我国《节约能源法》第39条规定:"将变频调速列入节能技术加以推广"。然而影响变频调速节能产品推广的障碍的原因有:电网供电电压等级偏高,给变频器中的电力开关器件绝缘带来障碍,变频器自身质量的可靠性欠佳,产品价格偏高。
变频器自20世纪60年代问世到80年代的推广应用,也推动我国变频调速技术的飞速发展,生产厂家不断增多,高压变频器市场即将启动,这将有力促使变频器自身质量的提高和产品价格的逐步下浮。与此同时,随着改革开放的深化和我国加入WTO,以及人们对节能环保意识的增强,许多工矿企业将走出低谷逐步回升,迫使企业对设备进行节能改造,从而造就变频器在众多领域推广应用的美好前景。
1 变频调速的优越性
随着电力电子技术、计算机和控制技术的迅速发展,使变频调速这一先进的节能技术得以在众多领域推广应用。变频器应用于各行各业,既能提高设备的效率,满足生产工艺的需求,又能获得显著的节能降耗效果,并有如下的优越性:
1.1 电力拖动系统故障率低
目前用于电力拖动系统的主要是异步电动机,它是典型的常规交流电动机,自从现代交流调速系统发明以来,对异步电动机拖动技术进行广泛研究,并取得长足的进步。对于可调速度的拖动系统采用变频器,即可在不更换原电动机条件下连续调速,以选择最佳速度。由于异步电动机结构简单,其转子回路内电流不必从外部接人,故出现故障的概率极低。变频调速还可应用于有易燃、易爆性气体的场合,这是其他电动机调速所无可匹敌的。
1.2 工作特性优越
实现三相异步电动机的变频调速,是发明异步电动机近百年以来人们翘首以待的"世纪之梦",迄今为止人们对它倾注极大热情,通过不懈努力、提高和完善,其调速的工作特性等诸多方面毫不逊色,即与直流调速系统相比,某些方面还超过直流调速。由于频率身是数字量,即可实现在不需要外部反馈的情况下,即能得到很硬的机械特性,而且调速精度高、平滑、性能稳定、维护简单,易于实现生产过程的自动控制。
1.3 变频器可实现软起动
一般异步电动机全压起动的起动电流为额定电流的5-7倍。而采用变频器可实现软起动,其起动电流不超过额定电流的1.5倍,而且起动平稳无冲击。对其配套的电气、的冲击力小,能显著延长电控元件及电动机的寿命。
1.4 低转下转矩恒定
变频调速拖动系统,在低速时有转矩提升功能,确保低速恒转矩输出。在电动机最高转速,即最大工作能力时不受电源频率影响。
1.5 延长设备使用寿命
变频调速技术在、泵类负载中应用,节能效果更为显著,不仅可根据负载运行要求调节转速,而且减少机械和风的噪声,延长风机和水泵的使用寿命。
1.6 软起动下转矩平滑
变频器应用于,在负载要求平滑加速、减速时,具有性能良好的软起动效果。尤是在重负载起动时,可提升输出转矩,这是普通起动器所无法起到的效果。
1.7 起停冲击小
变频器应用于一般生产机械设备,其起动、停止、空载低速或高速,均不会产生冲击以,从而可延长设备使用寿命。此外,变频器的应用有利于实现生产的,对提高产品质量的合格率和生产效率起到促进作用。
2 变频器使用中的谐波干扰
在各行各业的众多设备中,电动机是最多的用电设备,其耗电量约占全部用电量的50%以上,对电力拖动系统,除改进设备设计,优化系统的配置外,还应大力推广应用变频调速技术进行节能改造,这将具有深远的经济效益社会效益。
但变频器是非线性设备,也是谐波源,在使用过程中谐波干扰依然存在,会对弱电系统的热工产生干扰尤为明显。
某供热厂的风机采用变频器改造后,节能效果十分显著,但在运行中会产生谐波对另一台热工仪表显示值造成干扰,使仪表显示值出现很大偏差。当1号风机变频器投运时,2号炉的蒸汽流量、水位、压力等的显示值出现最大指示值。当1号变频器停止运行,2号炉的蒸汽流量、水位、压力值均为零。这种现象是由于变频器运行过程中产生的谐波所致,并对弱电系统的热工仪表显示值产生影响。为此,对变频器运行中产生的谐波干扰不可忽视,应采取必要措施加以防范。
3 防止谐波对弱电系统干扰的措施
在变频器安装使用中,一定按产品说明书要求执行,运行过程要特别注意维护,编制日 常及定期的维护规程,做到有章可循。运行值班人员必须做到每班巡视视察,是否有振动、气味,或电流电压指示是否异常。夏天更要保持干净,吹扫灰尘,以免变频器过热。
在采取防止谐波干扰措施时,一定要地制宜根据具体情况而采取相应的防范措施。该厂风机变频器采用远程方式,控制线较长,在上与仪表二次线同在桥架里布线,而且控制线与弱电热工仪表二次线存在平行走径,长度达百米以上,两线相对距离很小,因而造成的干扰较大。针对这种具体情况而采取的防范措施是:
(1)将变频器控制线与热工仪表的二次线采用屏蔽线,在桥架中两导线的平行部分用铁皮隔板隔开,屏蔽线的屏蔽层应做良好的接地,接地线与接地体的连接应牢固可靠。
(2)可在热工仪表的二次线末端串接一个小电容器,可起到将高频干扰信号旁路掉。电容器的一端接仪表二次线,另一端也要做良好的接地。
(3)在变频器柜电源进线端的套上1.5~2m的金属蛇皮管,并要做好蛇皮管外壳的良好接地,这也是防止变频器运行过程产生谐波干扰的措施。
(4)的连接线不宜过长,切勿将过长的连接线部分盘成圈状放在变频器柜内。传感器连接线尽量缩短也是可以防止高次谐波产生对弱电系统仪表的干扰。
(5)变频器在安装使用中,一定要按产品说明书要求执行,必要时应进行技术咨询,避免造成不必要的干扰而影响正常生产。