风机节能变频技术论文范文第1篇
1 风机风量调节方式及变频控制方案选择
1.1 风机风量调节方式的选择
在生产过程中, 矿井风量需求及通风网络情况是一个动态过程, 需要对风机工况进行适时调节以满足生产要求。传统风量调节模式主要是改变叶片安装角度和风量节流调节。但是前者需停机操作, 且会对风机效率产生影响, 而风量节流调节则会造成能源的浪费。根据负压值变化规律运用变频调速技术自动调节风机转速的方法可实现不改变风机的效率, 在各工况下不停机调节风机风量的目的。
煤矿主扇风机是否选用变频调速要优先考虑能否在现有工况下进行调节。风机属于平方转矩类负载, 应选用适合于风机水泵使用的通用型变频器。一般根据主扇风机电机的额定电流选用变频器, 变频器的电压等级应符合电源与电动机的额定电压要求, 额定输出电流大于扇风机电机的额定电流。另外要注意变频经常运行频率不能太低, 防止电动机温升过高。大功率变频器输入端应选用输入电抗器以更好的抑制电网电压波动, 保护变频器。
1.2 变频控制方式及控制方案
变频调速器作为一种新型的电力变换装置, 已成熟地应用到工业生产的各个方面, 结合其他领域中对于变频调速方式的描述及在煤矿风机中应用试验可知, 变频调节技术是根据公式, 通过变频器改变电源频率来调节风机中电机的转速。这种调速方式调速范围宽, 成功后设备使用寿命增长, 设备自身能耗降低且日常维护量减少。
煤矿主通风一般采用两台防爆抽出式对旋轴流通风机, 两台抽出式对旋轴流通风机互为备用。每台对旋轴流通风机又是由两台首尾对放的风机组合构成, 使用时要求每一台对旋轴流通风机的两台风机转速一致。使用变频控制技术时可达到同时启动和停止的效果, 而需要工频控制时又可以分别启动, 平时工作时主要抽出式对旋轴流通风机由变频控制运转, 另外一台抽出式对旋轴流通风机可待机备用。每台对旋轴流通风机又分别具有工频、变频控制功能, 工频控制为变频控制的备用。当主要对旋轴流通风机变频控制出现故障时变频控制启动备用的对旋轴流通风机。通过两台对旋轴流通风机的相互配合及变频控制与工频控制相结合的方式来确保矿井通风安全。
2 变频调速的节能机理
变频调速器的突出优点是节能, 特别是在流体类负载 (如风、水) 中, 其节能率在20%~60%, 投资回收期一般为1~3年, 而且能够满足一般生产工艺的要求。
调节风机风量的方法主要有2种:电动机的转速恒定, 调节风门的开度;风门的开度恒定, 调节电动机的转速。其中第二种方法即为运用变频调节技术, 使用变频器调节风机工况, 在满足风量要求的情况下以期达到节能之目的。
由风机的特性曲线图, 曲线1为风机在恒速下的风压一风量 (H-Q) 特性曲线;曲线2为风机在恒速下的功率一风量 (P-Q) 特性曲线;曲线3为管网风阻特性曲线。
分析上图可知, 假设风机工作在A点时, 效率最高, 此时输出风量Q为100%。此时, 轴功率为P1, 且与Q1、H1的乘积成正比, 即P1与AH1OQ1所包围的面积成正比。当需要调节风量时, 把矿井所需风量从100%减少到额定风量的50%, 即从Q1减少到Q2时, 如果用调节风门的方法来调节风量, 将会使管网阻力曲线由曲线3变为曲线4。可知, 用减小风门的开度来调节风量将会增加管网阻力。此时, 系统的工作点由原来的A点移至B点。可以看出, 风机输出风量虽然降低了, 但相对风压却增加了, 轴功率P2与面积BH2OQ2成正比, 它与P1相比, 减少不多。
如果采用调节转速来调节风量的方法, 使风机转速由n1降到n2。根据风机参数的比率定律, 可得出在转速为n2工况下的风压—风量 (H-Q) 特性曲线图, 此时, 风机在C点处运行。可见, 在保证同样风量Q2的情况下, 调节转速可使风压大幅度降低到H3, 轴功率P2及面积C H3O Q2都得到了明显降低。所节约的功率ΔH正比于面积AH1OQ1和面积CH3OQ2之差。由此可见, 用调速的方法来控制风机工作状态的节能效果是十分可观的。
3 节能效果理论计算
变频调速装置 (变频器) 在煤矿风机节能调速中的应用具有非常广阔的前景。对风机的节能理论计算方法很多, 作者认为根据国家标准GB12497-1995年《三相异步电动机经济运行》对电动机经济运行管理的规定的计算公式能够较为准确的反映出煤矿风机变频技改之后的节能效果。
通过分析可知变频技术来控制风机运行, 使设备起停平稳, 运行可靠, 节电效果明显。变频器操作简单, 两级风机可以同时启动, 可在3min之内启动至需要速度, 短时间内满足风量需求, 保障了生产安全。反风操作方便可靠, 完全可以在10min内实现反风。输出频率和电压符合规定, 变频器网侧功率因数可达0.95左右, 工作效率达到甚至高于95%。运用变频技术对风机进行技改后, 可以使风机低位运行, 不仅延长了风机使用寿命, 且降低了成本, 兼有降噪功效, 改善了工作环境。
4 结语
(1) 将变频技术在风机节能改造中实际运用, 使风机的综合性能有了大的改善, 实现了最大化综合效益。
(2) 由于风机低频启动电流小, 降低了启动扭矩, 从而保护了电机, 延长了电机使用寿命;风机在正常运行时噪音明显降低, 改善了值班人员的工作环境。
(3) 当风机出现故障时变频器显示屏会文字提示并且自动储存故障信息, 这样方便了故障排查, 缩短了维护检修时间。
