一、變頻器的節能原理

 

(1)變頻節能

 

使用變頻調速時，如果流量要求降低，可以通過降低泵的轉速來滿足要求。根據流體力學理論，軸功率旋轉的立方是成正比的。如果泵的效率不變，當流量被調節到降低時，轉速可以成比例地降低，而軸的輸出功率以三次關系降低。當所需流量降低時，可以調節變頻器的輸出頻率，使電機轉速成比例降低。此時電機的功率會按照立方關系大幅降低，比風門、閥門節能40%-50%，從而達到省電的目的。

 

(2)功率因數補償和節能

 

由于變頻器內部濾波電容的作用，降低了無功損耗，增加了電網有功功率。

 

(3)軟啟動節能

 

利用變頻器的軟啟動功能，啟動電流從零開始，最大值不會超過額定電流，減少了對電網的影響和對供電能力的需求，延長了設備和閥門的使用壽命，節約了設備的維護成本。

 

二、實際應用

 

1、應用分析

 

（a）省電

 

以某隊LWW1#轉運站為例，安裝變頻器后單位輸液消耗量較安裝變頻器前平均減少0.229kwh/m3，降幅49.9%。軸承溫度從84℃降至71℃。按站外日均輸液3000 m3計算，年用電量3000 m3/d×0.229kwh/m3×365d = 250755。按照每千瓦時1元計算，該站年電費為25萬元。

 

（b）能源節省

 

使用變頻器后，運行泵電機軸承溫度明顯下降，平均下降13℃，降幅15.7%；由于采用了軟啟動和軟停，降低了流量計的泵軸、軸承、機械密封和軸承、齒輪等易損件的磨損程度，不僅延長了運行泵、流量計和易損件的使用壽命，還節省了大量的人力和設備維護費用。

 

2、問題分析

 

（a）頻率設備本身

 

變頻器主控制電路故障:主板和主電路因使用壽命長和一些意外原因損壞，主要包括主板、電源板、變頻器、濾波電容等。，這是變頻器維護成本的主要消耗部分。變頻器外圍控制裝置及冷卻風扇故障:變頻器柜內變頻器無故障，但外部控制電路系統有故障；冷卻風扇是易損件，使用壽命為2-6年。變頻器日常維護跟不上:操作人員對變頻器的基本操作和一些基本參數設置了解不夠，使用過程中不能及時發現問題。

 

（b）諧波對變頻器的影響

 

變頻器的整流電路和逆變電路采用半導體開關元件，控制上采用PWM控制方式，這就決定了變頻器的輸入輸出電壓和電流除了基波外，還含有許多高次諧波成分。諧波不僅會增加輸、供、用電設備的額外損耗，使設備溫度過高，降低輸變電設備的效率，而且諧波或電磁輻射的干擾會導致繼電保護裝置誤動作或動作，使電氣儀表的測量不準確，甚至無法正常工作。諧波對變頻器的影響主要表現為電機或內部元件過熱，低頻運行時抖動，比工頻運行時噪聲高。

 

（c）變頻器對泵和流量計的影響

 

變頻器低頻運行時，泵空轉，流量計轉動緩慢甚至不轉；變頻器高頻運行時，工作電流急劇上升，電機轉數也急劇上升，導致泵、流量計經常過載，機械扭矩增大，電機溫度過高，機械磨損嚴重，大大降低了泵、流量計等機械設備的使用壽命。

 

三、管理對策

 

1、變頻器本身故障

 

（a）顯示故障代碼故障

 

變頻器運行參數設置不當或外部工況條件不符合變頻器要求而引起的一種保護動作現象。根據隨附手冊中提供的說明。如果上述步驟不起作用，最好將所有參數恢復到出廠值，然后按照上述步驟重新設置。

 

（b）維護不當導致的環境問題和故障

 

變頻器屬于電子器件，振動是造成電子器件機械損傷的主要原因。對于振動沖擊較大的場合，應采用橡膠等減震措施；潮濕、腐蝕性氣體和灰塵會導致電子器件生銹、接觸不良和絕緣降低，導致短路；溫度是影響電子器件壽命和可靠性的重要因素，尤其對于半導體器件，應根據器件要求的環境條件安裝空調或避免陽光直射；定期檢查變頻器的空氣過濾器和冷卻風扇。

 

2、諧波的影響

 

低次諧波通常對電機負載影響較大，引起轉矩脈動，而高次諧波會增加逆變器輸出電纜的漏電流，導致電機輸出不足，因此必須抑制逆變器輸出的高次和低次諧波。一般可考慮增加逆變電源的內部阻抗，安裝電抗器或專用濾波器等。，從而將逆變器產生的諧波控制在最小范圍內，實現科學合理用電，抑制電網污染，提高供電質量。

 

3、對泵的影響

 

通過估算進液量的最大值和最小值，確定變頻器運行的頻率范圍，結合平均頻率點縮小頻率調整范圍，確定最佳頻率點，根據頻率變化的速度，適當增加積分調整時間，延長頻率變化的時間，以減少變頻器運行時對泵和流量計的沖擊損傷。

 

4、維護和保養

 

建立變頻器日常維護制度:認真填寫記錄，加強日常檢查，注意對比兩者之間的平衡；檢查并記錄散熱器溫度；檢查變頻器是否有異常振動和聲音，風扇是否正常運轉；定期保養，仔細檢查變頻器，檢查變頻器內部是否有發熱變色部位，電解電容內部是否有膨漏防爆孔凸出，PCB板是否異常，是否有發熱、燒黃部位。

 

四、結語

 

使用變頻器后，可以實現電機設備的軟啟動和軟停止，消除了電機對電網的影響，減少了機械磨損，降低了設備的維護成本，延長了機械設備的使用壽命。環境因素、諧波干擾以及如何優化參數以減少對泵和流量計的影響，都可以通過變頻器本身的功能和補償來解決。