淺談變頻器的使用

1、引言

變頻器業(yè)界的專家、學(xué)者、企業(yè)家、用戶共聚一堂，歷數(shù)我國(guó)變頻器行業(yè)一年來(lái)取得的驕人成績(jī)。雖然我國(guó)變頻器市場(chǎng)仍舊是歐、美、日十大品牌占據(jù)主流，但我國(guó)變頻器的十大品牌正在迅速的崛起，高水平的高壓變頻器已經(jīng)能和國(guó)外的品牌匹敵，并且占有的市場(chǎng)分額逐年迅速增加。這是令變頻器業(yè)界擊鼓相慶可喜可賀的大事。但是我們也應(yīng)當(dāng)清醒的認(rèn)識(shí)到，和歐美、日產(chǎn)品相比，我國(guó)變頻器的產(chǎn)量、質(zhì)量、品種和生產(chǎn)廠家的規(guī)模的差距還是不小，業(yè)界的同仁們應(yīng)當(dāng)利用我國(guó)正在大力提倡建設(shè)節(jié)約型社會(huì)、創(chuàng)新型國(guó)家的東風(fēng)，縮小和歐美、日產(chǎn)品的差距。 隨著變頻器在各行各業(yè)的深入應(yīng)用取得了令人矚目成績(jī)，也獲得了顯著節(jié)能效果、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。在變頻器這個(gè)專業(yè)模塊范圍內(nèi)考慮的問(wèn)題多，從變頻節(jié)能系統(tǒng)整體層面上考慮的問(wèn)題少，弄不清楚整個(gè)系統(tǒng)真實(shí)的特性是什么，也不怎么清楚變頻器在整個(gè)系統(tǒng)的地位和作用，因而在一些項(xiàng)目中，變頻器僅僅起到了掩飾水泵、風(fēng)機(jī)容量選擇過(guò)大的節(jié)能作用，而沒(méi)有從理論上根本解決系統(tǒng)節(jié)能的實(shí)質(zhì)問(wèn)題，或者僅僅把變頻器降格為一個(gè)擋風(fēng)板的作用，花了很多投資上了變頻器，而沒(méi)有把變頻器的作用發(fā)揮到極致。這不利于我國(guó)變頻事業(yè)的健康發(fā)展。我覺(jué)得業(yè)界同仁們對(duì)于變頻器的正確應(yīng)用必須給以充分的重視，應(yīng)用變頻器產(chǎn)生極致的效益，是變頻器發(fā)展的終極目的，也只有變頻器應(yīng)用正確、可靠、順利，才能對(duì)廣大用戶產(chǎn)生更大的吸引力，變頻器的市場(chǎng)才會(huì)有做大做強(qiáng)的巨大商機(jī)。我國(guó)每年節(jié)能服務(wù)市場(chǎng)的規(guī)模約有1200億，外國(guó)巨頭早就覬覦我國(guó)節(jié)能服務(wù)市場(chǎng)，他們已有大的舉措，我們已經(jīng)聽到了這些巨人嗵嗵的腳步聲，同仁們，形勢(shì)緊張，機(jī)不可失，時(shí)不再來(lái)，讓我們攜起手來(lái)，為我國(guó)變頻器事業(yè)蓬勃發(fā)展、為我國(guó)2020年達(dá)到全面的小康水平而努力奮斗! 2、變頻器在系統(tǒng)中的作用 變頻器在實(shí)際使用中是以一個(gè)子系統(tǒng)的角色容入大系統(tǒng)中進(jìn)行協(xié)調(diào)運(yùn)行的。如在圖1的負(fù)反饋控制系統(tǒng)中，變頻器和電機(jī)、風(fēng)機(jī)或水泵一起作為控制系統(tǒng)的執(zhí)行器，并和傳感器、調(diào)節(jié)器及被控對(duì)象共同構(gòu)成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)整體。控制系統(tǒng)的性能取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，即控制系統(tǒng)的四個(gè)環(huán)節(jié)之間的相互聯(lián)系、相互影響和相互制約也就是相互關(guān)聯(lián)。各個(gè)環(huán)節(jié)局部都優(yōu)組成的系統(tǒng)整體不一定最優(yōu)，反之系統(tǒng)整體最優(yōu)不一定要求每個(gè)環(huán)節(jié)局部最優(yōu)。大部分變頻器應(yīng)用都可歸結(jié)為這種運(yùn)行模式。這就是說(shuō)如果控制系統(tǒng)的四個(gè)環(huán)節(jié)不匹配，即便是變頻器的性能再好，也顯示不出來(lái)。