摘要：为了实现节能降耗, 煤矿针对主通风机进行变频技术改造。根据设备的具体工艺情况, 确定了采用变频技术的最佳解决方案。通过对改造前后主通风机运行情况的对比分析, 得出改造后电能大幅度降低、提高了主通风机的控制水平的结论。
风机节能变频技术论文范文第2篇
摘 要：随着我国工业生产总值的不断增长，工业化水平不断提高，工业生产中大型机电设备的使用已经十分普遍，风机作为工业生产中的重要工业设备，在有色金属、纺织、化工、石油以及煤炭等诸多行业中都得到了广泛的应用。由于风机在工业生产中常处于持续运行状态，其耗电量约占全国工业用电量的50%左右，耗电量相对较高，因此在可持续发展战略下，做好风机节能技术的应用工作，对提高企业经济效益，减少工业生产能源消耗都有着重要的意义。本文主要针对风机节能技术进行了分析，并对其应用进行了简要的阐述。
关键词：风机；节能技术；变频调节
1引言
风机作为工业生产中广泛应用的基础工业设备，在钢铁、有色金属、石油、煤炭、化工等諸多工业领域均得到了广泛的应用。风机作为工业生产流程中的基础型设备，通常需要在工业生产的全过程中保持运行，有些情况下在生产停止后仍需继续运行，这就导致风机的运行时间较长，且需要根据生产需要不断对自身运行状态进行调节，造成了较为严重的能耗问题，因此做好风机节能工作对我国工业生产有着积极的现实意义。本文主要针对风机的能耗问题，对风机节能技术及其应用进行了简要的分析与阐述。
2风机能耗问题的现状
风机是一种将旋转的机械能转化为气体的压力能和动能的装置，在实际工业生产中通常用于气体的压缩与输送，在工业生产的诸多环节都得到了广泛的应用。风机在工业生产中的持续运行时间一般较长，据统计其耗电量约占全国发电总量的三分之一左右，能耗总量十分可观。风机在得到越来越广泛应用的同时，能耗问题也不断凸显，一方面由于生产企业对风机节能的重视程度不足，导致工业生产中风机输出功率供大于求的现象十分普遍，造成了严重的能耗问题；另一方面风机在运行过程中，往往需要根据工业生产的需要对气体的流量、压力等进行调节，传统的挡风板等调节方式通过人为增加气体阻力的方式得到预期的气体流量，造成了大量不必要的能耗。
3风机节能技术及其应用
3.1合理选择风机
保证工业生产中相关设备的安全平稳运行时风机选择的首要原则，一般需要选择确定风机的型号、数量、桂格以及转速等参数。风机选择的合理与否，将直接影响风机的节能效果，一方面风机的选择要在满足工业生产需求的基础上，留有一定的余量，防止过负荷时可能造成的风机损坏，另一方面风机容量的余量也不应过大，避免容量过剩带来的不必要的能量损耗。一般来说，风机的选择需要满足以下原则：
一是选择的风机在满足工业生产所需的最大流量或最大扬程的基础上，留有合理的余量，且尽可能使风机正常工作时的工况点靠近设计工况点，保证风机运行在设计高效区间内；
二是尽量选用性能曲线不存在“驼峰”现象的风机，以保证风机运行时的稳定性与可靠性，如果需要选择具有“驼峰”现象的风机，则保证正常运行时的工况点位于驼峰区域的右侧，且压能低于零流量时的压能，以便于风机的并联运行；
三是在满足工业生产流量、扬程需求时，尽量选用结构简单、体积较小、重量较轻的风机，以保证风机的可靠性，在允许的条件下，尽量选用高转速风机，同时注意考虑工业生产环境下风机的抗腐蚀能力。
3.2调节风机叶片
风机叶片的安装角与风机运行时的性能曲线有着密切的联系，当叶片安装角增大时，风机的流量、扬程以及功耗都相应增加，而当叶片安装角减小时，风机的流量、扬程以及功耗都相应减少。风机叶片安装角的变化将使得风机的效率曲线也随之发生改变，当安装角过大时，风机的流量远超实际工业生产需求，通过调节转速导致风机偏离效率最高的最佳工况，产生了严重的节流损耗，而当安装角过小时，风机的流量无法满足工业生产需求，增加转速同样会导致风机运行在效率较低的状态下，造成不必要的能量损耗。根据实际工业生产需求，调节风机叶片的安装角度，保证风机在正常运行时保持在效率较高的区域内，对减少不必要的能量损耗有着重要的积极意义。
3.3采用变频调节
在工业生产中，对气体流量、压力等的要求往往不是一成不变的，这就需要在生产流程中根据实际需求对风机的输出进行实时的调整。传统的风机恒速调节方式是在保持风机恒速运转状态下，通过改变外部管网阻力特性，例如改变风门大小等方式调节风机的输出，不仅控制的精度较差，并且造成了大量能量的不必要浪费。
当生产需求发生变化时，风机的调节实质是风机工作特性曲线与阻力曲线再平衡的过程。根据流体力学知识可得，风机的风量Q、转速n、风压H以及轴功率P之间存在以下关系：
进而可以得到当气体流量需求减少时，风机调速过程中各项性能指标的变化情况如下图所示：
图中横坐标表示风机输出的风量，纵坐标表示风机输出的风压，曲线（1）（2）分别表示在传统恒速调节方式下，不同气门大小对应的阻力曲线，N1N2分别表示风机调速前后的工作特性曲线。
初始状态风机的输出与管网阻力在C1点平衡，当对风量需求降低时，如果采用恒速调节方式，此时减小气门大小，阻力曲线由（1）变为（2），风机工作性能曲线不变，此时工作状态由C1转移至C2，通过C1 C2与坐标轴围成矩形的面积可以看出，此时风机的功耗几乎保持不变；如果采用变速调节方式，此时风机的转速降低，风机工作特性曲线发生改变，由N1变为N2，此时工作状态由C1转移至C2’，风机输出的风量与风压均显著减小，同时从C1C2’与坐标轴围成的面积可以看出，变速调节方式显著降低了风机的功耗。
