关于变频调速的应用与节能分析

李志超

中国华电集团贵港发电有限公司 广西贵港 537100

摘要：节能是所有电力公司都十分在意的问题，也是各个时期下电力工作的一项主要内容。本文结合我公司对变频器的具体应用，分析了变频器的应用原理与节能原理，突出了变频器的节能效果。下面本文将对变频调速的应用与节能问题进行分析。

关键词：变频调速；节能应用；分析

引言：作为电力生产企业最主要的动力设备，异步电动机所具有的高能耗特点注定了它在功率输出的过程中会损失掉大量能耗。针对这一问题，人们开始努力发展变频器技术，意在使其成为电力企业节能降耗和提高效率的一种重要手段。事实上，在当前的应用中的，我们的确实现了这一目的，凭借变频器在调速、节能、安全等方面所发挥出的良好优势，电力企业的劳动生产效率得到了极大提升。

1、变频调速器的具体应用——以我公司为例

1.1 燃煤火力发电机组变频后的节能分析

当前我公司所使用的变频设备主要有凝结水泵、开式冷却水泵、密封风机、定子冷却水泵，通过对变频设备应用前后燃煤火力发电机组数据进行对比发现，发电机耗电率得到了显著降低。

1.1.1 #1 #2燃煤火力发电机组改造前后参数统计

改造前参数统计见表1，改造后参数统计见表2。

表1 #1 #2燃煤火力发电机组改造前参数统计

	#1 #2燃煤火力发电机组电量	#1 #2燃煤火力发电机组耗电率
5月10号	601	0.54%
5月11号	605	0.54%
5月12号	597	0.55%
5月13号	615	0.56%
5月14号	609	0.54%
5月15号	607	0.56%
5月16号	591	0.55%
5月17号	618	0.57%
5月18号	606	0.54%
5月19号	609	0.56%
合计	6058	0.545%

注：数据是从2018年5月10号到5月19号。

表2 #1 #2燃煤火力发电机组改造后参数统计

	#1 #2燃煤火力发电机组电量	#1 #2燃煤火力发电机组耗电率
8月10号	502	0.34%
8月11号	496	0.37%
8月12号	492	0.40%
8月13号	483	0.39%
8月14号	491	0.38%
8月15号	495	0.39%
8月16号	489	0.40%
8月17号	488	0.37%
8月18号	490	0.32%
8月19号	492	0.33%
合计	4918	0.347%

三个月后，#1 #2燃煤火力发电机组参数发生了明显变化。

1.1.2 #1 #2燃煤火力发电机组更换变频设备后的实际经济效益分析

结合表1和表2可以看出，#1 #2燃煤火力发电机组参数发生了明显变化。其中，改造前#1 #2燃煤火力发电机组平均每天所消耗电率为0.545%，三个月后，#1 #2燃煤火力发电机组平均每天所消耗电率下降了0.198%。按照这个标准，我公司每月将会节约出2.5-2.6万元，全年节约费用将在30万元以上。

1.2 变频器的扩展应用

还以我公司为例。在凝结水泵、开式冷却水泵、密封风机、定子冷却水泵等变频设备被应用前，我公司#1 #2燃煤火力发电机组均处于恒速运转状态，当电机输出与实际需求相差不多时，这样的运行状态是可以被接受的。但工况毕竟是动态的，且是上下浮动并无规律可循的，在这种情况下，恒定的运转状态根本无法满足工况需求，有时还会造成不必要的浪费，进而给企业带来一定程度的损失。调查发现，我公司在2017年下半年和2018年1-4月份这段时间的系统运行效率仅为42.7%。在引入变频设备之后，状况逐渐有所好转，避免了更大损失。变频器采用了变频调速节能技术，属于计算机技术与电子技术相互融合的一种技术，专门用来解决节能问题，这也是为什么变频器能够在工业生产中显示出强劲竞争力的原因，目前正在向多个领域进行应用拓展。当然，我们也需要注意到变频器成本问题，以及应用它所具备的相应条件。至少从目前来看，虽然变频器的一次投资很大，但回报率却很高，按照当前的情况，预计到2021年8月，我公司就能收回全部投资在变频器上的成本。除此之外，变频器所具有的故障检测功能、故障诊断功能也在很大程度上提高的我公司电机运行的安全性和可靠性。

2、变频调速与节能的原理分析

2.1 变频器的调速原理

首先来分析一下n=60f（1-s）/p这个公式，n表示异步电动机转速；f表示异步电动机频率；s表示异步电动机转差率；p表示异步电动机极对数^[1]。公式中，电动机转速与电动机频率明显呈正比，所以若要提高电动机的速度，在保证其他参数不发生变化的前提下提高电动机频率即可。事实上，我们在实际操作中主要也是通过改变电动机频率还提升电动机速度的。一般当f在0-50HZ范围内变化时，所获得的可调节转速范围就会很宽。

2.2 变频器主要环节

在分析变频器的节能原理前，我们需要先了解一下变频器的电路组成，一般变频器有四个部分组成，分别是整流、中间直流、逆变和控制，采用的是交流－直流－交流的工作方式^[2]。它的节能过程中是，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后将直流电源转换成不同频率的交流电供给电动机，从而使电动机获得无极调速所需要的电压电流和频率。相比传统电动机调速方法，当前我公司所应用的几种调速方法也会出现不同程度的功率损失，但不会向传统电动机那样损失过多能耗，比如滑差离合器调速方法，该调速方法不仅会损失很大功率，且调速也极为不平滑，对机械损害较大。而变频调速就不同了，由于在不同转速下的转差大致相等，机械特性与自然机械特性基本保持一致，所以不会造成贪多功率损耗。

结束语：

本文以我公司对变频器的应用为实例，对变频器的具体应用情况、应用原理、节能原理进行了分析。通过论述我们可以看出，变频器在节约耗能方面还是有很大优势的，另外，它的调速性能与调节精度也在具体工作中发挥了巨大作用。当前我们对变频器的研究还在进行中，相信随着对此项技术的不断深入探究和研制，其应用范围将会越来越广。

参考文献：

[1]尹立军.变频调速电机节能应用分析[J].科技与企业，2014(08):300.

[2]要斯图.变频调速技术在生产中的应用及节能分析[J].科技致富向导，2012(15):233.