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變頻節能技術原理6范文1
中圖分類號：TM925 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）05（b）-0063-01
在產品的加工制造業以及工業生產中，泵類、風機等設備的應用范圍越來越廣泛，其在電能上的消耗以及擋板、閥門等一些設備的節流損失，還有對它們的日常的維修和維護的費用幾乎占成本的20%，這是一筆不小的生產費用的開支，隨著經濟的發展，改革不斷深入，市場競爭不斷加劇，節能降耗也逐漸成為了提高產品質量和降低生產成本的一個重要手段。
1 變頻節能技術基本理論
變頻技術使用的基本原理：在很長的一段時期內，電氣設備所使用的交流電的頻率都是維持在一個固定的狀態，變頻技術的運用就是使頻率變成了一種可以隨意的調節和利用的資源。現如今，變頻技術中最活躍以及最快發展的就是變頻的調速技術。變頻技術包括計算機技術、電力電子技術、點擊傳動技術，是一種綜合性比較強的技術，結合了機械設備和強弱電。就是指在工頻電流的信號轉化成其他的頻率，這種轉化主要是通過半導體元件來完成的，之后再將交流電轉化成為直流電，在逆變器對電流和電壓進行調控的同時使機電設備達到無極調速的程度?？偠灾?，變頻技術就是通過電流改變頻率來對電機的轉速進行控制，從而使有效的控制電機設備，這些都是在電流頻率與電機轉速同比增長的基礎上來完成的。變頻技術的特點就是能夠使電機平穩的運行，可以進行自動的加速和減速的控制，在能夠提高工作效率的同時減小對于能源的消耗。
在變頻器的日常運用中，主要是運用轉矩直接控制和矢量控制的方式，在變頻器的今后發展中人工神經網絡以及模糊自優化的控制方式，而且，變頻器通過不斷地發展，其綜合性會越來越高，在完成基本調速的功能基礎上，還具有在內部設置的通信、可編程序以及參數辨識的功能。
2 變頻器的節能原理
2.1 變頻節能方式
根據流體力學，功率=壓力*流量，流量和轉速的一次方是成正比的，壓力與轉速的平方是成正比的，功率和轉速的立方成正比，如果說水泵效率固定的話，當調節流量下降時，轉速就會成比例下降，輸出的功率也就成立方關系下降，所以說，水泵的轉速與電機耗電功率是近似立方比關系。舉個例子，一臺功率是55kW的水泵電機，將它的轉速調到原來轉速的80%的時候，它的耗電量是28kW/h，省電率是48%。但是如果將轉速調到原來的50%的時候，耗電量就變成了6千瓦每小時，省電率達到87%。
2.2 采用功率因數補償方式進行節能
無功的功率不但會使設備發熱，增加電線的磨損，最重要的一點就是功率因數降低導致了電網的有功功率也隨之降低，所以，造成了大量無功電能在線路當中消耗掉，導致設備的使用效率降低，浪費現象非常嚴重，使用了變頻調速設備裝置之后，因為變頻器內部的濾波電容作用，從而使無功損耗得到進一步減少，使電網有功功率得到增加。
2.3 運用軟啟動方式進行節能
由于電機是通過Y/D啟動或者直接啟動的方式進行的，啟動的電流是額定電流的四到七倍，這樣就會對供電電網和機電設備造成嚴重沖擊，而且這樣對電網的容量要求也是非常高的，在啟動的時候會產生比較大的電流，而且在震動的時候對閥門和擋板的損害也是非常大的，對管路和設備的使用壽命也是非常不利的。變頻裝置的使用，利用變頻器軟啟動的功能，使啟動的電流從零開始，最大的值也不會超過額定電流，所以使其對電網的沖擊以及對供電容量的要求也大大減輕了，使閥門和設備的使用壽命也大大延長了。
3 變頻節能技術的應用實例
我們利用在160kW的循環水泵上安裝變頻調速器為例子，對變頻節能設備進行改造，分別測試了改造前后的用電量，取得了非常滿意的效果。
3.1 在進行變頻改造之前的控制模式
在循環水泵的工作中，當流量由于工藝的需要而改變時，就要運用調節水泵出口和入口的開度方式來對水泵的實際流量進行改變，這種調節方式被稱為節流調節，在本次舉例中，出口和入口的閥門開度都是60%上下，從電能利用的方面來說，這是一種很不經濟的調節方式。
3.2 在進行變頻改造之后的控制模式
在循環水泵的工作中，當流量由于工藝的需要而改變時，入口和出口的閥門都完全打開，運用對電動機轉速進行調節的方式來尋找合適的、新的工作點，從而得到合適的流量。根據實際情況和現場的需要來實現手動控制或自動控制，在本例中，因為不需要頻繁地對流量進行調整，所以根據現場的實際情況和需要，確定出電動機實際工作的頻率是40Hz，并且采取了手動控制的方式，主要目的就是為了節約電能。
4 運用變頻調速系統后運行上發生的變化
實現了完全意義的軟啟動，在電機進行啟動的時候，轉子的轉速隨著輸入電源的頻率增加而慢慢增加，使速度得到平穩提升，整個系統的啟動時間設為20s左右，不會對系統造成沖擊，比原來的啟動方式更平穩。
電網所運用的電流也得到大幅度下降，使電氣設備的使用更加安全，同時也因為頻率降低后，電機的轉速也隨之降低，對機械的磨損也就減少了，也使發生故障的概率大大降低，減少了維修經費。
使為水泵提供電能的變壓器節約出了大部分的供電容量，單純的有功負荷下降，節約出的容量大約是50千瓦，提高了設備的利用效率。電機功率的因數也相應得到提高，這樣就使電機的運行更加經濟。
5 結語
變頻技術的使用提高了產品質量，降低了能耗，節約了能源，也進一步提高了企業的經濟效益，變頻調速技術的應用就是要對這些設備進行改造，從而達到節約能源的作用。
參考文獻
[1] 劉長軍.對變頻節能技術原理的幾點分析[J].中小企業管理與科技，2011（3）.
