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1、70 | 电气时代2 0 0 5 年第5 期 EA 变 频 调 速 专 辑 变频调速节能技术是当今世界上公认的电动机高效节能 技术， 目前在冶金、 矿山、 石油、 化工等行业已得到广泛应 用。 结合河南利华制药公司近几年来在设备变频改造中的应 用情况， 对制药业的变频改造及应用情况作一介绍。 各类负载改造情况 1 . 泵类负载 泵类负载一般选用风机泵类型同功率变频器， 而深井潜 水泵、 真空泵相对负载较大， 根据经验一般选用放大一档功 率的风机泵类型的变频器或选用同功能恒转矩类变频器。 变 频器控制方式根据工艺情况采用闭环或开环控制， 如对潜水 泵， 采用出口恒压供水方式 ； 对循环、 冷冻水
2、泵采用恒温差 闭环控制。 根据该企业的节电统计结果， 泵类设备的节电率 一般在2 2 % 5 1 % 。 2 . 空压机负载 对2 台空压机进行了变频恒压供气改造， 考虑到空压机 负载的连续性及机房环境温度， 采用了2 台1 6 0 k W 普传P I 2 K G 3 变频器， 一对一实施变频改造， 并保留原工频降压 回路， 变频器与原工频降压控制柜电气互锁， 确保紧急情况 下仍可采用原降压控制系统。 在变频控制时， 应将绕线电动 机集电环短路， 压力反馈信号由Y Z T 1 . 0 M P a 耐震远传压 力表检测， 压力信号输入P C S P I D 调节器， 调节器输出两 路0 1 0
3、V 信号给2 台变频器， 从而调节空压机恒压供气， 当 用气量少时， 只开一台空压机， 当一台空压机不能满足供气 量要求时， 同时开起2 台空压机。 2 台1 3 2 k W 空压机变频 改造系统如图1 所示。 变频改造后管网压力始终保持在0 . 1 9 M P a ， 实际压力波 动小于0 . 0 1 M P a ， 而且根据生产需要可任意无扰动地调节管 网压力。 同时空压机运行噪声大大降低， 更换传送带次数减 少。 变频改造后， 空压机工作电流一般在1 0 5 1 3 0 A 之间， 工作电流下降了2 0 8 0 A ， 平均节电率为5 3 % ， 2 套变频设 备不到一年即可回收投资成本
4、。 其他空压机变频改造效果也 不错， 平均节电率均在3 0 % 4 0 % 。 值得注意的是， 不同企 业空压机变频改造节电效果根据空压机负载情况而不同， 也 与空压机变频控制模式等有很大关系， 根据经验， 一般3 台 以上空压机并联工作情况变频改造节电量在1 0 % 2 5 % 之间。 3 . 搅拌器( 发酵罐、 搅拌罐) 类负载 搅拌器类负载也是制药车间最常见， 比较多的负载， 功 率规格较多。 大部分搅拌器负载稳定， 其转矩特性介于恒转 矩与平方转矩之间， 节能潜力较大， 从变频器选型上选择同 等功率的恒转矩变频器。 另外有3 台1 1 k W 抽提罐在第二道 工序压滤后， 罐内物料出现
5、粘结性团块物料， 采用普通性能 变频器易出现起动困难， 要适当增大变频器功率。 若采用高 性能矢量型变频器， 则无需放大选型， 该公司新建车间全部 采用了东芝V F A 7 电流电压双矢量变频器， 使用效果很好。 根据该企业的节电统计结果， 搅拌器类负载变频改造节电率 平均在2 3 % 5 2 % 。 其1 0 0 L 发酵罐变频改造系统如图2 所示。 4 . 离心机类负载 郑州大学 李永刚 郑州康达变频传动技术有限公司 薛守立 变频器在制药行业的应用与选型 变频调速技术是针对固定工频而采取的高效节能措施， 工频( 5 0 H z ) 是发电的最佳频率， 但它并非是所有用电设备的最佳工作频率，