传统的风机变速调节方式主要通过转子回路串联电阻以及改变定子电磁特性等方式实现，与风机恒速调节相比，变速调节改变了风机的转速，减少了不必要的能量损耗，但引入电阻元件后又产生了额外的能量损耗。由于工业生产中异步电机是使用最为广泛的电机类型，其转速與电源频率成正比，因此通过改变电机电源频率能够实现对电机转速的精准控制，即变频控制。由于电网中电能频率保持恒定，因此需要利用变频器实现电机供电频率的控制与调节，在选用变频器时，需要根据实际工业生产需求以及风机的相关参数进行选取，一要保证变频器的额定容量不小于风机的额定功率，并留有一定余量；二要保证变频器额定电流大于风机的额定电流，避免变频器烧毁；三要保证变频器额定电压高于风机的额定电压，确保风机正常运行时变频器能够可靠稳定地运行。
3.4其他节能措施
3.4.1减小风机阻力
为了提高风机的工作效率，应当努力减小风机对输出气体的阻力，一方面要合理设计风机过流部件的几何形状，减小风机的风阻，另一方面还要保证风机的叶轮与导叶进口保持对正，进一步减少不必要的风机阻力。此外，做好风机过流部件的防锈蚀工作也十分必要，保持内表面光明清洁对减小风机阻力也有着积极的作用。
3.4.2提高风机气密性
风机的气密性是影响风机输出性能的重要因素之一，当风机气密性欠佳时，为了满足实际生产对流量、气压等的需求，风机往往需要增加自身输出，从而造成了不必要的能量损耗。为了提高风机的气密性，需要在风机进气口处加装密封环，并对风机的漏损情况进行定期检查，当轴封处、平衡板处等部位磨损较为严重时，应当及时对磨损部件进行更换。
3.4.3减少风机机械损耗
风机运行过程中的机械损耗也是风机不必要损耗的重要产生原因，为了减少风机的机械损耗，一要配置大小适当的轴承，并定期加注润滑油，当轴承磨损较为严重时应及时进行更换；二要确保轴封处填料松紧适当，尽量采用机械密封方式；三要避免腐蚀性气体的进入，防止葉轮及风机壳体内壁发生腐蚀，保证风机内表面的清洁光滑；四是采用开式泵腔设计回收部分叶轮损失能量，进一步提高风机的效率。
4结束语
风机作为工业生产中重要的基础工业设备，在诸多行业中得到了广泛的应用，其节能技术的应用具有重要的节能意义。风机的节能工作是一项涉及机械制造、电气控制以及维护管理等各方各面的综合性系统工程，本文主要针对典型的风机节能技术进行了简要的分析与阐述，相信随着风机节能技术的不断发展与完善，必将促进我国工业生产的健康可持续发展。
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风机节能变频技术论文范文第3篇
[摘 要]高压变频调速技术在发电厂中应用较为广泛，尤其是在发电厂风机与水泵设备上应用高压变频调速技术，能够有效调节风机和水泵的运行速度。在发电厂中，风机与水泵的用电量最大，如果风机和水泵的运行效率不高，很容易造成严重的电能浪费。应用高压变频调速技术能够有效提高风机和水泵的运行效率。本文对高压变频调速技术在发电厂节能方面的应用情况进行了分析，以供参考。
[关键词]高压变频调速技术;300 MW;风机;水泵;应用
Energy-saving Application of High Voltage Frequency Conversion Speed
Regulation Technology in 300 MW Units of Power Plant
Shen Wei-rui
本文以火力發电厂中300 MW机组为例，对相应的风机与水泵用电消耗情况，以及高压变频调速技术在风机和水泵中的节能应用情况进行分析[1]。当前，高压变频调速技术在工业中的应用较为广泛，尤其是发电厂，为提升风机与水泵的运行效率，减少用电消耗，就需要采用高压变频调速技术[2]。在具体应用中，应当根据变频调速原理，结合风机与水泵的具体情况，合理应用高压变频调速技术。
1 变频调速器
变频调速器生产过程中，充分结合了计算机信息技术，在工业设备中有着较为广泛的应用。随着科学技术的不断发展，变频调速技术不断更新，相应的体积不断变小，重量在减轻的同时，其性能不断增强，在工业生产中发挥着越来越重要的作用[3]。以发电厂为例，变频调速器在风机和水泵应用较多，通过对变频调速器的使用，可以有效提升风机和水泵的运行效率。随着变频调速器的不断发展，在电力行业中的应用范围也在不断扩大，相应的性能不断完善，人们对变频调速器也更加重视起来。
2 高压变频调速技术应用现状
2.1 行业应用
从目前行业发展现状看，高压变频器主要被应用于基础工业领域与重工业领域中，在一些轻工业领域中，一部分情况下也会应用到高压变频器。
2.2 技术需求
从当前对高压变频调速技术的需求情况看，这一技术更多的被应用在节能节电设备设施上。利用高压变频调速技术能够有效改善发电厂风机与水泵的负载量，从而能够有效实现对相应压力与流量的调节控制作用，进而保证相关设备运行更加节能[4]。同时，在一些工厂中，在皮带机与提升机等相关设备领域上，同样可以通过应用高压变频调速技术来对相应的负载情况进行控制，进而保证相应设备的节能运行。
2.3 产品结构
