Leverantörer av energiåterkopplingsenheter för frekvensomvandlare påminner om att inom modern industriell automationsproduktion blir tillämpningsområdet för pumpar, fläktar och annan utrustning alltmer omfattande. Deras förbrukning av elektrisk energi, strypningsförluster för bafflar, ventiler och annan utrustning, samt dagliga underhålls- och reparationskostnader, står för nästan 20 % av kostnaden. Detta är en betydande produktionskostnad. Med den ekonomiska utvecklingen, fördjupade reformer och intensifierad marknadskonkurrens har energibesparing och minskad förbrukning gradvis blivit ett viktigt sätt att förbättra produktkvaliteten och minska produktionskostnaderna.
1. Grundläggande teori för energisparande teknik med variabel frekvens
Grundprincipen för frekvensomvandlingsteknik är att frekvensen för växelströmmen som används av elektrisk utrustning bibehålls i ett fast tillstånd under en längre tid. Tillämpningen av frekvensomvandlingsteknik är att göra frekvensen till en resurs som kan justeras och användas fritt. Numera är den mest aktiva och snabbast utvecklande tekniken för variabel frekvens hastighetsregleringstekniken för variabel frekvens.
Frekvensomvandlingsteknik omfattar datorteknik, kraftelektronikteknik och klicköverföringsteknik. Det är en omfattande teknik som kombinerar mekanisk utrustning och stark och svag elektricitet. Det hänvisar till omvandlingen av strömsignalen från kraftfrekvensen till andra frekvenser, vilket huvudsakligen uppnås genom halvledarkomponenter. Sedan omvandlas växelströmmen till likström, och växelriktaren reglerar strömmen och spänningen samtidigt som steglös hastighetsreglering av den elektromekaniska utrustningen uppnås. Sammanfattningsvis är frekvensomvandlingsteknik att styra en motors hastighet genom att ändra strömfrekvensen, och därigenom effektivt styra motorutrustningen. Allt detta uppnås baserat på den årliga ökningen av strömfrekvens och motorhastighet. Det som kännetecknar frekvensomvandlingstekniken är att den kan säkerställa motorns smidiga drift, automatiskt styra acceleration och retardation och minska energiförbrukningen samtidigt som arbetseffektiviteten förbättras.
I den dagliga användningen av frekvensomvandlare används huvudsakligen direkt momentreglering och vektorreglering. I den framtida utvecklingen av frekvensomvandlare kommer artificiella neurala nätverk och fuzzy self-optimering-kontrollmetoder att användas. Dessutom, i takt med att frekvensomvandlare fortsätter att utvecklas, kommer deras omfattning att bli allt högre. Förutom att de utför grundläggande hastighetsregleringsfunktioner har de även kommunikations-, programmerings- och parameteridentifieringsfunktioner som är internt inställda.
2. Energisparprincipen för frekvensomvandlare
2.1 Energibesparingsmetoder med variabel frekvens
Enligt strömningsmekanik är effekt = tryck * flödeshastighet. Flödeshastighet och hastighet upphöjda till ett är proportionella, tryck är proportionellt mot kvadraten på hastigheten och effekten är proportionell mot kubikvärdet av hastigheten. Om vattenpumpens verkningsgrad är fast, kommer hastigheten att minska proportionellt när flödeshastigheten minskar, och uteffekten kommer också att minska i ett kubiskt förhållande. Därför är vattenpumpens hastighet ungefär proportionell mot motorns effektförbrukning. Till exempel, när en 55 kW vattenpumpmotor vrids till 80 % av sin ursprungliga hastighet, är dess effektförbrukning 28 kW/h, med en energibesparing på 48 %. Men om hastigheten justeras till 50 % av originalet blir effektförbrukningen 6 kilowatt per timme, och energibesparingen når 87 %.
2.2 Användning av effektfaktorkompensation för energibesparing
Den reaktiva effekten orsakar inte bara att utrustningen värms upp och ökar slitaget på ledningarna, utan viktigast av allt leder minskningen av effektfaktorn till en minskning av elnätets aktiva effekt. Som ett resultat förbrukas en stor mängd reaktiv energi i kraftledningarna, vilket leder till en minskning av utrustningens effektivitet och allvarligt slöseri. Efter användning av en variabel frekvensregleringsenhet minskas den reaktiva effektförlusten ytterligare på grund av filterkondensatorn inuti frekvensomvandlaren, vilket ökar elnätets aktiva effekt.
