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公司节能改造,准备上变频器,这个变频器该如何选购呢?

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问题描述

公司最近在搞节能改造,准备上变频器,任务交给我了。虽说我也是搞电力电子的,但毕竟是搞学术为主的,对实际应用中的变频器选用还真不熟悉。希望有变频器领域的专家给点建议,说说该如何选购变频器?

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吴斌·250.00

2016-08-28提问

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《节能减排“十二五”规划》中明确工业节能要求,第三产业增加值占国内生产总值的比重低于预期目标,重工业占工业总产值比重由68.1%上升到70.9%,高耗能、高排放产业增长过快,结构节能目标没有实现,因此,必须加强工业能源消耗的管理。

国家《节能减排“十二五”规划》要求实施节能改造工程,电机系统节能是主要工程之一,要求对电机系统实施变频调速、永磁调速、无功补偿等节能改造,优化系统运行和控制,提高系统整体运行效率。规划提出,2015年电机系统运行效率比2010年提高2个~3个百分点,“十二五”时期形成800亿千瓦时的节电能力。因此,节能环保使我国变频器行业不断拓展产业的市场占有率,并凭借强劲的发展力成为我国工业经济发展的重要基点。

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  李宁·170.00

2016-09-01回答

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变频节能主要用在需要通过实施交流电机转速变化,改变驱动机械特性从而达到生产工艺要求的场合,较多地应用在风机、水泵上。当电机只能在额定转速运行时,其驱动机械也只能以某一额定速度运行。当生产工艺要求调整工艺参数时,只能通过增(减)系统阻力方法强制改变流量,电机则始终处在额定工况下运行,造成电能的浪费。如风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节出口(或入口)的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量,除白白消耗电能外,还增加了系统附件,而且也增加了系统故障发生概率。当使用变频调速时,如果流量要求减小,通过降低泵或风机转速即可满足要求。

综合来看,变频器主要通过功率因数补偿和软启动两种方式来达到节能效果

功率因数补偿方面,由于无功功率会增加线损和设备的发热,加之功率因数的降低导致电网有功功率的降低,大量无功电能消耗线路当中,设备使用效率低下,浪费严重。在使用变频调速装置后,变频器内部滤波电容作用,从而减少了无功损耗,增加了电网的有功功率。

软启动节能方面,电机硬启动会对电网造成严重冲击,同时对电网容量的要求也过高,启动时产生大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大,对设备、管路的使用寿命极为不利。而利用变频器的软启动功能,将使启动电流从零开始,减轻了对电网冲击和对供电容量的要求,延长了设备和阀门使用寿命,从而节省了设备的维护费用。

但需要注意的是,在变频器的使用上应避免“小马拉大车”问题。产生这一问题的原因是基于当时投产设计时的工作条件限制,以致设计安装时为节省资金,许多地方都采用了变频功率小于电机额定功率的设置。但随着技术发展,工艺生产条件变化,“小马拉大车”的问题不可避免地出现,造成变频器不能正常运行。因此,在变频装置试用期间,应事先进行检测调整避免上述问题出现。此外,变频器正常使用6~10年后便易进入故障高发期,经常会出现元器件烧坏、失效、保护功能频繁动作等故障现象,严重影响其正常运行。

同时,在选用变频器调速或节能时,应该遵守以下10条原则,作为决定方案的前提。当地电费价格高的,在同样节电量时,经济收益就更大,这也是必然要考虑的事。

1)变频器要节电是有一定条件的。在不影响使用的条件下,适当改变工况参数后,把不合理运行参数所消耗电能节省下来,就可做到从一般运行转变成经济运行。

2)要节能一定要降低频率,下降值越大,节电越多。不降低频率,变频器原则上是不能节电的。

3)与电动机负载率有关。负载率在10%90%时,节电率最多约8%10%,负载率低相应节电率高些。但无功节电率大约40%50%,是不计电费的。

4)与原来的运行的工况参数值的合理程度有关。例如,与压力、流量、转速等可调节的量值大小有关,可调整量大,则节电率就高,否则相反。

5)与原来采用的调整方式有关。采用进口或出口阀门方式来调整运行参数的,很不经济,若改为变频器调速,则经济合理。使用变频器调速后,比用人工阀门调整运行方法,能多节电达20%30%.

