变频器技术与应用薛晓明课件模块6.ppt

模块六 变频器在工业上的应用 项目6.1 变频器在风机上的应用 项目6.2 变频器在供水系统节能中的应用 项目6.3 变频器在机床改造中的应用 项目6.4 变频器在中央空调节能改造中的应用 模块六 变频器在工业上的应用 变频调速技术是20世纪80年代发展起来的新技术，具有节能、易操作、便于维护、控制精度等优点，近年来在多个领域得到了广泛应用，本模块将列举几个应用实例介绍工业上如何应用变频器来实现上述目的，具体项目架构见表6-1。 表6-1 模块三的项目架构 项目6.1 变频器在风机上的应用 项目目标 1、了解风机应用变频器的目的。 2、会对变频器调速进行节能分析。 3、掌握变频器的容量计算方法。 4、掌握风机变频调速控制系统的调试方法。 相关知识 一、风机应用变频器的目的 在工矿企业中，风机设备应用广泛，诸如锅炉燃烧系统、通风系统和烘干系统等。传统的风机控制是全速运转，即不论生产工艺的需求大小，风机都提供出固定数值的风量，而生产工艺往往需要对炉膛压力、风速、风量及温度等指标进行控制和调节，最常用的方法则是调节风门或挡板开度的大小来调整受控对象，这样，就使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉了。统计资料显示，在工业生产中，风机的风门、挡板相关设备的节流损失以及维护、维修费用占到生产成本的7% - 25%。这不仅造成大量的能源浪费和设备损耗，而且控制精度受到限制，直接影响产品质量和生产效率。 由于风机属于二次方律负载，消耗的电功率与风机转速的三次方成比例，由此，当风机所需风量减小时，可以使用变频器降低风机转速的方法取代风门、挡板控制方案，所消耗的功率要小得多，从而降低电动机功率损耗，达到节能的目的。下面以一个实例，比较应用变频器的节能效果。 一台工业锅炉使用的22kW鼓风机，一天连续运行24h，其中每天10h运行在90%负荷(频率按46Hz计算，挡板调节时电动机功率损耗按98%计算)，14h运行在50% 负荷(频率按20Hz计算，挡板调节时电动机功率损耗按70%计算)；全年运行时间以300天计算。 应用变频调速时每年消耗的电量为 Wb1 =22×l0× [1- (46/50)3] ×300kW·h= 14606kW·h Wb2=22× 14× [1- (20/50)3J ×300kW·h= 86447kW·h Wb= Wb1 + Wb2 = (14606+ 86447) kW·h= 101053 kW·h 应用挡板调节开度时每年消耗的电量为 Wd1 =22× (1-98%) × 10×300kW·h= 1314kW·h Wd2 =22× (1-70%) ×14×300kW·h=27594kW·h Wd = Wd1 + Wd2 = (1314+27594) kW·h=28908 kW·h 相比较节电量为△W = Wd- Wb = (101053 - 28908) k W· h = 72145k W· h 每1kW·h电按0.6元计算，则采用变频调速每年可节约电费43287元。所以推广风机的变频调速，具有十分重要的意义。 二、风机应用变频器的选择 1、变频器容量的选择 变频器容量的选择一般根据用户电动机功率通过计算来选择。计算方法如下： 变频器额定输出电流≥1.1×电动机额定电流 由于风机、水泵在某一转速运行时，其阻转矩一般不会发生变化，只要转速不超过额定值，电动机就不会过载，因此，变频器的额定电流只要选择公式计算的最小值。 2、变频器类型的选择 风机、水泵属于二次方律负载，在低速时，阻转矩很小，不存在低频时能否带动的问题，故采用U/f控制方式已经足够。并且从节能的角度，U/f线可选最低的 。多数生产厂都生产了比较低廉的专用于风机、水泵的变频器，可以选用。 为什么U/f线可选最低的?现说明如下：如图6-1所示，曲线0是风机二次方律机械 特性曲线；曲线1为电动机在U/f控制方式下转矩补偿为0时的有效负载线。当转速为nx时，对应于曲线0的负载转矩为TLx；对应于曲线1的有效转矩为TMx。因此，在低频运行 时，电动机的转矩与负载转矩相比，具有较大的裕量。为了节能，变频器设置了若干低减 U/f线，其有效转矩线如图6-1中的曲线2和曲线3所示。 图6-1 风机的机械特性和有效转矩线 在选择低减U/f线时，有时会发生难以起动的问题，如图P4-1-1中的曲线0和曲线3相交于S点。显然，在S点以下，电动机是难以起动的。为此，可采取以下措施： 1)选择另一低减U/f线，例如曲线2。 2)适当加大起动频率。 在设置变频器的参数时，一定要看清变频器说明书上注明的U/f线在出厂时默认的补偿量，一般变频器出厂时设置转矩补偿U/f线，即频率fx =0时，补偿电压Ux 为一定值，以适应