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誤區(qū)1 使用變頻器都能節(jié)電
一些文獻(xiàn)宣稱變頻調(diào)速器是節(jié)電控制產(chǎn)品,給人的感覺是只要使用變頻調(diào)速器都能節(jié)電。
實際上,變頻調(diào)速器之所以能夠節(jié)電,是因為其能對電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速。如果說變頻調(diào)速器是節(jié)電控制產(chǎn)品的話,那么所有的調(diào)速設(shè)備也都可以說是節(jié)電控制產(chǎn)品。變頻調(diào)速器只不過比其它調(diào)速設(shè)備效率和功率因數(shù)略高罷了。
變頻調(diào)速器能否實現(xiàn)節(jié)電,是由其負(fù)載的調(diào)速特性決定的。對于離心風(fēng)機(jī)、離心水泵這類負(fù)載,轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比,功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。只要原來采用閥門控制流量,且不是滿負(fù)荷工作,改為調(diào)速運行,均能實現(xiàn)節(jié)電。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降為原來的80%時,功率只有原來的51.2%??梢?,變頻調(diào)速器在這類負(fù)載中的應(yīng)用,節(jié)電效果zui為明顯。對于羅茨風(fēng)機(jī)這類負(fù)載,轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的大小無關(guān),即恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。若原來采用放風(fēng)閥放走多余風(fēng)量的方法調(diào)節(jié)風(fēng)量,改為調(diào)速運行,也能實現(xiàn)節(jié)電。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降為原來的80%時,功率為原來的80%。比在離心風(fēng)機(jī)、離心水泵中的應(yīng)用節(jié)電效果要小得多。對于恒功率負(fù)載,功率與轉(zhuǎn)速的大小無關(guān)。水泥廠恒功率負(fù)載,如配料皮帶秤,在設(shè)定流量一定的條件下,當(dāng)料層厚時,皮帶速度減慢;當(dāng)料層薄時,皮帶速度加快。變頻調(diào)速器在這類負(fù)載中的應(yīng)用,不能節(jié)電。
與直流調(diào)速系統(tǒng)比較,直流電動機(jī)比交流電動機(jī)效率高、功率因數(shù)高,數(shù)字直流調(diào)速器與變頻調(diào)速器效率不相上下,甚至數(shù)字直流調(diào)速器比變頻調(diào)速器效率略高。所以,宣稱使用交流異步電動機(jī)和變頻調(diào)速器比使用直流電動機(jī)和直流調(diào)速器要節(jié)電,理論和實踐證明,這是不正確的。
誤區(qū)2 變頻器的容量選擇以電動機(jī)額定功率為依據(jù)
相對于電動機(jī)來說,變頻調(diào)速器的價格較貴,因此在保證安全可靠運行的前提下,合理地降低變頻調(diào)速器的容量就顯得十分有意義。
變頻調(diào)速器的功率指的是它適用的4極交流異步電動機(jī)的功率。
由于同容量電動機(jī),其極數(shù)不同,電動機(jī)額定電流不同。隨著電動機(jī)極數(shù)的增多,電動機(jī)額定電流增大。變頻調(diào)速器的容量選擇不能以電動機(jī)額定功率為依據(jù)。同時,對于原來未采用變頻器的改造項目,變頻調(diào)速器的容量選擇也不能以電動機(jī)額定電流為依據(jù)。這是因為,電動機(jī)的容量選擇要考慮zui大負(fù)荷、富裕系數(shù)、電動機(jī)規(guī)格等因素,往往富裕量較大,工業(yè)用電動機(jī)常常在50%~60%額定負(fù)荷下運行。若以電動機(jī)額定電流為依據(jù)來選擇變頻調(diào)速器的容量,留有富裕量太大,造成經(jīng)濟(jì)上的浪費,而可靠性并沒有因此得到提高。
對于鼠籠式電動機(jī),變頻調(diào)速器的容量選擇應(yīng)以變頻器的額定電流大于或等于電動機(jī)的zui大正常工作電流1.1倍為原則,這樣可以zui大限度地節(jié)約資金。對于重載起動、高溫環(huán)境、繞線式電動機(jī)、同步電動機(jī)等條件下,變頻調(diào)速器的容量應(yīng)適當(dāng)加大。
對于一開始就采用變頻器的設(shè)計中,變頻器容量的選擇以電動機(jī)額定電流為依據(jù)無可厚非。這是因為此時變頻器容量不能以實際運行情況來選擇。當(dāng)然,為了減少投資,在有些場合,也可先不確定變頻器的容量,等設(shè)備實際運轉(zhuǎn)一段時間后,再根據(jù)實際電流進(jìn)行選擇。