[2] 孔國財.礦井主通風機控制系統變頻節能技術應用探討[J].科技資訊，2010 （32）.
[3] 孔方正.關于火力發電廠變頻節能技術分析與應用[J].中國科技博覽，2010（32）.
[4] 馮東升，張智華.變頻節能技術在污水處理中的應用[J].電機與控制應用，2010（7）.
[5] 但翔.我國煤礦機電設備變頻節能技術的應用現狀[J].城市建設，2010（7）.
變頻節能技術原理6范文2
Abstract： with the rapid development of social economy and science technology， electric energy provided is higher requirements in order to promote socialist modernization at the same time ， especially saving energy control of various kinds of electrical equipment. Because of building a resource-conserving and environment-friendly society，，it is of great practical significance to strengthen the compressor inverter PID control and the research of saving energy technology. Technology of frequency conversion air compressor that is energy conservation and use are analyzed in this paper.
關鍵詞：空壓機；變頻控制；節能技術；PID；運用
中圖分類號：TE08 文獻標識碼： A
引言
可持續發展是我國大力推行的發展策略，低碳生活是我國人民未來追求的生活方式，但是空壓機變頻技術的應用可以很好解決交流電動機的變頻節能問題，這樣可以降低異步電動機的能耗，節約成本，得到更高的經濟收益，并且順應了國家節能減排的可持續發展戰略。
一、電機變頻控制的原理和特點
變頻電機是變頻器驅動電機的統稱，它采用由變頻感應電動機和變頻器組成的控制系統，提高機械自動化程度和生產效率。以交流電機為例，其同步轉速可用下式表示：
n1=60f/p.****（1）
式（1）中：n1――同步轉速；f――電源頻率，50Hz；p――電機磁極對數。
電機轉差率用公式表示為：
s=（n1Cn）/n1.****（2）
式（2）中：s――電機轉差率；n――電機轉速。
由式（1）和式（2）可以推得：n=60f（1-s）/p.****（3）
圖1所示為電機控制原理。通過電機變頻器輸出的不同頻率，可以對交流電機進行調速。變頻調速的主要特點是通過變頻器改變輸出頻率和輸出電壓，最終達到對轉動負載的精確定量控制。除此之外，變頻電機還具有以下一些特點。
（1）具備軟啟動和停止功能。
（2）采用電磁設計，增加了電機電感，從而減少定子和轉子的阻值。
（3）滿足反復的啟制動切換，能夠平滑無極調速，保護功能完善，減少設備維修。
（4）節約電能。
圖1電機的變頻控制原理圖
二、螺桿式空壓機的工作原理
螺桿式壓縮機是一種工作容積作回轉運動的容積式氣體壓縮機械。氣體的壓縮依靠容積的變化來實現，而容積的變化又是借助壓縮機的一對陰陽轉子在機殼內作回轉運動來達到。螺桿式空壓機工作循環可分為進氣、壓縮、排氣三個過程，隨著轉子的旋轉，每對相互嚙合的齒相繼完成相同的工作循環。其原理示意見下圖：
三、螺桿式空壓機傳統運行方式存在的問題
對于螺桿式空壓機來說，其排氣量和轉速成線性正比關系。當轉速上升，排量增加；當轉速下降，排量減少；普通螺桿式空氣壓縮機傳統運行方式為工頻恒速運行，而實際生產中的用氣量需求卻經常處于變動狀態，需求變化導致螺桿式空壓機頻繁加卸載，這樣就造成了以下負面效果：
