MAXAUTO应用变频调速技术推进节能减排
应用变频调速技术推进节能减排
一、变频调速技术的作用和节能原理
变频调速运行是根据负载转速的变化要求，通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的，以获得合理的电机运行工况。在不同的转速情况下，均保持较高的运行效率，不仅降低了电能消耗，同时能改善启动性能，保护电机及负载设备免受瞬时启动的冲击，延长其工作寿命，还提高电动机和负载设备的工作精确度，实践证明，变频技术用于风机、泵类设备驱动控制场合取得了显著的节电效果，普遍节电达到30-50%。
国家对三相异步电动机运行区域作如下规定：负载率70-100%之间为经济运行区；负载率在40-70%之间为一般运行区；负载率在40%以下为非经济运行区；一般负载率保持在60-100%较为理想。在电机选型设计工作中，大部分电机功率选型均有适当的裕量，另外在生产过程中的设备许多时间都是负荷不满或运行有峰谷时间，如果采用交流电动机恒速传动的方案运行，靠风门调节风机或靠阀门调节的泵类设备，使用效率较低，造成大量的能源浪费。
变频调速是通过改变输入到交流电机的电源频率，从而达到调节交流电动机转速的目的。根据流体力学的基本定律可知：风机（或水泵）类设备均属平方转矩负载，其转速N与流量Q、压力（扬程）H以及轴功率P具有如下关系：
Q1/Q2=N1/N2（1）；H1/H2=（N1/N2）2（2）；P1/P2=（ N1/N2）3（3）。
Q1、 H1、 P1----风机（或水泵）在N1转速时的流量、压力（或扬程）、轴功率；Q2、 H2 、 P2------风机（或水泵）在N2转速时的相似工矿条件下的流量、压力（或扬程）、轴功率。
由（1）、（2）、（3）可知，风机（或水泵）的流量与其转速成正比，压力（或扬程）与其转速的平方成正比，轴功率与其转速的立方成正比。当风机（或水泵）转速降低后，其轴功率所需的电功率亦可相应降低。就是说，通过调速方式改变风机风量（或泵流量），风量（或泵流量）下降一半时，即：假如N2/N1降低1/2，则P2/P1=1/8，由于轴功率（耗电）与转速的三次方成正比，因此可节电87%（在不考虑其它因素的情况下），降低转速可大大降低轴功率，这也是为什么变频调速在应用上节能十分显著的原因。
二、电厂应用高压变频调速技术实例
以2008年我们到电厂调研为例：
1.大唐盘山电厂
大唐盘山电厂现有职工200余人。电厂工程部介绍了高压变频器的使用情况：
现有2台60万千瓦由哈尔滨电站集团生产的机组，3#机组2001年9月26日投产，4#机组2002年6月5日投产。年发电量73.2亿千瓦时，上网电量68.58亿千瓦时，设备利用6100小时，等效可用系数89.2%，综合厂用电率5.6%。供电煤耗324克/千瓦时。
冷凝泵采用国产利德华福公司的2500千瓦的高压变频器做变流量调节。在负荷变频调节时，由于采用功率单元串联的多电平PWM调制技术，谐波小，电流可从280安培降到150—160安培，对电网没有影响。这2台变频器每天可节约5万度用电，厂用电减少0.5%，按照每度电价0.35元计算每天节约3.5万元，一年按300天计约1000多万元，8个月收回投资。
使用国内的变频器设备，配套施工按交钥匙方式进行，服务非常及时，汉化的人机界面易理解和操作。2003年采购的4台国外品牌的产品，效果不好，不稳定，价格也贵。曾经停机，造成很大影响，服务也不及时。
2.华能邯峰电厂
华能邯峰电厂的锅炉是美国福斯特—惠勒产品，汽轮机、发电机是德国西门子生产2套66万千瓦机组。1#机组于2000年12月31日投产，2#机组于2001年6月19日投产，年发电量74亿千瓦时，设备利用6000小时，等效可用系数89.2%，综合厂用电率不超过5.2%，供电煤耗326克/千瓦时。
每台机组配备2台冷凝泵，运行方式为一用一备。在正常运行状态下，凝汽器内的水位不能过高或过低，当机组负荷升高时，凝结水量增加。当机组负荷降低时凝汽器内水位响应降低。
没有使用变频器之前，凝汽器内的水位调整是通过改变凝汽器凝结水泵出口的阀门的开度进行的，调节线性度差，大量能量在阀门上损耗。同时由于频繁的对阀门进行操作，导致阀门的可靠性下降，影响机组的稳定运行。使用变频器后，凝结水泵出口阀门不需要频繁调整，阀门开度保持在一个较大的范围内，通过调节变频器的输出频率改变电机的转速，达到调节出口流量的目的，满足运行工况的要求。
冷凝泵采用北京利德华福电气技术有限公司的2台2600KW/6KV的高压电机变频器做变流量调节，从2006年9月-2008年3月，1年半时间未发生过问题，运行良好。根据发电负荷运行一般节能20-50%，凝结泵一台年节约500-700万度电，12个月收回成本。两台加装利德华福高压变频器的280千瓦输水泵也正常运行。
有4台2000千瓦原装进口产品，运行一个月，跳闸，尚未发现是什么问题，目前停用，没有能力修，原装日文维修不方便，不能改。
三、应用变频调速技术，已开始推进了节能减排
80年代末期国外的交流变频调速技术渐渐兴起，进口产品价格很高，而且一直处于垄断地位，很难普及使用。近十年国内开始生产，从低压变频到高压变频，走过艰难历程，一直占有比重很小。近几年开始发力，随着内资企业在越来越多的行业销售业绩，国内企业也逐渐渗透并抢夺了原先外资厂商重点保护的大型客户，包括中石油、中石化、国家五大电力集团等大型企业。
随着国产高压变频器质量的稳定和价格降低，已开始在新建电厂或企业技术改造中陆续使用。“十一五”国家节能减排计划20%，对高压变频器产业是一大利好，节能降耗在2006年终于从重视变为实际行动；一大批电站项目上马，增加了对高压变频器的需求，一次性投入避免了以后改造时重新施工、调试等麻烦；在电力紧缺的形势下，节能、挖潜、增效以及设备技术改造得到了前所未有的重视。
从2006-2008年来看，变频调速技术市场前景明朗，这一市场以每年超过50%的增长速度向前推进。电力行业近几年高速增长，在支持变频技术的应用。
四、全面应用变频调速技术推进节能减排
国内变频调速产品已达到国际同类产品先进水平。国内变频调速产品其性能良好，能保证本地化的长期服务；产品应用广泛，性价比高，节能减排效果显著，能尽快收回投资；国内品牌在不断成长，已从国产化走向国际化，随我国主机产品配套出口许多国家；并正在在市场竞争中克服不足。国外产品在国内比重已降至50%以下，国外产品如果没有完全本土化，就无法从根本上解决在成本和服务方面的问题，国内企业已获得长足发展的机会。
变频调速技术发展前景十分广阔，与已经完成的市场相比，未来的市场潜力巨大，在未来十年内，变频调速技术产品每年有上百亿元的市场潜力。建议在电力、石化、钢铁、有色、水泥、自来水、机械、纺织等行业大规模推广应用国产变频技术产品。新建项目从开始设计就应该考虑应用变频技术；技术改造首先考虑风机、泵类设备使用变频技术，逐步淘汰挡板、阀门等机械调节方式；全面推广应用变频技术，全国用电量将下降15-20%而GDP保持不变，使我们最大限度地减少能源消耗和污染物排放，提高经济效益，为我国和世界节能减排做出贡献。