高压变频器的产品拓扑结构以及技术发展路线情况显示，当前高压变频器相关产品还是更多的被应用于两象限的通用产品之中，技术发展则偏向于单元串联。目前，变频器结构大多以四象限三电平能量回馈性结构为主，我国相应的变频器产品结构中也有部分产品运用到多电平能量回馈结构中相应的单元串联。有些高压变频器产品的用途相对比较特殊，这类较为特殊的变频器结构主要有交一交结构以及电流源型结构等，与一般的高压变频器产品相比，这些高压变频器的应用领域较少，有着很强的针对性。
3 高压变频调速技术节能控制原理
电能生产过程中，辅机系统主要的生产过程中的流量、压力、液压以及温度等数据进行严格的控制。通常辅机系统所采用的控制方案，主要是对阀门以及挡板等开度设备和机械设备进行控制，在此基础上来调节相应特性参数的定量。在这一控制方案操作过程中，通常会出现较为显著的节流损失问题[5]。另外，辅机电机的运行一般都会长时间处于一个工频运行，但在实际的运行过程中，通常辅机系统的运行都处于非满负荷状态，因此相应的电能资源形成很大的浪费。
应用高压变频调速技术能够有效实现节能效果，在应用过程中，结合辅机系统的实际运行情况，对其相关工艺参数进行合理的利用，可以有效控制电机输入的电源频率，进而保证辅机系统输出、输入系统的有效平衡，并能够对平衡情况实现有力控制，进而保障相应电能资源的高效利用，从而避免节流损失问题的发展，更好的控制实现节能较好目标。同时，通过采用合理的变频调速控制方案，还能有效控制起动电流，进而使得辅机系统起动过程中，更好的控制好厂用电系统冲击问题，还能有效延长辅机系统的使用时长。
结合相关理论，对相应的风机和水泵转速进行调节，相应的性能调节曲线见图1。从n1调整到n2时，相应的能量，其转换效率所呈现的是持续不变的状态，结合功率（N）、扬程（H）、相应流量（Q），就能够根据公式计算出相应的改变，具体公式如下：
（1）
图1 改变水泵或风机转速的调节性能曲线
利用这一公式，就能够按照水泵与风机相应的特性，来对其进行调节。结合式（1），对图1进行分析，可以看出所采取的调节方案中，通过常规阀门调节或者是挡板变流调节，电机处于一个额定转速进行运转时，相应的管阻特性能够在阀门全开到关小这一过程中，实现对扬程和流量等设备参数的有效控制。
利用面积估算方法，可以大概了解相应的电能消耗情况。在调节流量条件相同时，从Q1到Q2的转变过程中，常规阀门与挡板变流调节的电能消耗量为OQ2BH?2，采用变频调速节能控制方案后，相应的电能消耗量则为OQ2CH2。
根据相应的分析结果，变频调速控制相应的功率要远低于节流控制轴功率，且相应的风机或者水泵的电机推动系统理论能够让相应的电能资源H2CBH?2实现有效节能。根据相应的电机学知识内容可以了解，风机或者是水泵电机的生产转矩以及相应的电机输入电源，相应的频率（f）、磁极对数（p）以及转差率（s）这三个参数之间存在直接的关系，相应的关系式为：
（2）
从式（2）可以看出，电机转速的调整只要改变相应的磁极和电机转差率就可实现，能够在很大程度上实现对相应的电机机械结构的优化。但在实际调整过程中，其可行性与灵活性还是比较差。当前，经過多年研究，电机输入电源频率改变相应的成果已经有了突破性的进展，同时，在实际应用过程汇总也有着较为成熟的经验[6]。简单来讲，在风机和水泵的电解节能改造过程中，应用变频调速技术就能够有效控制电机输入电源频率，进而有效调整电机转速，进而充分保障动态调节电流改造的有效实现。
4 高压变频调速技术在发电厂节能方面的应用
4.1 在风机中的应用
风机作为发电厂中重要的辅助设备之一，以火力发电机为例，在锅炉中的送风机、引风机、一次风机或排粉风机和烟气再循环风机这几种风机运行过程中，所消耗的电量能够达到整个机组相应发电量的2%。且电站锅炉风机相应的容量会随着发电机组容量的不断提高而增大。因此，为有效降低发电厂用电率，就需要不断提高风机的运行效率[7]。在火力发电厂运行过程中，送风机作为辅机设备，主要是给锅炉提供氧气，引风机则是将锅炉高温烟气进行除尘后排出的设备，这两个设备是电站锅炉中的主要辅机设备。
通常，300 MW机组所采用的是动叶可调的送风机（1800 kW）两台以及静叶可调的引风机（2200 kW）两台。送风机能够有效保障风煤配比，可以对燃烧所需的灰粉可燃物与烟气含氧量相应的比例进行有效控制，引风机则能够稳定锅炉膛负压情况。针对机组负荷变化情况，应当确保送、吸风量与煤粉量的灵活调整，以此来确保锅炉燃烧以及负压的稳定[8]。300 MW机组要实现对风量的有效调节，需要对相应的动、静叶进行调节，在调节过程中相应的节流损耗会出于20%额定容量左右。但应用变频调速技术，可以有效消除风门与叶片的节流损耗问清。
4.2 在水泵中的应用
在300 MW机组运行过程中，相应的除氧器压力会根据机组负荷情况而变化，在66～300 MW范围内，相应的滑压为0.15～0.8 MPa。水泵的转速越高，尤其是在满负荷转速运转是，水的温度很容易达到饱和温度，进而被汽化，从而造成汽蚀[9]。通过对水泵变频调节改造，可以有效提高水泵的抗汽蚀能力。在火力发电机组运行中，相应的水泵包括循环水泵、凝结水泵以及锅炉给水泵，还有包括热网水泵、消防水泵、生活水泵、补给水泵、射水泵、冷却水泵、灰浆泵、除盐水泵、清水泵、低压加热器疏水泵、过滤器反洗泵以及轴封水泵等。发电厂水泵数量较多，在电力生产过程中，所消耗的电量在整个电厂用电量中占很大一部分比例，是火力发电厂中耗电量最大的一类辅机。因此，要实现发电厂的节能生产，就一定要提高水泵的运行效率[10]。应用高压变频调速技术，对水泵转速进行调整控制，可以有效提高水泵运行效率，同时，还能降低水泵汽蚀发生概率，延长水泵使用时间。