6)与原来采用的调速方式有关。例如,原来用滑差电动机调速,因调速效率低,尤其在中、低速时,效率只有50%以下,很不经济,改为变频器调速后,把这部分电能节省下来了。目前轻工、纺织、造纸、印染、塑料、橡胶等行业中,大多还在使用滑差电动机,故使用变频器来实现节能,技术改造工作是当务之急的事。

7)与电动机工作方式有关。例如,连续运转、短时运转、间歇运转的节电量是不同的。

8)与开动时间长短有关。例如,一天开机24h,一年开365天的节电量就大,反之则小。

9)与电动机本身功率大小有关。同样节电率下,功率大的节电量值大,经济效益就大,哪怕节电率相对小功率电动机低些,但实际收益较大。

10)与本单位生产工艺设备重要性有关。首先要选产品电耗大、成本高、现用的调速方式是不够经济合理的设备加以改造,改用变频器后就能有立竿见影、事半功倍的效果。

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  刘小康·60.00

2016-09-01回答

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变频器的正确选择对于控制系统的正常运行是非常关键的。选择变频器时必须要充分了解变频器所驱动的负载特性。人们在实践中常将生产机械分为三种类型恒转矩负载、恒功率负载和风机、水泵负载。

以下本文介绍有关变频器的选型技巧:

1.恒转矩负载:负载转矩与转速无关,任何转速下总保持恒定或基本恒定。例如传送带、搅拌机,挤压机等摩擦类负载以及吊车、提升机等位能负载都属于恒转矩负载。变频器拖动恒转矩性质的负载时,低速下的转矩要足够大,并且有足够的过载能力。如果需要在低速下稳速运行,应该考虑标准异步电动机的散热能力,避免电动机的温升过高。

2.恒功率负载:机床主轴和轧机、造纸机、塑料薄膜生产线中的卷取机、开卷机等要求的转矩,大体与转速成反比,这就是所谓的恒功率负载。负载的恒功率性质应该是就一定的速度变化范围而言的。当速度很低时,受机械强度的限制,TL不可能无限增大,在低速下转变为恒转矩性质。负载的恒功率区和恒转矩区对传动方案的选择有很大的影响。电动机在恒磁通调速时,最大容许输出转矩不变,属于恒转矩调速;而在弱磁调速时,最大容许输出转矩与速度成反比,属于恒功率调速。如果电动机的恒转矩和恒功率调速的范围与负载的恒转矩和恒功率范围相一致时,即所谓“匹配”的情况下,电动机的容量和变频器的容量均最小。

3.风机、泵类负载:在各种风机、水泵、油泵中,随叶轮的转动,空气或液体在一定的速度范围内所产生的阻力大致与速度n的2次方成正比。随着转速的减小,转速按转速的2次方减小。这种负载所需的功率与速度的3次方成正比。当所需风量、流量减小时,利用变频器通过调速的方式来调节风量、流量,可以大幅度地节约电能。由于高速时所需功率随转速增长过快,与速度的三次方成正比,所以通常不应使风机、泵类负载超工频运行。

 变频器一般分为四种:迷你型、通用型、矢量型、专用型。

迷你型变频器:比较适合做小型设备的客户,迷你型变频器以外观精致、操作方便、轻巧。紧凑设计、性能优良为特色。显然,适合一些做小设备的客户。

通用型变频器:功能齐全、强大且稳定,适合驱动常规负载:如机械加工设备,罗氏风机也需要用通用性变频器。

矢量型变频器:性能优于通用型变频器,适合一些负载惯性大、需要低频率高转矩启动(就是说保证低频率的时候也能负载运转起来)负载 的情况。

专用型变频器:专用型变频器针对指定行业。

在选择变频器时因注意以下几点注意事项:

1、根据负载特性选择变频器,如负载为恒转矩负载需选择AFSV60A变频器,如负载为风机、泵类负载应选择AFSV60P频器。

2、选择变频器时应以实际电机电流值作为变频器选择的依据,电机的额定功率只能作为参考。另外应充分考虑变频器的输出含有高次谐波,会造成电动机的功率因数和效率都会变坏。因此,用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较,电动机的电流增加10%而温升增加20%左右。所以在选择电动机和变频器时,应考虑到这中情况,适当留有裕量,以防止温升过高,影响电动机的使用寿命。

3、变频器若要长电缆运行时,此时应该采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响,避免变频器出力不够。所以变频器应放大一档选择或在变频器的输出端安装输出电抗器。

4、当变频器用于控制并联的几台电机时,一定要考虑变频器到电动机的电缆的长度总和在变频器的容许范围内。如果超过规定值,要放大一档或两档来选择变频器。另外在此种情况下,变频器的控制方式只能为V/F控制方式,并且变频器无法保护电动机的过流、过载保护,此时需在每台电动机上加熔断器来实现保护。

