变频调速系统对发电机组的节能与降耗有重要影响

节约资源，保护环境是我国的基本国策。节能降耗，缓解能源瓶颈制约，在建设节能型社会和促进可持续发展的道路上起到举足轻重的作用。采用变频调速系统来驱动异步电机，对于节能、降耗极其重要，采用变频器实现电机平滑调速运行，可减少对电机和电网的冲击，延长设备的使用寿命，更能够改善系统的运行工艺，对风机和水泵效果尤为明显。

1变频器基础知识

通常所说的变频器是指将频率固定的电源（如50HZ三相交流电）变成频率可变的电源（如在0、50HZ之间随便变换）的转换设备。如果原有电源的频率为0（即为直流电源供电），则变频器可以省去直流变换环节，退化成单一的逆变器()C AC）交一直一交变频器。

交一直一交变频器先将电网交流电用整流电路整成直流电，再用逆变电路将直流电转换为频率可变的交流电，整流电路、直流电路、逆变电路是交一直一交变频器的3个基本组成部分。

整流电路可以是不可控的（二极管全波整流）、也可以是可控的，如果是可控整流，则它也能工作在逆变状态，将直流回路的能量逆变回电网。

逆变电路肯定是可控的，主要功能是将直流回路电能变成交流电输出给电机。如果电机工作在发电工况时（比如制动场合），逆变电路工作在整流状态，将电机的能量送到直流回路。

=相的共6个整流桥一般都采用可控硅进行可控整流，每个整流桥也可以工作在逆变状态，在电机工作在发电工况时，可以实现能量向电网的直接回馈。

式中：n一电机的实际转速； no一电机的同步转速；

P一电机的极对数： f一电机当前的运行频率； s一电机的滑差。

从式中看出，电机的同步转速正比于运行频率

由于滑差s一般情况下比较小（0、0 · 05），电机的实际转速n约等于电机的同步转速，所以调节了电机的供电频率，就能改变电机的实际转速。

电机的滑差s和负载有关，负载加大则滑差增加。在电源频率不变的情况下，电机的实际转速还会随负载的增加而略有下降。

交流电机采用变频调速，主要功用体现在以下一些方面：（D高精度宽范围的无极调速，全面满足各种复杂工艺的需求；@对于风泵、水泵、压缩机负载，变频调速可以改变原有流量调节方式，取得显著节能效益；@对电机实现真正软启动功能，减少启动冲击，延长设备使用寿命，节省维护费用；@电压型变频器可对电机功率因数实现就地补偿，提高供电设备容量的有效利用率；0方便实现电机频繁启停，

1 1 6机电一体化《2014· 3

方便实现电机正反转（不需要接触器）。

2节能改造

由于转速n与频率f之间为线性关系，从理论上分析调速范围在0、100％内，线性度都很好，因此变调速是当今调速应用的生力军。随着科学技术的不断发展，高电压大功率半导体器件的出现，高压变频器应运而生，使发电厂大型辅机的调速运行成为现实，从而省去由于阀门、挡板节流等带来的功率损失，达到节能的目的，提高了发电企业的经济效益。

对于水泵，由流体力学的理论可以知道，流量与转速的一次方成正比，扭矩与转速的二次方成正比，而泵的功率则与转速的三次方成正比。用n、N分别表示转速和功率，当流量由额定值QO降至Q时，与额定功率比较，采用转速调节的电机的功耗为：

当流量由100％降到70％时，则转速相应降到70％，而电机的功耗降到34· 3％NO，也就是节能65 · 7％，扣除阀门调节时的功耗与额定功耗的差、转速下降引起电机的效率下降等因素，节能效果也是非常显著的。

凝结泵是柴油机热力系统中的主要辅机设备之一，它的作用是把凝汽器中的凝结水打入低压加热器加热后送入除氧器内。由于凝结泵采用定速运行，出流量只能由控制阀门调节，节流损失大、出口压力高、管损严重、系统效率低，且经常发生泄漏，造成能源浪费。而且由于控制阀门为电动机械调整结构。

为达到最佳经济运行模式的目的，改造遵循“最小改动，最大可靠性，最优经济性”的原则。主回路改造方案：用一台变频器连接两台电机，正常时变频器拖动一台凝泵运行，另一台工频备用；当变频器或运行的凝泵发生故障时，备用凝泵可以工频运行，使用原来的调节方式，保证机组运行正常运行方式：正常时，比如#31泵运行在变频调速状态下，电源通过#30开关至变频器，然后通过#310输出至#31 泵电机。此时#32泵的#32凝泵工频开关处于备用状太台泵发生故障情况的运行方式：

当变频控制的工作泵发生故障跳闸，或出力不足等故障时，另一台泵会自动工频投入运行，将发生故障的泵处理好后，再按上述方式切换至变频运行，在此之前备用泵只能工频运行，不能调速。

