào)在節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用方面還處于起步階段，一些經(jīng)驗積累的還不夠充分。我們還需要在制冷空調(diào)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用方面進行開發(fā)研究，同時整頓市場資源，爭取利用自己的技術(shù)創(chuàng)建出優(yōu)質(zhì)的制冷空調(diào)品牌，使中國成為制冷空調(diào)行業(yè)的制造強國。

參考文獻：

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變頻節(jié)能技術(shù)原理6范文6

摘要：隨著冶金行業(yè)成本增高，生產(chǎn)過剩的狀況下，行業(yè)已處于無利經(jīng)營生產(chǎn)狀況。冶金行業(yè)本身就是低產(chǎn)出、高消耗、低效益的行業(yè)，節(jié)能技術(shù)尤顯珍貴。主要探討了變頻技術(shù)節(jié)能原理及在冶金工業(yè)中的典型改造與應(yīng)用，改造后的效果顯著，有利于企業(yè)降低成本，節(jié)約能源。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù) 調(diào)速裝置 功率因數(shù) 軟啟動

冶金行業(yè)在國民經(jīng)濟建設(shè)中占有重要的位置，是和中國社會物質(zhì)文明發(fā)展與建設(shè)過程中息息相關(guān)的產(chǎn)業(yè)。冶金行業(yè)不同于其他行業(yè)的主要特點是規(guī)模較大、連續(xù)生產(chǎn)的流程性企業(yè)，車間內(nèi)已實現(xiàn)高度自動化控制系統(tǒng)，車間內(nèi)有大量的設(shè)備在高速運轉(zhuǎn)，高消耗的主要設(shè)備如風(fēng)機、水泵等。我國電機的總裝機容量已達4億千瓦，年耗電量約占全國用電量的60%，但電機的驅(qū)動系統(tǒng)的能源利用率不高，造成能源浪費嚴(yán)重，尤其在當(dāng)今資源不可再生的狀況下，提高能源利用率勢在必行。當(dāng)前工業(yè)應(yīng)用最多的是變頻技術(shù)，輕載時，通過對電機轉(zhuǎn)速控制，達到有效平穩(wěn)啟動，達到穩(wěn)壓，減少設(shè)備磨損，利于節(jié)能和電網(wǎng)維護，具有廣泛的社會效益和經(jīng)濟效益。

1、變頻技術(shù)分析

變頻控制都采用矢量控制方式，其原理特點是使異步電動機具有與直流電動機相同的轉(zhuǎn)矩生成機理，其基本原理是通過整流橋?qū)⒐ゎl交流電壓變?yōu)橹绷麟妷海儆赡孀兤鬓D(zhuǎn)換為頻率、電壓可調(diào)的交流電壓作為交流電機的驅(qū)動電源，使電機獲得無級調(diào)速所需的電壓和電流，能實現(xiàn)對交流異步電機的軟起動、變頻調(diào)速、提高運轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過流/過壓/過載保護等功能。變頻調(diào)速技術(shù)以其顯著的節(jié)電效果、優(yōu)良的調(diào)速性能及系統(tǒng)可靠性和延長設(shè)備使用壽命等優(yōu)點而成為現(xiàn)代電力傳動技術(shù)的一個主要發(fā)展方向。變頻調(diào)速裝置通常由整流器、平波電抗器或濾波電容器、逆變器及控制電路組成。在中間直流電路中串接平波電抗器作儲能元件的稱為電流型變頻器。中間直流回路并接濾波電容器作儲能元件的稱為電壓型變頻器。整流器將輸入的工頻交流電變換為直流電，經(jīng)中間直流環(huán)節(jié)輸入至逆變器，逆變器將直流電流變換為可調(diào)電壓、可調(diào)頻率的交流電輸入到電動機。能根據(jù)電機負(fù)載的變化實現(xiàn)自動、平滑的增速、減速，從而大幅度提高電機的工作效率。