2.3 Använda mjukstartsmetoden för energibesparing
På grund av att motorn startas via Y/D-start eller direktstart är startströmmen fyra till sju gånger märkströmmen, vilket kan orsaka allvarliga effekter på elnätet och den elektromekaniska utrustningen. Dessutom kräver detta en mycket hög kapacitet hos elnätet, vilket genererar en relativt stor ström under start och orsakar betydande skador på ventiler och bafflar under vibrationer, vilket också är mycket skadligt för rörledningar och utrustnings livslängd. Användningen av frekvensomvandlare utnyttjar frekvensomvandlarens mjukstartfunktion för att starta strömmen från noll, och det maximala värdet kommer inte att överstiga märkströmmen. Därför minskas påverkan på elnätet och kraven på strömförsörjningskapacitet avsevärt, och livslängden för ventiler och utrustning förlängs avsevärt.
3. Tillämpningsexempel för energisparande teknik med variabel frekvens
Vi använde installationen av en variabel frekvensstyrd hastighetsregulator på en 160 kW cirkulerande vattenpump som exempel för att eftermontera den energibesparande utrustningen med variabel frekvens. Vi testade elförbrukningen före och efter eftermonteringen och uppnådde mycket tillfredsställande resultat.
3.1 Kontrollläge före frekvensomvandlingstransformation
Vid drift av en cirkulerande vattenpump, när flödeshastigheten ändras på grund av processkrav, är det nödvändigt att justera öppningen av pumpens utlopp och inlopp för att ändra pumpens faktiska flödeshastighet. Denna justeringsmetod kallas strypningsjustering. I det här exemplet är ventilöppningen av utlopp och inlopp cirka 60 %. Ur energianvändningsperspektiv är detta en mycket oekonomisk justeringsmetod.
3.2 Kontrollläge efter frekvensomvandlingstransformation
Vid drift av en cirkulerande vattenpump, när flödeshastigheten ändras på grund av processkrav, öppnas både inlopps- och utloppsventilerna helt. Genom att justera motorhastigheten kan en lämplig och ny driftspunkt hittas för att erhålla rätt flödeshastighet. Beroende på den faktiska situationen och behoven på plats kan manuell eller automatisk styrning implementeras. I det här exemplet, eftersom det inte finns något behov av att justera flödeshastigheten ofta, bestäms motorns faktiska driftsfrekvens till 40 Hz baserat på den faktiska situationen och behoven på plats, och manuell styrning används främst för att spara energi.
4. Driftsförändringar efter användning av ett system med variabel frekvenshastighetsreglering
En fullständig mjukstart har uppnåtts. När motorn startar ökar rotorns hastighet gradvis med frekvensen på ingångsströmmen, vilket resulterar i en jämn hastighetsökning. Starttiden för hela systemet är inställd på cirka 20 sekunder, vilket inte påverkar systemet och är smidigare än den ursprungliga startmetoden.
Strömmen som används i elnätet har också minskats avsevärt, vilket gör användningen av elektrisk utrustning säkrare. Samtidigt, när frekvensen minskar, minskar även motorns hastighet, vilket minskar mekaniskt slitage och minskar sannolikheten för fel och underhållskostnader avsevärt. Transformatorn som förser vattenpumpen med elektrisk energi har sparat merparten av strömförsörjningskapaciteten. Genom att helt enkelt minska den aktiva belastningen är den sparade kapaciteten cirka 50 kilowatt, vilket förbättrar utrustningens utnyttjandegrad. Motorns effektfaktor förbättras också motsvarande, vilket gör motorns drift mer ekonomisk.
Användningen av frekvensomvandlingsteknik har förbättrat produktkvaliteten, minskat energiförbrukningen, sparat energi och ytterligare ökat företagens ekonomiska fördelar. Tillämpningen av hastighetsregleringsteknik för frekvensomvandling kräver omvandling av denna utrustning för att uppnå energibesparing.