圖1變頻器在控制系統(tǒng)中的作用 從圖1可以看出，變頻器構(gòu)成的控制系統(tǒng)，跟蹤的是與系統(tǒng)變化過(guò)程特點(diǎn)密切相關(guān)的特征參數(shù)θa，以克服干擾f造成的影響，而不是相關(guān)性很弱的其他參數(shù)。筆者在工程上曾見過(guò)這樣的案例:在一個(gè)空調(diào)箱中，變頻器不是跟蹤反映負(fù)荷變化的特性參數(shù)，而是跟蹤和負(fù)荷變化不相關(guān)的過(guò)濾器兩側(cè)的阻力降，變頻器形同虛設(shè)，根本起不到跟蹤負(fù)荷變化節(jié)能的作用。變頻器和電動(dòng)機(jī)、水泵組成的執(zhí)行器環(huán)節(jié)的實(shí)質(zhì)是變能量流，跟蹤什么參數(shù)變，這是我們?cè)O(shè)計(jì)變頻變流量節(jié)能系統(tǒng)應(yīng)該特別要注意的。 3、變頻器在火力發(fā)電廠應(yīng)用節(jié)能案例剖析 圖2是變頻器在火電廠的應(yīng)用方案圖。在這個(gè)方案中只是突出了高壓變頻器(HVIN)、變壓器P.T)和高壓電機(jī)(M)組成的控制回路中的多半個(gè)環(huán)節(jié)，而沒(méi)有說(shuō)明高壓變頻器在控制系統(tǒng)中的位置和作用，因此有可能把高壓變頻器的功能發(fā)揮不到極致，取得最好的節(jié)能效果，或者使變頻器降格為僅僅起到一個(gè)擋風(fēng)板的作用，而沒(méi)有發(fā)揮變頻器應(yīng)有的作用。

圖2變頻器在火電廠的使用方案 實(shí)際在電廠的風(fēng)機(jī)、水泵處在的位置不同，用變頻節(jié)能改造取得的節(jié)能效果也是不同的。 圖3是火力發(fā)電廠生產(chǎn)流程示意圖。在火力發(fā)電廠中的風(fēng)機(jī)、水泵配置的電動(dòng)機(jī)基本上都是超過(guò)250kW的高壓電動(dòng)機(jī)，因此變頻變流量節(jié)能應(yīng)用都需要高壓變頻器。但生產(chǎn)流程中處在不同位置的風(fēng)機(jī)或水泵，和高壓變頻器組成的控制系統(tǒng)跟蹤的目標(biāo)是不同的，節(jié)能的效果也是不同的。

圖3火力發(fā)電廠生產(chǎn)流程示意圖 如圖3中的循環(huán)水泵8。因冷卻水受發(fā)電負(fù)荷、氣候的影響，冷卻水溫會(huì)發(fā)生變化，從而影響冷凝器4的冷凝壓力并波及汽輪機(jī)3的出力和效率，即影響發(fā)電機(jī)18的出力和效率，因此循環(huán)水泵8和高壓變頻器組成的控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)跟蹤的是冷凝器4的冷凝壓力，以克服發(fā)電負(fù)荷、氣候變化對(duì)發(fā)電效率的影響，保持發(fā)電機(jī)組在變工況的高效運(yùn)行，同時(shí)由于控制系統(tǒng)能夠根據(jù)發(fā)電出力和氣候變化自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻水量，冷卻泵8也以最小的能耗，實(shí)現(xiàn)