一、变频器的节能原理

 

(1)变频节能

 

使用变频调速时，如果流量要求降低，可以通过降低泵的转速来满足要求。根据流体力学理论，轴功率旋转的立方是成正比的。如果泵的效率不变，当流量被调节到降低时，转速可以成比例地降低，而轴的输出功率以三次关系降低。当所需流量降低时，可以调节变频器的输出频率，使电机转速成比例降低。此时电机的功率会按照立方关系大幅降低，比风门、阀门节能40%-50%，从而达到省电的目的。

 

(2)功率因数补偿和节能

 

由于变频器内部滤波电容的作用，降低了无功损耗，增加了电网有功功率。

 

(3)软启动节能

 

利用变频器的软启动功能，启动电流从零开始，最大值不会超过额定电流，减少了对电网的影响和对供电能力的需求，延长了设备和阀门的使用寿命，节约了设备的维护成本。

 

二、实际应用

 

1、应用分析

 

（a）省电

 

以某队LWW1#转运站为例，安装变频器后单位输液消耗量较安装变频器前平均减少0.229kwh/m3，降幅49.9%。轴承温度从84℃降至71℃。按站外日均输液3000 m3计算，年用电量3000 m3/d×0.229kwh/m3×365d = 250755。按照每千瓦时1元计算，该站年电费为25万元。

 

（b）能源节省

 

使用变频器后，运行泵电机轴承温度明显下降，平均下降13℃，降幅15.7%；由于采用了软启动和软停，降低了流量计的泵轴、轴承、机械密封和轴承、齿轮等易损件的磨损程度，不仅延长了运行泵、流量计和易损件的使用寿命，还节省了大量的人力和设备维护费用。

 

2、问题分析

 

（a）频率设备本身

 

变频器主控制电路故障:主板和主电路因使用寿命长和一些意外原因损坏，主要包括主板、电源板、变频器、滤波电容等。，这是变频器维护成本的主要消耗部分。变频器外围控制装置及冷却风扇故障:变频器柜内变频器无故障，但外部控制电路系统有故障；冷却风扇是易损件，使用寿命为2-6年。变频器日常维护跟不上:操作人员对变频器的基本操作和一些基本参数设置了解不够，使用过程中不能及时发现问题。

 

（b）谐波对变频器的影响

 

变频器的整流电路和逆变电路采用半导体开关元件，控制上采用PWM控制方式，这就决定了变频器的输入输出电压和电流除了基波外，还含有许多高次谐波成分。谐波不仅会增加输、供、用电设备的额外损耗，使设备温度过高，降低输变电设备的效率，而且谐波或电磁辐射的干扰会导致继电保护装置误动作或动作，使电气仪表的测量不准确，甚至无法正常工作。谐波对变频器的影响主要表现为电机或内部元件过热，低频运行时抖动，比工频运行时噪声高。

 

（c）变频器对泵和流量计的影响

 

变频器低频运行时，泵空转，流量计转动缓慢甚至不转；变频器高频运行时，工作电流急剧上升，电机转数也急剧上升，导致泵、流量计经常过载，机械扭矩增大，电机温度过高，机械磨损严重，大大降低了泵、流量计等机械设备的使用寿命。

 

三、管理对策

 

1、变频器本身故障

 

（a）显示故障代码故障

 

变频器运行参数设置不当或外部工况条件不符合变频器要求而引起的一种保护动作现象。根据随附手册中提供的说明。如果上述步骤不起作用，最好将所有参数恢复到出厂值，然后按照上述步骤重新设置。

 

（b）维护不当导致的环境问题和故障

 

变频器属于电子器件，振动是造成电子器件机械损伤的主要原因。对于振动冲击较大的场合，应采用橡胶等减震措施；潮湿、腐蚀性气体和灰尘会导致电子器件生锈、接触不良和绝缘降低，导致短路；温度是影响电子器件寿命和可靠性的重要因素，尤其对于半导体器件，应根据器件要求的环境条件安装空调或避免阳光直射；定期检查变频器的空气过滤器和冷却风扇。

 

2、谐波的影响

 

低次谐波通常对电机负载影响较大，引起转矩脉动，而高次谐波会增加逆变器输出电缆的漏电流，导致电机输出不足，因此必须抑制逆变器输出的高次和低次谐波。一般可考虑增加逆变电源的内部阻抗，安装电抗器或专用滤波器等。，从而将逆变器产生的谐波控制在最小范围内，实现科学合理用电，抑制电网污染，提高供电质量。

 

3、对泵的影响

 

通过估算进液量的最大值和最小值，确定变频器运行的频率范围，结合平均频率点缩小频率调整范围，确定最佳频率点，根据频率变化的速度，适当增加积分调整时间，延长频率变化的时间，以减少变频器运行时对泵和流量计的冲击损伤。

 

4、维护和保养

 

建立变频器日常维护制度:认真填写记录，加强日常检查，注意对比两者之间的平衡；检查并记录散热器温度；检查变频器是否有异常振动和声音，风扇是否正常运转；定期保养，仔细检查变频器，检查变频器内部是否有发热变色部位，电解电容内部是否有膨漏防爆孔凸出，PCB板是否异常，是否有发热、烧黄部位。

 

四、结语

 

使用变频器后，可以实现电机设备的软启动和软停止，消除了电机对电网的影响，减少了机械磨损，降低了设备的维护成本，延长了机械设备的使用寿命。环境因素、谐波干扰以及如何优化参数以减少对泵和流量计的影响，都可以通过变频器本身的功能和补偿来解决。