5 结语
在发电厂的风机与水泵中应用高压变频调速技术，能够有效保障相应设备的安全可靠运行，进而实现相应节能效果与经济效益的有效提升。在发电厂电力生产过程中，风机与水泵作为主要的电量消耗设备，应当加强对高压变频调速技术的应用，才能有效减少发电厂发电能耗与成本，进而提升发电厂的经济效益，提高发电厂的市场竞争力，因此，应当大力推广高压变频调速技术。
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风机节能变频技术论文范文第4篇
摘要：节能增效是煤矿生产作业的重要要求，而变频节能控制技术的应用能够显著提高煤矿机电的运行效率，进而达到节能增效的目的。本文在阐释变频节能技术的基础上，分析了其在煤矿机电设备中的应用情况，以期为提高煤矿机电设备运行效率和节约能源提供参考。
关键词：变频节能技术;煤矿;机电设备
煤矿资源是我国经济社会发展的重要能源，随着国有企业改革的深入推进，煤矿企业发展面临前所未有的困境，提质增效成为其摆脱困境的重要途径，但若实现提质增效，就必须利用先进的技术去提高其机电设备运行的效率，以降低能源消耗，进而达到提质增效的目的，这也是实现煤矿企业可持续发展的重要思路。对于煤矿机电设备来说，其运行效率的提高及能耗的降低，必须改进优化机电技术，应用技术手段提高其运行效率和节能效果。本文在阐释变频控制技术的基础上，分析了其在煤矿机电设备中的应用情况，以期为煤矿产业的健康发展提供参考。
1 变频节能控制技术
煤矿机电设备运行的效率直接关系到其能源消耗，提升煤矿机电设备运行效率能够显著降低其电能消耗，从而实现节能增效的目标。而变频技能控制技术作为智能化的频率控制技术，能够有效地提高机电设备的运行效率。这主要是因为，变频节能控制技术中，交流电首先流经半导体，而后再变为其他频率，经有关设备将此交流电转变为直流电，由逆变器控制和调节电压及电流[1]。从而实现煤矿机电设备运行中的无极调速，利用此调速方法可以有效地提高机电设备的运行效率，同时也降低其生产能耗，进而节约能源。
当然，在应用变频节能控制技术的过程中，可以依据煤矿机电设备的工作量更改和调整其工作速度，若其负荷过大，此变频节能控制系统会自动增加速度，若工作负荷降低，则其机电设备的工作速度也降低，通过这种方式可以实现电流频率有效地控制电机的转速，进而对机电设备的运行进行更好的控制，在提高煤矿作业效率的同时，也为煤矿作业的安全性和稳定性提供重要保障。
在煤矿机电设备中应用变频节能控制技术能够有效地增强机电身边的性能，确保其运行效率的提供，从而降低开采作业中的能耗，在一定程度上推动了煤矿企业发展的提质增效，成为煤矿企业生产作业中的重要技术之一。随着现代信息科学技术的发展，变频控制技术的应用领域不断扩大，编程领域、数字化及通讯领域等都被应用在煤矿作业生产中，为煤矿机电设备中应用变频控制技术提供了重要的技术支撑。
2.变频节能控制技术在煤矿机电设备中的应用分析
2.1 煤矿提升机设备中变频控制技术的应用
煤矿作业开采中，提升机发挥着重要作用，不但负责运输开采材料和作业人员，还负责运输煤炭，在整个作业系统中，提升机处于频繁启、停及调速的状态中。在传统的技术环境中，提升机作业过程中需要不断地切换档位来调速，此档位连接着提升机转子上串的电阻，作业过程中则是利用对电路中电阻的调节来实现调速[2]。虽然该操作方式相对简单，但在实际操作过程中会浪费诸多电能，在使用过程中电阻也会长期发热，进而出现磨损或损坏的状况，此调速方式不够经济节能。同时，这样的调速方式也无法对提升机进行无极调速，从而在启停提升机设备的过程中导致提升机发生较大晃动，给其运行的安全性带来严重影响。
鉴于此，人们对提升机设备进行了优化改进，应用了变频控制技术，技术改造后，能够实现提升机的无极调速，不但能够增强提升机启停、调速过程中的稳定性，也能减少其运行中的电能消耗，使提升机运行更加稳定和安全可靠。当然，最为重要的是应用变频控制技术能够实现“无开关”的自动化调速，这样就最大程度地避免了提升机设备损坏所致的安全事故。
2.2 应用在电控绞车及通风系统中
煤矿作业环节中，斜井绞车的控制系统通常是利用交流绕线电机串电阻的调速系统来实现，通过接触器控制其电阻投切，该系统若应用在高强度工作环境中，如频繁使用等，则会造成交流接触器的触头产生氧化，从而影响机电设备的使用寿命。此外，传统控制技术的控制层面非常低，控制的综合性能及精准性都较差。在应用过程中，时常会发生各种问题，如停车位置不够准确等。将变频控制技术应用在电控绞车上，能够更好地解决传统控制系统中的不足。当然，也能够将将绞车电压波动控制在较小范围内，并能准确控制频率波动范围，高度调控机电设备的输出功率及频率。由此可见，斜井绞车控制胸汤中采用变频节能控制技术，可以有效地提升斜井绞车的过载能力，进而满足煤矿作业运行的要求及需求。
