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我是“節(jié)能先鋒”——變頻器的自白

文章來源: 閱讀:次 2011-07-13

        我叫變頻器,在眾多節(jié)能新產(chǎn)品中,我以優(yōu)異性能被人們譽(yù)為“節(jié)能先鋒”。
        當(dāng)今世界,極端災(zāi)害天氣頻頻發(fā)生,冰川融化、海平面上升、干旱持續(xù)、暴雨成災(zāi)……嚴(yán)重威脅著人類的生存。今天,節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境成為人類必須共同面對的重要課題。我,就在這種大氣候下應(yīng)運(yùn)而生。
        變頻器,顧名思義,就是一種綜合應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù),以改變電機(jī)工作電源頻率和幅度,來控制交流電動機(jī)電力傳動的元件。我的誕生,凝結(jié)著人類的智慧和汗水。
        工程師們?yōu)榱孙L(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備安全可靠運(yùn)行,在設(shè)計(jì)配用動力驅(qū)動時(shí),都留有一定的富余量。在電機(jī)不是滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí),多余的力矩增加了有功功率的消耗,造成電能的浪費(fèi)。舉例來說,一匹半馬才能把一車貨物拉上高坡,人們通常會選擇兩匹馬來完成任務(wù)。這里不是還有半匹馬沒有發(fā)揮作用嗎?很顯然,如果根據(jù)馬的承載量來匹配貨物,就可以減少浪費(fèi),實(shí)現(xiàn)效益最大化。同樣的道理,完全可以應(yīng)用在動力驅(qū)動富余量上。如果能使電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到人們實(shí)時(shí)所需的要求,那么系統(tǒng)損耗的能量就自然而然減少了!
        為實(shí)現(xiàn)電力傳動裝置的有效控制,科學(xué)家們進(jìn)行了大膽的創(chuàng)新。1967年,世界上第一臺變頻器開發(fā)成功,并投入商業(yè)運(yùn)行。經(jīng)過四十多年的發(fā)展,交流電機(jī)變頻調(diào)速成為節(jié)約電能、改善生產(chǎn)工藝流程、提高產(chǎn)品質(zhì)量、以及改善運(yùn)行環(huán)境的一種主要手段。與之相對應(yīng),我們變頻器以高效率、高功率因數(shù),以及優(yōu)異的調(diào)速和啟制動性能而廣受用戶青睞,在眾多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。
        首先是軟啟動功能。電機(jī)硬啟動,直接啟動電流往往是其額定電流的3-5倍,忽然增高的電流不僅增加了電機(jī)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)難度,而且對電網(wǎng)系統(tǒng)容量、輸配電設(shè)施造成嚴(yán)重沖擊,對擋板、閥門等設(shè)備的損害也極大。我的作用就是改變交流電機(jī)供電的頻率和幅值,從而改變其運(yùn)動磁場的周期,達(dá)到平滑控制電動機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。這使電機(jī)啟動電流從零開始,逐漸增加,最大值也不超過額定電流,減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求,延長了設(shè)備的使用壽命。
        其次是優(yōu)化電機(jī)運(yùn)行。在風(fēng)機(jī)、中央空調(diào)等系統(tǒng)中,傳統(tǒng)的供水方式是采用水塔、高位水箱、氣壓罐等設(shè)施來實(shí)現(xiàn)的。出水口水壓大小往往受水箱高度、儲水量等因素影響,時(shí)常發(fā)生變化,要真正實(shí)現(xiàn)恒壓并不容易。另外,風(fēng)機(jī)、泵類等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是靠調(diào)節(jié)出入口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量。當(dāng)輸入功率過大時(shí),大量能源就消耗在擋板、閥門的截流過程中,造成了浪費(fèi)。這就像是人們在沒有準(zhǔn)確核算工程量的前提下就把大大超出需求量的磚塊運(yùn)上了高樓,造成人力和工時(shí)的浪費(fèi)。如今,工程師們組合變頻器、PID調(diào)節(jié)器、單片機(jī)、PLC等,形成一個(gè)控制系統(tǒng),就可以調(diào)節(jié)水泵的輸出流量,減少無效勞動。人們只要設(shè)定泵站總管的出水壓力,設(shè)定值與反饋的實(shí)際值進(jìn)行比較,其差值經(jīng)過運(yùn)算處理后,系統(tǒng)會發(fā)出控制指令,控制水泵電動機(jī)的投運(yùn)臺數(shù)和轉(zhuǎn)速,從而達(dá)到給水總管壓力恒定的目標(biāo)。與調(diào)節(jié)閥門控制水壓相比,該系統(tǒng)降低了管道阻力,大大減少了截流損失的效能,而且不需要人工頻繁操作,降低了勞動強(qiáng)度。如今,在自來水廠、生活小區(qū)、消防供水系統(tǒng)、污水提升及處理系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)排灌、音樂噴泉等場所,都有我忙碌的身影。
        在中央空調(diào)、風(fēng)機(jī)等系統(tǒng)中,我們也有不俗的表現(xiàn)。中央空調(diào)是按照最大需要冷(熱)量再加10~20%來設(shè)計(jì)的,耗電量大,節(jié)能潛力也大。用我去對中央空調(diào)制冷壓縮機(jī)、冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔風(fēng)扇、回風(fēng)裝置等進(jìn)行調(diào)速節(jié)能控制,就可以避免過大流量和過大壓力,保證系統(tǒng)正常有效運(yùn)行,可以節(jié)電20%~50%。又如,在“萬里長江第一隧”——上海長江隧道建設(shè)過程中,建設(shè)者需要確保長約8.9公里,內(nèi)徑13.7米的隧道內(nèi)通風(fēng)良好。為此,這個(gè)項(xiàng)目采用了德力西變頻器,根據(jù)用風(fēng)量大小直接給定電機(jī)轉(zhuǎn)速,精準(zhǔn)調(diào)節(jié)風(fēng)量,優(yōu)化了電氣設(shè)施的使用,節(jié)能達(dá)20%-45%。
        產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),變頻器的社會效益也十分顯著。據(jù)測算,單單ABB集團(tuán)在全球范圍內(nèi)已經(jīng)生產(chǎn)并安裝的變頻器每年就能節(jié)電1150億度,相應(yīng)減少9700萬噸二氧化碳排放,超過芬蘭一年的二氧化碳排放量。
        第三是對系統(tǒng)具有保護(hù)功能。在檢知系統(tǒng)中的異常狀態(tài)后,我可以自動修正動作或者封鎖電力半導(dǎo)體器件PWM控制信號,使電機(jī)自動停車,如過電流失速防止、過電流切斷、半導(dǎo)體冷卻風(fēng)扇過熱和瞬時(shí)停電保護(hù)等。
        聽完我的自白,您會認(rèn)為我是名副其實(shí)的“節(jié)能先鋒”吧,那么,就請您在生產(chǎn)生活中,給我充分發(fā)揮作用的機(jī)會!