6、因而导致许多设备长期处于低效率、低功率因 数运行状态。 占全国耗电近2 / 3 的交流电动机目前大多数还在工频、 恒速下运行， 运行效率 只有6 0 % 左右。 P C S P I D 压 力 表 1 V V V F 降 压 柜 降 压 柜 2 V V V F M1M2 1 3 2 k W 空压机1 3 2 k W 空压机 贮 气 罐 图1 2 台1 3 2 k W 空压机变频改造系统示意图 电气时代 2 0 0 5 年第 5 期 | 71 【变频调速专辑】 离心机类负载为大惯性负载， 由于离心机惯性大， 起动 转矩较大， 起动时间较长， 变频器均按恒转矩类变频器放大 一档选择。 由于变频器没
7、有外加制动电阻， 离心机停机时间 较长， 变频停车方式应设置为自由停车模式， 若采用减速停 车模式， 容易出现过压报警。 离心机类负载变频改造节电效 果巨大， 平均节电率在4 0 % 以上。 使用过程中个别设备出现 共振现象， 通过调整跳跃频率可以避开。 5 . 风机类负载及其他负载 发 酵 罐 温度检测 V F S 9 2 . 2 k W S 7 2 0 0 T P 2 7 图2 1 0 0 L 发酵罐变频改造系统示意图 传统锅炉的引风机采用调节挡风板开度来调节风量， 浪 费大量电能， 采用变频调速后， 既可节电， 又可减少机械磨 损， 延长设备寿命。 该企业锅炉风机变频改造节电率为3 5
8、% 5 0 % 。 鼓风机变频器采用开环控制， 引风机变频器采用闭环 控制， 通过检测锅炉炉膛负压， 自动调节引风量。 另外在冰机类负载上也进行了变频改造试验， 改造的冰 机为7 5 k W 多缸氨压缩机， 采用温度闭环控制， 由于氨压缩 机并联台数较多， 变频改造后节电效果不佳， 节电率只有7 % 。 总 结 通过这几年的节电改造工作， 利华公司认识到 ： 通过变 频改造， 可获得综合的经济效益， 节省有功功率， 节省峰值 电能。 以2 0 0 3 年为例， 全年投入变频改造费用近1 0 0 万元， 当年节约电费7 0 多万元， 不到2 年即可回收技改投资。 此外， 采用变频后， 负载及电网
9、功率因数提高， 节省无功电能。 由 于降低了电动机故障率， 可使电动机寿命延长并节省了维修 费用。 EA ( 收稿日期 ： 2 0 0 5 / 0 4 / 0 5 ) ( 上接第6 8 页) 间、 结束时间、 最小步长、 最大积分步长、 容许误差、 仿真 方法等。 通常出现仿真所用时间过长问题， 可能是因为仿真 步长和容许误差过小， 这时就需要根据系统的复杂性改变上 述参数。 分别在模块属性对话框中设置如下参数， 晶闸管 ： 管 压降0 . 8 V 、 等效电阻0 . 0 0 1 、 等效电感0 . 0 0 1 m H 、 电容 1 0 5 0 - 5 - 1 0 1 0 5 0 - 5 -
10、1 0 1 0 5 0 - 5 - 1 0 5 0 - 5 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 图6 输出及给定三相交流电流波形 0 . 1 F ； 交流电源 ： 3 8 0 V 、 5 0 H z 、 每相等效漏感5 m H ； 负载：电阻1 0 、 电感2 0 0 m H 。 结 论 S I M U L I N K 功能较强， 仿真精度较高， 使用灵活， 修改 参数方便， 可视化强。 当建好一个模型。 就可以让它运行以 模拟现实问题。运行一个模型很方便，既可以使用 S I M U L I N K 窗口的菜单，也
11、可以从 M A T L A B 的窗口输入命 令。 菜单操作是方便的人机交互式， 输入命令则可以使用批 命令的方式同时运行几个模型。 使用S c o p e 模块和其他显示 模块可以看到模型模拟的结果。 通过改变模型的参数就可以 直接看到会有什么结果产生。 由仿真结果可以看到， 输出三 相交流电流频率改变了， 并基本保持正弦形状， 交流输出电 流很好地跟踪了给定输出电流。 双馈电动机具有良好的调速性能， 可调节电网的无功和 有功功率， 效率高， 可改善功率因数和提高电网的稳定性等 特点， 特别适合于风机、 水泵、 压缩机等机械的调速传动。 随 着科技的不断进步， 条件的进一步成熟， 双馈电动机必将在 我国得到很好的推广应用。 EA ( 收稿日期 ： 2 0 0 4 . 1 2 . 1 1 )