此外，通风系统是煤矿安全作业的重要保障，良好的通风系统能够为井下作业创作安全的作业环境。煤矿作业过程中，通风系统的机械设备通常存在耗能高，通风能力差等问题，也不能为井下作业营造良好的安全作业环境[3]。在机械通风过程中，机电设备应用变频控制技术，能够按照矿井深度调整通风的大小，这不但可以减少能源消耗，还能为井下作业提供安全的工作环境。
众所周知，煤矿井下作业过程中，井深越大，送风压力就越大，通风设备的运行功率也就需要增加，若此过程中应用变频调控技术，则能够更好地提高通风机运行的效率。应用变频控制技术的过程中，要依据煤矿机电设备实际应用情况、矿井深度、巷道变化等实际状况及时调节通风机风速，进而能够合理科学地利用煤矿资源。此外，将变频控制技术应用到通风机械中，可以对通风机运行功率、功能等进行有效保护，增强通风机使用寿命，从而降低其检修及维护成本，最终实现通风机工作效率的提高和耗能的降低，為煤矿作业提供更多便利。
2.3 采煤及皮带运输环节的应用
在煤矿开采作业环节中，应用变频节能控制技术能够及时发现采煤机的运行状态，自动诊断其运行的安全性和稳定性，并根据采煤机运行状态智能化地采取一定的保护措施。同时，还能借助牵引变压器将原有电流模式依据需要转变为可变频运行模式。随着变频技能控制技术的不断进步，变频节能控制技术的应用更加广泛，其同煤矿设备的契合度也日益增强，有效提高了交流电机的性能及安全性。
此外，井下煤炭的运输任务主要是通过皮带运输机来完成，实际运输中，煤炭会受到多个方向的力的作用，如垂直于皮带的弹力、与皮带间的摩擦力等，在这些力的共同作用下，煤炭能够被运输到既定方向。传统的皮带运输机需要通过液力耦合器来实现启动，但这种启动方式会对皮带产生一定的损坏，加速皮带老化，甚至造成皮带断裂，进而给煤炭生产带来严重威胁。然而，在皮带运输系统中若应用变频节能调控技术，则能够有效地降低机电设备的冲击作用，缓解机械设备在运行中出现发热现象。在启动电机的过程中，还能够进一步增强电流稳定性。运输公路也更加平均稳定。也就是说，在皮带运输机系统中应用变频节能控制技术能够增强运输机的性能和提高其运行效率。
3 变频控制技术的应用展望
变频控制技术的高速发展能够推动压频比节能控制技术的发展。煤矿机电设备中应用的变频节能控制技术，主要应用的事情矢量变频控制和转矩变频控制技术，当前，这两项技术在煤矿作业生产中的应用频率非常高，在一定程度上提高了煤礦机电设备的运行效率，有效降低了能耗。但仍需对变频节能控制技术进行深入的研究及探讨，如探讨其人工神经元网络的应用、模糊自动化控制技术等，以提高变频控制的智能化和自动化程度。在应用变频节能控制技术的过程中，煤矿机电设备得到创新发展，这也在一定程度上促进两边跑调速的集成化发展水平，有效地完善了变频节能控制技术，实现了机电设备调速功能的控制，并有效地应用了变频控制技术中的通讯功能，促进了变频技能控制技术功能的发挥。
然而，虽然变频节能控制技术智能化水平的不断提高，且在煤矿机电设备中得到应用，但我国变频控制技术的研究及应用仍比较晚，逆变器控制技术的发展相对缓慢，在应用变频控制技术的同时会存在这样那样的问题，进而影响变频控制技术的应用效果。首先，在具体应用逆变器控制技术的过程中，尚未构建完善规范的体系，因无规范的操作管理机制，在操作过程中存在责任不明确，或责任划分分歧严重，最终影响变频控制技术的应用效果。
其次，在应用变频节能控制技术的过程中，相关管理效果较差，缺乏必要的技术应用监督管理及相应的管理机制，从而造成无人值守机电设备的数量明显不足，对于错位问题也没有相应的工作人员进行检查和监督管理，这给煤矿机电设备的运行带来严重影响。
最后，在煤矿机电设备运行过程中应用的变频控制技术，其自动化程度仍然不高，且管理混乱，甚至在应用中存在一定的遗漏，进而要靠手动完成，给煤矿机电设备稳定运行带来严重影响，降低了其运行效率。
由此可见，变频节能控制技术的应用前景非常广阔，但仍需从煤矿机电作业实际出发，制定完善的应用制度和监督管理制度，不断创新和提高变频控制技术，提高其应用效果，促进其功能发挥，并实现其最大化。同时，要从技术创新、规范管理、监管有效、责任明确、制度完善等方面强化变频节能控制技术的应用管理，为变频节能控制技术的应用营造良好的制度环境、运行环境和技术环境，从管理和技术创新等方面推动变频控制技术作用的发挥，推动变频控制技术的不断发展，以更好地应用在煤矿机电设备中，提升煤矿机电设备运行的效率及智能化水平。
总之，在煤矿作业系统中应用变频节能控制技术能够有效地提高其机电设备的运行效率和稳定性，有效地降低其机械耗能，从而达到节能减耗增效的效果。如在风泵、给水系统，以及机电设备运行维护、检修等方面都发挥着重要作用，不但能够有效地降低机电设备的磨损或损坏，提高其使用寿命，还能增强其性能及运行效率，极大地提高了煤矿作业的效率，降低了其作业能耗及成本。为此，要不断地探讨变频节能控制技术的应用问题，不断推进技术的进步及发展，提升其在煤矿作业中的智能化程度，以更好地推动煤矿作业环节的节能及减耗增效，从而推动煤矿行业的持续发展。
参考文献：
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[3]刘广权.矿山机电设备变频控制技术原理及应用研究[J].当代化工研究，2020（01）：121-122.
