变频调速技术应用于化工生产中的节能分析

在最近几年，随着我国的科学技术的不断发展，微电子技术、大规模集成电路、电子电力技术的发展越来越好，相应地，半导体的价格变得越来越低。生产工艺得到有效改善。越来越多的工业引用变频调速技术。在化工工厂中，普遍引入并应用大批的泵类设备、风机等，所以，化工厂普遍存在生产设备节流损失严重、电能消耗过于浪费、设备维修费和维护费过多的现象，这对化工业来说，以上各种生产费用是非常大的。

1 变频器的工作原理

变频器装置的工作原理，就是指在整流器作用下，工频交流电源被转变为直流电源，然后在逆变器的作用下，直流电源又被转变成为频率可控的交流电源。对于电动机的调速，交流电动机的同步转速计算公式为：

n=60f（1-s）/p

式中：n-转速

f-输入频率

s-电机转差率

p-电机磁极对数

通过分析上式，不难发现，在电动机工作电源频率不断变化作用下，电机转速会发生相应的变化。

变频器具有两种变频控制方式，即：矢量控制方式、U/f变频器控制方式。

变频器的基本构成，如图1所示。

2 变频器的应用

对于变频器，因为操作起来比较容易，控制精度高、维护方便，功能强大，再加上化工业不断要求要不断提高化工产品的质量、不断进行有效节能，因此，当前，大部分化工业不再采用阀门、挡板控制方案，而是采用变频器驱动方案。工艺介质，在生产过程中，具有两种流量调节方式，即自动调节、手动调节。不过，如果不借助变频器对电机转速进行调节时，那么不管采用以上任何一种流量调节方式，均必须要借助阀门控制，才能实现对介质流量的调节，但是，因为受控对象的控制精度比较低，所以会产生很多不良后果，如设备耗损严重、能源浪费过于严重等。另外，阀门控制这种方式，其造价是非常搞得，因而，大幅度增加了化工业的生产成本、设备的维修费，严重缩短了设备的使用时限。

泵类设备，包括齿轮泵、柱塞泵、高离心泵、轴流泵等，这些设备在很多生产领域中均被引用，如热交换系统、水池储罐给排系统、提水泵站、工业水循环系统等。另外，因为不同性质的生产，其生产要求是不一样的，如采用一些节流设备来控制相关信号，从而使产品质量受到非常严重的影响，加快了阀体、泵腔的磨损速度，严重破坏了设备的密封性能。目前，大部分风机、泵类设备在驱动过程中，均采用异步电动机，因此，存在很多不足和缺陷，如电器保护功能较差、机械冲击性较大、启动电流过大等，导致设备使用寿命缩减，一旦设备负载发生故障，设备由于没有瞬间保护功能，从而出现设备受损、烧毁等不良现象。

3 节能分析

通过分析流体力学的基本定律，不难发现，平方转矩负载包含泵类设备和风机，转速、轴功率和压力呈正比关系，流量和转速呈正比关系，要想使现场流量要求在系统作用下得以满足，能耗下降，则阀门必须处于全部开通状态。当调整转速时，随着泵转速的不断降低，系统压力也会随着不断降低，不会对系统造成影响；当调节阀门时，一旦系统压力变高，就会破坏、威胁阀门和管路的密材性能。因此，和选用档板、阀门方案相比，选用变频调速技术方案时，节能效果会更好，过程控制变量的控制效果会更好，设备的运行状况也会得到有效改善。

4 节能计算

如果泵类设备、风机采用变频调速，则将泵类设备和风机在各种控制方式中的现场运行的负载变化情况、流量―负载关系曲线作为依据，可以计算出节能效果，其计算公式为：

在变频器没有安装之前，

在变频器安装之后，

W2=p2.t2.n2=55×24×275=363000kw.h；

计电量单价为0.5元/度，则每年可以节省的总电量为18.15万元。

经过实践，不难发现，通过在泵类设备、风机驱动控制中引用变频调速，能够获取非常理想的节电效果，因此，这种控制方式是非常理想的。变频调速技术，可以满足生产工艺的各种要求，提高设备的工作效率，有效降低设别的维修费用，减小停产周期，能够获得较为明显的经济效益。在化工工艺系统中，通过引用变频器，之前的固定转速旋转状况能够得到有效改善，操作也会变得更为灵活，产品的产量和质量能够得到有效提高，获得较好的经济效益，获得更好的环保、节能效果。