內(nèi)蒙古某水泥公司24×13m水泥磨二級粉磨系統(tǒng)中,有1臺國產(chǎn)N-1500型O-Sepa選粉機(jī),配用電動機(jī)型號為Y2-315M-4型,電動機(jī)功率為132kW,卻選用FRN160-P9S-4E型變頻器,這種變頻器適用于4極、功率為160kW電動機(jī)。投入運行后,zui大工作頻率48Hz,電流只有180A,不到電動機(jī)額定電流的70%,電動機(jī)本身已有相當(dāng)?shù)母辉A?。而變頻器選用規(guī)格又比拖動電動機(jī)大1個等級,造成不應(yīng)有的浪費,可靠性不會因此而提高。
安徽巢湖水泥廠3號石灰石破碎機(jī),其喂料系統(tǒng)采用1500×12000板式喂料機(jī),拖動電動機(jī)選用Y225M-4型交流電動機(jī),電動機(jī)額定功率45kW,額定電流為84.6A。在進(jìn)行變頻調(diào)速改造前,通過測試發(fā)現(xiàn),板式喂料機(jī)拖動電動機(jī)正常運行時,三相平均電流僅30A,只有電動機(jī)額定電流的35.5%。為了節(jié)省投資,選用ACS601-0060-3型變頻器,該變頻器額定輸出電流為76A,適用于4極、功率為37kW電動機(jī),取得了較好的使用效果。
這2個例子一反一正說明了,對于原來未采用變頻器的改造項目,變頻器的容量以實際工況為依據(jù)來選擇可大幅度減少投資。
誤區(qū)3 用視在功率計算無功補(bǔ)償節(jié)能收益
用視在功率計算無功補(bǔ)償節(jié)能效果。如文獻(xiàn)[1]原系統(tǒng)風(fēng)機(jī)工頻滿載工作時,電動機(jī)運行電流為289A,采用變頻調(diào)速時,50Hz滿載運行時的功率因數(shù)約為0.99,電流是257A,這是由于變頻器內(nèi)部濾波電容產(chǎn)生改善功率因數(shù)的作用。節(jié)能計算如下:ΔS=UI=×380×(289-257)=21kVA
因此該文認(rèn)為其節(jié)能效果約為單機(jī)容量的11%左右。
實際分析:S即表示視在功率,即電壓與電流的乘積,電壓相同時,視在功率節(jié)約百分比與電流節(jié)約百分比是一回事。在有電抗的電路中,視在功率只是反映了配電系統(tǒng)的允許zui大輸出能力,而不能反映電動機(jī)實際消耗的功率。電動機(jī)實際消耗的功率只能用有功功率表示。在該例中,雖用實際電流計算,但計算的是視在功率,而不是有功功率。我們知道,電動機(jī)實際消耗的功率是由風(fēng)機(jī)及其負(fù)載決定的。功率因數(shù)的提高并沒有改變風(fēng)機(jī)的負(fù)載,也沒有提高風(fēng)機(jī)的效率,風(fēng)機(jī)實際消耗的功率沒有減少。功率因數(shù)提高后,電動機(jī)運行狀態(tài)也沒有改變,電動機(jī)定子電流并沒有減少,電動機(jī)消耗的有功功率和無功功率都沒有改變。功率因數(shù)提高的原因是變頻器內(nèi)部濾波電容產(chǎn)生無功功率供給了電動機(jī)消耗。隨著功率因數(shù)提高,變頻器的實際輸入電流減少,從而減少了電網(wǎng)至變頻器之間的線損和變壓器的銅耗。同時,負(fù)荷電流減小,給變頻器供電的變壓器、開關(guān)、接觸器、導(dǎo)線等配電設(shè)備可以帶更多的負(fù)載。需要指出的是,如果象該例一樣不考慮線損和變壓器銅耗的節(jié)約,而考慮變頻器的損耗,變頻器在50Hz滿載運行時,不僅沒有節(jié)能,而且還費電。因此,用視在功率計算節(jié)能效果是不對的。
某水泥廠離心風(fēng)機(jī)拖動電動機(jī)型號為Y280S-4,額定功率為75kW,額定電壓380V,額定電流140A。在進(jìn)行變頻調(diào)速改造前,閥門全開,通過測試發(fā)現(xiàn),電動機(jī)電流70A,只有50%負(fù)荷,功率因數(shù)為0.49,有功功率為22.6kW,視在功率為4607kVA。
在采用變頻調(diào)速改造后,閥門全開,額定轉(zhuǎn)速運行時,三相電網(wǎng)平均電流為37A,從而認(rèn)為節(jié)電(70-37)÷70×*=44.28%。這樣計算,看似合理,實質(zhì)上仍是以視在功率計算節(jié)能效果。該廠在進(jìn)一步測試后發(fā)現(xiàn),此時功率因數(shù)為0.94,有功功率為22.9kW,視在功率為24.4kVA??梢?,有功功率增加,不但沒有節(jié)電,反而費電。有功功率增加的原因是考慮了變頻器的損耗,而沒有考慮線損和變壓器銅耗的節(jié)約。產(chǎn)生這種錯誤的關(guān)鍵在于沒有考慮功率因數(shù)提高對電流下降的影響,默認(rèn)功率因數(shù)不變,從而片面夸大了變頻器的節(jié)能效果。因此,在計算節(jié)能效果時,必須用有功功率,不能用視在功率。
下一篇:變頻器欠電壓問題的一般處理方法}
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展會城市:廣州市展會時間:2025-12-19