平顶山天安煤业股份有限公司十三矿，河南 平顶山 461700
风机节能变频技术论文范文第5篇
目前国内转炉一次除尘风机多采用液力耦合器, 但由于存在转差损耗等, 节能效果不理想, 且设备故障率较高。交流变频技术不仅调速平滑, 调速范围大, 效率高, 启动电流小, 运行平稳, 而且节能效果好, 对风机、泵类设备而言是最佳的节能手段, 平均节能效果可以达到30%以上。
三钢炼钢厂原有15t氧气顶吹转炉三座, 采用“三吹三”方式, 2000年初, 炼钢厂对三座转炉进行扩容改造, 采用液力偶合器调速, 但发现很多问题, 液力偶合器需要经常更换轴承, 造成停产, 无法满足连续生产的需要, 调节时精度太低, 响应速度慢;液力偶合器故障时无法切换至工频回路;炼钢新上100t转炉时决定不再使用液力偶合器调速, 改用ABB中压变频器为新转炉风机进行调速。
1 电机参数
额定功率:630kW;额定电压:690V;额定频率:50Hz;额定转速:2970转/分。
风机参数:主轴转速:2974转/分;轴功率:500kW;额定功率因素:0.89。
2 ABB中压变频器系统结构特点
ACS800-07变频器主要由熔断器单元、辅助控制单元、DSU整流单元及逆变单元组成。系统单线图见图1。
(1) 熔断器单元主要包括进线交流熔断器; (2) 辅助控制单元包括控制回路的控制元件及控制板RDCU-02C, 急停控制, 变频的起动、停止、复位, 与外部的电路接口等部分; (3) DSU整流单元是由一个半控桥式二极管整流供电单元1×D4模块组成, 模块是一种尺寸, 装有轮子和插接式连接器, 为落地式单元, 内置交流电抗器, 直流熔断器, 主开关和可选的接触器, 具有冷却风机控制及电源控制, 易于服务和维护; (4) 逆变单元采用2×R8i的两个逆变模块并联的方式, 两个模块置于同一个柜体内, 共用一块主控板, 通过光纤分配单元把控制信号同时送至模块内, 实现变频控制的各种功能。逆变的直流母线侧安装共模滤波器, 出线配备du/dt滤波器, 抑制了输出电压尖峰和快速电压改变, 减小了对电机的绝缘性能的影响, 同时降低了电机电缆的容性漏电流, 高频辐射、高频损耗和轴承电流。炼钢的工艺过程以及风机特性是我们选择ABB中压变频器的主要原因。
3 控制系统组成
控制系统由变频调速器、风机电机、和工/变频转换柜等组成。系统中的旁路开关柜用于工频、变频转换, #1风机/#2风机的转换, 可以选择一台风机变频运行, 一台风机工频运行或者一台风机运行一台备用。一旦变频器出现故障时, 可转换为工频运行, 增强系统的可靠性。当具备主电源及控制电源的条件, 系统进入待机状态, 在待机状态时, 系统由两种操作模式可供选择:工频运行状态和变频运行状态。
工频运行状态:若系统需要工频运行, 则操作台状态选择开关置于工频位置, 这时相应的断路器和接触器断开, 用操作台控制, 实现电机的工频运行及停机。
变频运行状态:若系统需要变频运行, 则操作台状态选择开关置于变频运行位置, 实现电机的变频运行与停止, 变频器频率的高低根据压力情况实行闭环控制 (也可以组成开环调节) , 闭环或速度上升时间均由主机设置。
4 节能原理及效益分析
从风机的工作特性来看, 调速控制与风门控制调节风量比较, 有着更高的节能效果, 通过图2风机的特性曲线可以说明其节能原理。图中, 曲线1为风机在恒速 (n1) 下的风压-风量 (H-Q) 特性, 曲线2为管网风阻特性 (风门开度全开) 。设工作点为A, 输出风量Q1为100%, 此时风机轴功率N1与Q1H1的乘积, 即和AH1OQ1所包围的面积成正比。
根据工艺要求, 风量需从Q1降至Q2, 有两种控制方法:一是风门控制, 风机转速不变, 调节风门 (开度减小) , 即增加管网阻力, 使管网阻力特性变为曲线3, 系统工作点由A移到B。由图1可见, 风压反而增加, 轴功率N2与面积BH2OQ2成正比, 减少不多。
另一种是调速控制, 风机转速由n1降到n2, 根据风机参数的的比例定律, 画出在转速n2下的风压-风量 (H-Q) 特性, 如曲线4, 工作点由原来的A点移到C点。可见在相同风量Q2的情况下, 风压H3大幅度降低, 功率N3与面积CH3OQ2成正比, 显著减少, 节省的功率损耗ΔN与Q2ΔH的乘积成正比, 节能效果是十分明显的。
由流体力学可知, 风量与转速的一次方成正比, 风压与转速的平方成正比, 轴功率与转速的三次方成正比。当风量减少, 风机转速下降时, 其消耗的功率降低很多。例如, 风量下降到80%, 转速也下降到80%, 轴功率将下降到额定功率的51.2%。如果风量下降到50%, 其轴功率将下降到额定功率的12.5%。考虑到附加控制装置效率的影响, 这个节电效果也是很可观的。
5 风机工艺分析
吹炼工艺周期, 具体如图3。
t1到t2:兑铁加废钢时间, 约60S。t2到t3:风机加速时间, 90S, 根据现场情况可以更改。t3到t4:吹氧时间, 约15分钟。t4:风机开始减速, 180S, 可以调节。t4到t5:倒炉测温取样时间, 约120S。t5到t6:出钢时间, 约120S。t6到t7:溅渣时间, 约180S。整个吹炼工艺周期约30min, 高速定为45Hz, 可以调节;低速定为20Hz, 可以调节。
6 结语
除尘风机在不吹炼时, 只需要很低的转速, 根本不需要满负荷运转。利用中压变频器根据实际需要对除尘风机进行变频运行, 既保证和改善了工艺, 又达到节能降耗的目的和效果。自投入运行以来, 实现了很好的经济效益。
摘要：本文简单介绍了ABB变频器在除尘风机的应用, 阐述了控制系统的原理及功能, 并对相应的节能原理进行了介绍。
关键词：变频器,炼钢,除尘,风机,节能
参考文献
[1] 张燕宾.变频调速应用实践[M].北京:机械工业出版社, 2000, 12.
