浅谈变频节能在盐业生产中的应用

　　摘要：针对盐业生产中水泵、风机等能耗大、效率低的问题，建议运用变频调速技术达到水泵、风机节能的目的。本文阐述了变频调速的优异特性、节能原理以及详述了变频恒压供水系统的组成和应用。
　　关键词：变频调速；节能；恒压供水系统
　　1前言
　　随着社会经济的发展，能源问题越来越受到大家的关注。盐业生产中大量的使用水泵、风机等恒转矩负载，在没有调速情况下，要求改变流量时，只能通过机械调整阀门开启角度，虽然流量下降了，但泵或风机的出口压力升高，功率下降并不明显，近似成为恒功率负载，造成电源利用率极低。因此，节能降耗将是盐业企业发展所面临的一个重要问题。
　　2节能潜力
　　交流调速系统在节约能源方面有着很大的优势。一方面，交流拖动的负荷在总用电量中占一半或一半以上的比重，这类负荷实现节能，可以获得十分可观的节电效益。另一方面，交流拖动本身存在可以挖掘的节电潜力。在交流调速系统中，选用电机时往往留有一定余量，电机又不总是在最大负荷情况下运行；如果利用变频调速技术，轻载时，通过对电机转速进行控制，就能达到节电的目的。盐业生产上大量使用风机、水泵、压缩机等，如果采用变频调速技术，既可大大提高其效率，又可减少10%的电能消耗。
　　交流变频调速技术在工业发达国已得到广泛应用。美国有60%-65%的发电量用于电机驱动，由于有效地利用了变频调速技术，仅工业传动用电就节约了15%-20%的电量。
　　3节能原理
　　由水泵工作原理可知：水泵流量与水泵（电机）转速成正比，水泵扬程与水泵（电机）转速平方成正比，水泵轴功率等于流量与扬程乘积，故水泵轴功率与水泵转速三次方成正比。上述原理可知改变水泵转速就可改变水泵功率。
　　流量基本公式：Q∝NH∝N2KW=Q＊H∝N3
　　以上Q代表流量，N代表转速，H代表扬程，KW代表轴功率。
　　按照理论计算，其具体对应关系如下：

　　变频调速正是通过改变供给电动机的供电频率，来改变电机的转速，从而改变负载的转速的。我们知道，电机的转速：n=60f(1-S)/P
　　其中f为供电频率，P为电机的极对数，S为滑差。因此，改变f可以改变电机的转速的，达到节能的目的。
　　4变频调速的优异特性
　　4.1变频节能：
　　为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。电机不能在满负荷下运行，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费，在压力偏高时，可降低电机的运行速度，使其在恒压的同时节约电能。
　　4.2动态调整节能：
　　迅速适应负载变动，供给最大效率电压。变频调速器在软件上设有5000次/秒的测控输出功能，始终保持电机的输出高效率运行。
　　4.3通过变频自身的V/F功能节电：
　　在保证电机输出力矩的情况下，可自动调节V/F曲线。减少电机的输出力矩，降低输入电流，达到节能状态。
　　4.4变频自带软启动节能：
　　在电机全压启动时，由于电机的启动力矩需要，要从电网吸收7倍的电机额定电流，而大的启动电流既浪费电力，对电网的电压波动损害也很大，又增加了线损和变损。采用软启动后，减少了启动电流对电网的冲击，节约了电费，也减少了启动惯性对设备的大惯量的转速冲击，延长了设备的使用寿命。
　　4.5提高功率因数节能：
　　电动机由定子绕组和转子绕组通过电磁作用而产生力矩。绕组由于其感抗作用。对电网而言，阻抗特性呈感性，电机在运行时吸收大量的无功功率，造成功率因数很低。采用变频节能调速器后，由于其性能已变为：AC－－DC－－AC，在整流滤波后，负载特性发生了变化。变频调速器对电网的阻抗特性呈阻性，功率因数很高，减少了无功损耗。
　　5变频恒压供水系统组成
　　变频器是整个变频恒压供水系统核心部分。其系统组成框图见图1
　　
　　图1中，水泵电机是输出环节，转速由变频器控制，实现变流量恒压控制。变频器接受PID控制器信号对水泵进行速度控制，压力传感器检测管网出水压力，把信号传给PID控制器，PID控制器调节变频器频率来控制水泵转速，实现了一个闭环控制系统。一些变频器本身具有PID调节功能，可以不选用外置PID调节器，调节更加平稳。
　　6变频恒压供水系统应用
　　合理的利用恒压变频调节供水系统对我们的泵房等供水系统进行改造一定可以取得很可观的经济效益。许多盐业企业在生产中已经开始应用变频调速技术改造设备进行节能。
　　本企业通过变频技术改造循环水系统。以电气变频调节水泵的转速来取代传统的管道阀门节流调节的方式，对工艺要求的冷却水流量进行科学、合理的调节。用一对变频调节的冷、热水泵来带动与其并联运行的另外两台工频运行的冷、热水泵，从而既使变频的这对水泵产生了明显的节能效果，还使得另外两对工频泵的工作特性有所改变，达到了最佳工作状态，也取得了较好的节能作用，致使整个循环水系统的总体电耗产生了较大的变化。此项改造使生产工艺调节更为方便，并且可延长水泵、电动机和阀门等设备的使用寿命。
　　变频技术在本企业化工厂深水泵和氯化镁制片机生产中也都有所应用。通过变频调节，深水泵使不同时刻的用水量得到有效的满足，而且达到了节能的效果。变频技术应用于氯化镁制片机的工艺流程，满足了生产的需要，也大大提高了产品的产量。
　　7总结
　　通过以上的分析，我们看到在盐业生产中运用变频器实现水泵、风机等设备的节能，潜力很大而且简单易行。随着电力电子技术的不断发展，性能可靠、匹配完美、价格便宜的变频器会不断的出现，也会促进变频器在盐业生产中的应用。
　　参考文献：
　　[1]《变频器应用手册》编著：吴忠智吴加林
　　[2]《电机与拖动基础》编著：李发海王岩

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