5、对于一些特殊的应用场合,如高环境温度、高开关频率、高海拔高度等,此时会引起变频器的降容,变频器需放大一档选择。

6、使用变频器控制高速电机时,由于高速电动机的电抗小,高次谐波亦增加输出电流值。因此,选择用于高速电动机的变频器时,应比普通电动机的变频器稍大一些。

7、变频器用于变极电动机时,应充分注意选择变频器的容量,使其最大额定电流在变频器的额定输出电流以下。另外,在运行中进行极数转换时,应先停止电动机工作,否则会造成电动机空转,恶劣时会造成变频器损坏。

8、驱动防爆电动机时,变频器没有防爆构造,应将变频器设置在危险场所之外。

9、使用变频器驱动齿轮减速电动机时,使用范围受到齿轮转动部分润滑方式的制约。润滑油润滑时,在低速范围内没有限制;在超过额定转速以上的高速范围内,有可能发生润滑油用光的危险。因此,不要超过最高转速容许值。

10、变频器驱动绕线转子异步电动机时,大多是利用已有的电动机。 绕线电动机与普通的鼠笼电动机相比,绕线电动机绕组的阻抗小。因此,容易发生由于纹波电流而引起的过电流跳闸现象,所以应选择比通常容量稍大的变频器。一般绕线电动机多用于飞轮力矩GD2较大的场合,在设定加减速时间时应多注意。

11、变频器驱动同步电动机时,与工频电源相比,降低输出容量10%~20%,变频器的连续输出电流要大于同步电动机额定电流与同步牵入电流的标幺值的乘积。

12、对于压缩机、振动机等转矩波动大的负载和油压泵等有峰值负载情况下,如果按照电动机的额定电流或功率值选择变频器的话,有可能发生因峰值电流使过电流保护动作现象。因此,应了解工频运行情况,选择比其最大电流更大的额定输出电流的变频器。变频器驱动潜水泵电动机时,因为潜水泵电动机的额定电流比通常电动机的额定电流大,所以选择变频器时,其额定电流要大于潜水泵电动机的额定电流。

13、当变频器控制罗茨风机时,由于其起动电流很大,所以选择变频器时一定要注意变频器的容量是否足够大。

14、选择变频器时,一定要注意其防护等级是否与现场的情况相匹配。否则现场的灰尘、水汽会影响变频器的长久运行。

15、单相电动机不适用伺服电机、步进电机、单相电容电机。

如何合理选择变频器:变频器的选用,应按照被控对象的类型、调速范围、静态速度精度、启动转矩等来考虑,使之在满足工艺和生产要求的同时,既好用,又经济。 由于变频器价格较贵,选用时一定要做详细的技术经济分析论证,对那些负荷较高且非变工况运行的设备不宜采用变频器。  

(1)按安装形式不同可分为四种,可根据受控电机功率及现场安装条件选用合适类型。一种是固定式(壁挂式),功率多在37kW以下。第二种是书本型,功率从0.2~37kW,占用空间相对较小,安装时可紧密排列。第三种是装机/装柜型,功率为45~200kW,需要附加电路及整体固定壳体,体积较为庞大,占用空间相对较大。第四种为柜型,控制功率为45~1500kW,除具备装机/装柜型特点外,与之比较占用空间更大。 

(2)从变频器的电压等级来看,有1AC230V,也有3AC208~230V、380~460V、500~575V、660~690V等级,应根据要求做出正确的选择。

(3)从变频器的防护等级来看,有IP00的,也有IP54的,要根据现场环境情况作出相应的选择。 变频器具有较多的品牌和种类,价格相差很大。要根据工艺环节的具体要求选择性能较好、价格相对较低的品牌和种类,为此必须了解变频器的技术特性。变频器可以从不同的方面进行分类。 

(4)按控制方式不同可分为通用型和工程型。通用型变频器一般采用给定闭环控制方式,动态响应速度相对较慢,在电机高速运转时也可满足设备恒功率的运行特性,但在低速时难以满足恒功率要求。工程型变频器在其内部通过检测设有自动补偿、自动限制的环节,在设备低速运转时也可保持较好的特性实现闭环控制。在水泥厂喂料、卸料、窑转速等工艺环节,由于控制相对简单,要求不高,为降低价格、便于维护,选择通用性变频器即可。


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  蒋应伟·20.00

2016-08-28回答

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