[2] ACS800自定义编程手册[M].北京ABB电气传动有限公司, 2004, 7.
[3] ACS800技术样本[M].北京ABB电气传动有限公司, 2004, 7.
[4] ACS800固件手册[M].北京ABB电气传动有限公司, 2004, 7.
[5] ACS800硬件手册[M].北京ABB电气传动有限公司, 2004, 7.
风机节能变频技术论文范文第6篇
引风机变频改造完成后, 炉膛压力可以通过入口静叶调节和引风机转速调节两种调节方式控制, 而如何实现炉膛压力控制在正常时的变频调节, 送风量、一次风量、燃料量、排粉机启动等前馈如何引入, 如何保证两种控制方式的互相跟踪, 变频与工频如何完成切换, 以及切换完成后的两种调节方式如何协调, 一台引风机失去如何动作, 引风机RB信号正确可靠的发出, RB信号发出后另一台引风机如何动作, 相关设备如何动作以保证机组安全等等, 主燃料跳闸后的防内爆逻辑如何实现, 都是摆在我们面前的问题。要想使引风机变频控制有效的服务于炉膛压力的调节, 必须有一套完整的引风机变频控制策略, 并且与原有炉膛压力静叶开度控制统一在一起, 共同承担起各种工况下炉膛压力的稳定调节任务。这些, 都是引风机变频控制改造成功所必须解决的难题。
2 问题的解决方案
本厂采用的DCS系统为上海西屋的WDPF-II, 变频器选用东方日立的高压变频器。
2.1 确立引风机变频控制逻辑框架
我们根据已存在的引风压控制逻辑特点, 将引风机变频设计为A、B引风机转速平衡控制方式。引风机变频器接收的是4mA~20mA的模拟量信号, 控制引风机到对应的转速。我们使用QAO卡 (模拟量输入卡) , 算法XMA2组态成soft类型。基于上述框架, 我们把一个完善的控制系统所需要具备的功能逐一充实到这个框架中后, 引入原静叶控制中送风前馈、一次风前馈、送风RB前馈、三次风及粉量变化前馈等, 得出的引风机变频控制逻辑组态图如图1。
2.2 确定引风机变频器跳联锁逻辑
考虑我厂引风机静叶电动执行器速度慢, 不满足变频联切工频的条件, 最终确立了一台引风机变频跳直接发RB的控制方式, 得出初步的联锁过程图如下 (以A引风机变频跳闸为例) (如图2) 。
3 具体问题解决方案
(1) A引风机变频器跳闸后。
联跳变频器进口、出口开关; (PLC实现) 联跳A引风机6kV开关。 (PLC实现)
(2) A引风机变频器跳闸联跳母线开关后, 当其他条件同时满足时, 触发引风机RB, 进入引风机RB程序, 同时A侧变频指令发50s超驰向0慢慢降低 (速度比变频器实际升速率快) , 对应B侧自动平衡算法作用升高转速。
(3) DCS中A引风机工作状态分别由变频器PLC送来的工频运行方式、变频运行方式信号表征。 (DCS实现)
(4) 原采用6kV工频开关启/停反馈信号所作的逻辑基本保持不变。 (DCS实现)
(5) A引风机跳闸触发RB的条件与改造前保持一致。
(6) 正常调节时, 静叶自动调节所用各前馈同样应用到变频自动调节, MFT后锅炉防内爆由静叶控制完成。 (DCS实现)
(7) A引风机工频运行跳闸时联跳6kV开关。 (电气实现)
4 调试
#2机组C检过程中, 在确定能进行引风机变频改造后, 我们立即将新增加卡件安装到预定位置上去, 按照检修前确定的IO清单, 进行了新增IO点的组态;根据会议确定的方案, 专业内讨论制定的引风机变频控制策略等, 在相关DPU内进行了逻辑组态, 而后指导东方日立技术人员进行了正确接线, 变频器上电试车后又共同进行了静态联调及变频器的升降转速调试。启炉动态试验过程中, 整定了炉膛压力调节变频控制用PID参数, 并调整了RB时, 投用引风机变频控制指令的增加速度, 匹配变频器本身的升速率, 抑制积分饱和现象的发生。最后进行引风机RB试验, 检查效果良好。
5 结语
本次改造共增加卡件4块, 利用原有卡件4块, 增加i/o点36个, 中间点约150个, 组态逻辑图30多幅, 涉及dpu4、dpu6、dpu14、dpu16、dpu17等5个dpu。
摘要：变频控制技术在高能耗辅机上应用之后, 减少甚至消除了系统中存在的大量节流损失, 在节能降耗方面取得明显的成效。但如何优化相应调节系统的控制策略及逻辑, 使改造后设备能更好的完成其调节任务, 都是必需改造后必须要解决的问题。本文着重分析炉膛压力调节在改造过程中的技术要点及难点, 得出较完善的解决方案。
关键词：变频,炉膛压力,控制,RB
参考文献
[1] 边立秀, 周俊霞, 赵劲松, 等.热工控制系统[M].北京:中国电力出版社, 2002.
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