2、變頻節(jié)能方式研究

2.1 風(fēng)機節(jié)能原理

冶金行業(yè)中水泵和風(fēng)機是典型的變轉(zhuǎn)矩負(fù)載。由流體力學(xué)可知，風(fēng)機和水泵的電動機的軸功率P與其流量（風(fēng)量）Q，揚程（壓力）H之間的關(guān)系式如下：P∝Q×H，當(dāng)流量由Q1變化到Q2時，電動機的轉(zhuǎn)速為N1、N2，Q、H、P相對于轉(zhuǎn)速的關(guān)系如下：

Q2=Q1×（N2/N1） ①

H2=H1×（N2/N1）2 ②

P2=P1×（N2/N1）3 ③

圖1 揚程（H）和風(fēng)量（Q）關(guān)系 圖2 功率（P）和轉(zhuǎn)速（N）關(guān)系

由公式①②③可知，流量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比，功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比。如果風(fēng)機的效率一定，當(dāng)要求調(diào)節(jié)流量下降時，轉(zhuǎn)速N可成比例的下降，而此時輸出功率P成立方關(guān)系下降。即風(fēng)機電機的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。例如：1臺風(fēng)機電機功率為550kW，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5時，其耗電量為281.6kW，省電48.8%，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的1/2時，其耗電量為68.7kW，省電87.5%。

2.2功率因數(shù)補償節(jié)能

無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當(dāng)中，設(shè)備使用效率低下，浪費嚴(yán)重，普通風(fēng)機水泵電機的功率因數(shù)在0.6～0.7之間，使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用，從而減少了無功損耗，可有效增加電網(wǎng)的有功功率。

2.3 軟啟動節(jié)能

如工業(yè)中的電機采取硬啟動，啟動電流大約是額定電流的6倍左右，這樣將會對電網(wǎng)容量要求較高，并且啟動時產(chǎn)生的較大電流及震動將會對擋板和閥門造成極大的損害，對現(xiàn)場設(shè)備管路的使用壽命極為不利，硬啟動所產(chǎn)生的電流對操作人員的安全系數(shù)進一步降低。通過使用變頻裝置后，電機啟動電流從零開始，平緩升至到電機穩(wěn)定工作狀態(tài)，減少了對電網(wǎng)沖擊，提高了現(xiàn)場設(shè)備使用壽命，降低維護成本。

3、變頻技術(shù)在風(fēng)機中的應(yīng)用

在冶金工業(yè)中，風(fēng)機是加熱爐重要設(shè)備之一，是冶金行業(yè)中需要長時間連續(xù)運行的設(shè)備，通常工業(yè)中所應(yīng)用的風(fēng)機、水泵采用擋板、閥門進行流量控制、造成了大量的能源浪費。運行效率的高低直接關(guān)系到風(fēng)機消耗的成本大小，傳統(tǒng)的電機控制方式是保持轉(zhuǎn)速恒定，通過閥門調(diào)節(jié)流量，這種運行方式不僅能耗大，而且頻繁的風(fēng)量調(diào)節(jié)，容易造成閥門損壞或密封不牢，對設(shè)備產(chǎn)生較大的損害，嚴(yán)重會影響生產(chǎn)。目前盡管有多種轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方式進行節(jié)能，但較為廣泛的是變頻調(diào)速方式，采用變頻器對風(fēng)機水泵等機械裝置進行調(diào)速控制來控制風(fēng)量、流量，在很大程度上減少了異步電機啟動時對電機和風(fēng)機的軸造成損傷，并且調(diào)速和控制精度進一步提高，更有利于控制風(fēng)量，從而優(yōu)化鋼坯加熱工業(yè)流程，為后續(xù)鋼坯軋制提供了可靠的產(chǎn)品質(zhì)量保障，另外節(jié)能效果顯著，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

4、結(jié)語

變頻技術(shù)在冶金工業(yè)大功率的傳動系統(tǒng)應(yīng)用已成為節(jié)能減排的一種趨勢，變頻技術(shù)不僅提高了冶金設(shè)備機組的穩(wěn)定性，還有效降低了冶金成本及能耗，是當(dāng)前一種理想的調(diào)速控制方式。

參考文獻

[1]余梅君.變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展及在冶金行業(yè)的應(yīng)用[J].江蘇冶金，2000（06）.