定期切换按下列顺序操作：

(1)合32凝泵工频开关，工频开启#32泵，调整负荷由32凝泵接待。

断开310开关，合上31开关，#31凝泵工频运行，调整负荷由31凝泵接待。

断开32开关，合上#320开关将# 32泵接人变频器，变频控制开启#32泵。

调整#32泵变频运行接待全部负荷后，停#31泵至备用，切换完成。

# 32泵切换到#31泵，顺序相同。

通过收集和调研，结合凝泵运行实际情况，决定采用国

信息之后，用信号处理技术，提取出有用的故障信息，以找出故障特点，形成待检模式。（4）判断设备状态，需要比较分析待检模式和已知的故障特征模式，根据设备以往的运行情况，综合分析，判断设备的状态是否正常，如果发生异常，需要明确故障的部位以及原因等等。（5）当对设备发生故障的部位、原因以及危险程度进行综合评价分析之后，确定出相应的维修对策，比如：停机检修故障，采取临时特护措施，加强监视运行等等。

3· 2现场诊断要点

首先，需要现场测量转子的实际临界转速，这主要是因为在现场安装转子时，在出厂测量临界时支撑条件发生了变化，导致实际临界转速和出厂标的临界转速之间有一定区别。同时，大型机组的转子系统一般是由几个单机转子通过联轴器形成的轴系，这个时候，现场测量得到的临界转速，才是曲线故障诊断方法，可很好地诊断出现场轴系的临界转速。

其次，随着机组大型化、高速化的普及，转子常常在二阶或者更高阶的临界转速之上运行，此时就要考虑到转子二阶或者更高阶的临界转速。

总而言之，在诊断高速旋转设备共振故障时，不能单方面从故障设备本身寻找原因，必须把它放在机组或者其支撑构成系统中找出解决问题的对策。为了尽最大限度减少破坏性共振现象的出现，在机械设计时要科学设计转子的特征参数，尽量使其固有频率偏离强迫激振力的频率，同时，在使用设备的过程中要加强维护保养，这样一来，当设备的运行条件变化时，就可以及时处理，解决隐患，以防故障扩大化。

参考文献：

[刂姬广勤，徐兴科．引风机振动故障的诊断与分析田、风机技

实现了对位置、速度及力矩三个方面的闭环控制；（7）实现电机运行状态的精确监测，根据电机的具体运行状态，在各种控制方式之间平滑切换，极大提高了设备的使用寿命：（8）极大提高了系统的响应速度，同时也提高了设备的电能利用效率。

2，2· 2高效节能

通过液压泵伺服驱动系统的应用，能够使注塑机的电机在运行过程中，基本保持接近1的功率因素，在相同容量下，其效率相比异步电机提高了8％左右，功率密度相比异步电机提高 5％左右，力能指标也能提高接近2。同时通过控制，可以实现电机在注射成型冷却阶段的零转速、零能耗，降低液压油温，减少冷却水的使用，极大提高了整个系统的节能效率。当注塑机处于待机状态时，通过伺服驱动器的控制，能够使电机停止转动，只消耗驱动器的能量。经过实际研究发现，通过液压泵伺服驱动系统的应用，能够使注塑机在待机状态下节能50％左右。同时，由于电机的转动次数更少，有效减少电机零部件的磨损，使注塑机的运行维护成本大大降低。

3结论

液压泵伺服驱动系统在注塑机中的应用越来越广泛。其通过灵活的控制方式实现了对电机的灵活的控制，极大提高了电机的寿命，同时，其能够有效提高注塑机的运行效率并降低注塑机的运行维护成本，该技术是注塑机未来新技术发展主要方向。

参考文献：

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因此在电气传动自动化控制方面得到了有效的运用，正如上文所提到的那样，智能神经网络一致性强，因此，不需要被控对象的数学模型，且对噪音具有较高的抵抗力。

3 · 5 PLC技术的应用

作为一个辅助系统，PLC正逐步取代电力企业生产中的各种继电控制器，为了满足逐步提高的电力要求，PLC在协调电力生产方面存在强大的优势，可以对某工艺流程进行有效控制。例如，在电力企业中，储煤、上煤、配煤及辅助系统共同构成了企业输煤系统，作为输煤控制系统，集控室主站层主要包括PLC和人机接口，集控室系统虽为自动化控制，但仍需辅助手动控制，远程1/0站及现场传感器可完成远距离监控，推动了企业生产效率的不断提高。PLC软继电器替代了传统供电系统中实物元件的应用，不仅实现了供电系统切换的自动化，还有效提升了系统的安全性及稳定性。

4结语

总而言之，智能化控制技术在电气工程自动化控制过程中的应用，不仅加强了电气设备进行自动化控制的能力，而且它还为电气工程的快速、安全运行奠定了坚实的基础。

参考文献：

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