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通过变频器实现节能

作者:罗克韦尔自动化(中国)有限公司供稿2009.03.17阅读 2070

  超过80%的泵和风机设备需要使用可以降低流量的控制方法来满足需求,节省能源对这些设备来说至关重要。过程工程师们通常采用定速控制器和节流设备,如阻尼器和节流阀等,但这些设备的节能效果并不明显。
  在您需要控制液体流量时,若使用变频器(VFD)或变速装置,可以在变换电机速率的同时又大大降低能源损耗。通过、、变频控制技术的进步,硬件与动力系统配置的谨慎选择,智能电机控制策略等CONTROL ENGINEERING China版权所有,实现了更为理想的整体运营绩效、控制功能性与节能。
  在选择某种电机控制解决方案时,需要考虑多种因素,包括最高需求负荷,操作效率最优化,功率因数,以及隔离变压器的成本和损耗。再生能力,同步转移以及专业化的智能电机控制节能特性也是需要考虑的重要因素。

通过使用VFD降低约20

通过使用VFD降低约20%的速率或流量,便可节省大量能源

  减少最高需求负荷
  值得注意的是,当企业超过用电预定极限或基本负荷时www.cechina.cn,公用事业机构收取的最高需求电费将更高。最高需求负荷通常是指工业电机在全压启动时用电量达到峰值的情况。
  通过为特定的应用程序提供所需动力、使电机速率逐渐下降控制工程网版权所有,从而减少用电量,VFD可达到降低峰值的效果。VFD还可自动控制电机频率,使其仅在必要时以全马力运行。
  优化动力的使用
  除启动电机之外,还需考虑泵或电机运转时的能效。在电机空载或轻载的应用中,VFD还能节省更多的能源并改善绩效性能。
  以泵和风机为例,在应用程序对压力流的要求低于100%时,其离心荷载将可以实现最大程度的节能。比如,使用VFD降低仅20%的速率或流量,便可节省大量能源。如其对流程并无影响,这种方法甚至还能节省高达50%的能耗,这在很多操作中都相当于节省了大量的能源。
  离心风机和泵等设备的能源消耗遵循相似定律,亦即流量与速度成比例,压力与速度的平方成比例,而功率与速度的立方成比例。这便意味着如果设备需要80%的流量,那风机和泵将需要以80%的额定速率运转。然而,当速率为80%时,设备仅需要50%的额定功率。
  换言之, 通过降低20%的速率仅需在设备全速运转时降低所需功率的50%。恰恰是这种流量与功率之间的关系让VFD得以成为节能的理想工具。
  功率因数至关重要
  功率因数和它影响位移与谐波畸变(Harmonic Distortion)的方式都是选择变频器时所应考虑的重要因素。接近1的有效功率因数的变频器转化为降低的能源消耗。
  一流的变频器在多种速率范围内可产生0.95或者更高的功率因数。这对能源成本的影响通过比较两台4,000hp的变频器便可看出,其中一台有效功率因数为0.95, 另一台为0.98。每千瓦成本定为0.11美元,年运转8,760小时,使用有效功率因数为0.98的驱动系统与功率因数为0.95的系统相比CONTROL ENGINEERING China版权所有,每年可节省97,390美元。

利用先进技术实现带有智能电机控制功能的变频器

利用先进技术实现带有智能电机控制功能的变频器

  变压器的隐形成本
  每个变频器都会产生谐波畸变,从而在工厂动力系统内产生额外的热量,并导致驱动系统的损耗。制造商可通过使用相移和多路脉冲整流器变压器,或是AFE前端整流器来减少谐波。
  变压器长期以来都是驱动系统成本的一部分。 其导致的负面结果包括,驱动系统的体积增大,而且成本、重量和复杂性都有所提高。为使变压器冷却,需要另外进行空气调节,这便抬高了成本费用,也造成持续不断地耗费过多的动力。
  现在,工程师们可以利用无变压器中压变频器。此类变频器使用带有线路电抗器的AFE整流器,以及整体通用模式的电压保护装置,其电源结构更为简易。这种设备使变频器体积缩小了50%,同时使驱动系统的重量减少了70%。
  无变压器的中压变频器因为线路反应器的磁性元件减少,从而可以使损耗降低,此外,使用这种变频器无需另外进行空气调节。普通的变压器效率约为98.5~99%, 而AFE线路反应器约为99.5%。 尽管这0.5%-1%的差别听起来微乎其微控制工程网版权所有,但正是这细微的差别实现了大量能源的节省。工程师们可以将AFE改装至现有的电动机,使变频器在现有的电动机、交换机与控制室等有限空间的应用中成为改善流程和节省能源的理想工具。
  将一台变频器应用至多个电动机
  同步转移功能的利用是节省能源成本的另一途径。同步旁路(Bypass)的方法即指通过匹配两个电源的电压波形频率、振幅、以及它们之间的相位关系,使负荷从一个电源向另一个电源转移,达到仅使用一台变频器便可启动并同步多台电动机的目的。利用VFD来启动电动机,达到一定的速率,然后使其同步,从而减少了满载电流,优化的整个过程。
  具备同步旁路功能的VFD所带来的经济优势在安装和运行成本上都有所体现。两台电动机所共用的一个同步系统可节省约33%的初始成本。
  能源管理带来投资收益(ROI)
  在行业内有多种途径可以带来节能的机会。智能电机控制解决方案,包括高效的VFD,是实行节能计划以优化能源

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