1、加、卸載過程中造成的電能浪費
空壓機加載狀態下，在壓力達到加載壓力最小值后，會繼續加載升高壓力，直到壓力達到卸載壓力，這時會向外界釋放更多的熱量，從而導致電能的浪費。而螺桿式空壓機工頻電機本身不能調速，同時大功率電動機不允許頻繁啟動，導致在用氣量少的時候電動機仍然要空載運行，浪費電能。卸載運行時，當壓力達到卸載壓力最大值時，空壓機關閉進氣閥使電動機處于空轉狀態，同時將分離器中多余的壓縮空氣通過放空閥放空，從而造成很大的電能浪費。
2、空壓機元器件損耗
（1）由于靠機械方式頻繁地調節進氣閥動作，加速了進氣閥的磨損，縮短使用壽命，增加維護工作量，加大成本。
（2）由于工頻供電，雖然拖動電機基本上采用星-三角啟動，但啟動沖擊電流仍較大，影響電網電壓和其它設備的安全運行；同時對相關設備產生機械沖擊而造成損壞，增加維修量。
3、排出的氣壓不穩定
由于靠機械方式調節進氣閥開、關，供氣無法連續調節，當用氣量不斷變化時，供氣壓力將產生較大的波動，造成供氣壓力不穩定，影響氣動元件的動作過程，從而影響產品質量，甚至會造成廢品。
四、空壓機變頻改造
螺桿空壓機的變頻改造要求變頻器根據用戶設定的期望壓力和供氣端反饋的實時壓力的差值進行自動調節。當供氣端反饋的實時壓力超過用戶設定的期望壓力時，變頻器減小輸出頻率，反之，則增大輸出頻率；而當供氣端反饋的實時壓力等于用戶設定的期望壓力時，變頻器維持實時輸出頻率，這樣來滿足供氣連續穩定。其流程圖見下：
1、實現上述控制，變頻器需滿足的條件：
（1）用交-直-交變頻器作空壓機電動機的供電載體
交-直-交型變頻器能根據控制對象的需要，輸出頻率連續可調的交流電壓，可方便地改變電動機的轉速，以控制空壓機的輸出氣量，滿足生產需要。
（2）變頻控制系統采用負反饋閉環系統
空壓機變頻控制的基本要求是，保持空壓機輸出壓力的恒定。由自動控制理論可知，通過壓力變送器檢測空壓機輸出壓力并反饋到變頻器與給定壓力構成負反饋，可實現空壓機輸出壓力的恒定。
（3）空氣壓縮機是恒轉矩負載，故變頻器選用通用型恒轉矩變頻器。
（4）變頻器應選用有PID功能的變頻器（或者另外選購個PID專用控制器）。
（5）變頻器的容量一般可按空氣壓縮機電動機容量選擇，也可以選擇比電動機容量大一個級別的變頻器。
2、系統閉環自動調節作用
閉環系統的自動調節作用是，將被控制量的檢測信號，反饋到變頻器與被控量的目標值相比較，以判斷是否已經達到預定的目標值。如果未達到，則根據兩者的差進行自動調整。當空氣壓力不足，反饋值小于目標值，變頻器輸出頻率增大，電動機轉速增高，空氣壓力增大，直至空氣壓力與目標值幾乎相等為止。當空氣壓力大，反饋值大于目標值，變頻器輸出頻率下降，電動機轉速減小，空氣壓力減小，直至空氣壓力與目標值幾乎相等為止。變頻閉環PID控制，其調節的最終效果和傳統的工頻恒速空壓機運行效果比較見下圖：
上圖中由于變頻閉環調節的作用，供氣壓力基本穩定，浮動范圍在0.01MPa上下。并且保證供氣滿足要求的同時，節能效果明顯。
3、PID過程調節器參數調整
變頻器將實時檢測到的壓力信號作為PID過程控制中的反饋信號，通過不斷的調整轉速使輸出壓力與設定值保持一致。PID控制環主要由三個參數決定：比例增益、積分時間、微分時間。這三個參數將會影響到調節過程的響應速率、穩定性、調節幅度等。將比例增益過程中的PID比例增益設為0.3，并增大該值直到反饋信號再次開始失穩為止，然后減小該值，最后將比例增益降低40%-60%。將積分時間過程中的PID積分時間設為20秒，并減小該值直到反饋信號再次開始失穩為止，然后延長積分時間，直到反饋信號穩定為止，最后將該值再增大15%-50%。微分時間中PID微分時間僅用在反應速度非?？斓南到y中。一般取值是設定積分時間的四倍，只有當比例增益和積分時間完全優化后才能使用微分器。確保反饋信號振蕩可以通過反饋信號上的低通濾波器充分衰減。
四、空壓機變頻控制實踐應用
以某廠房空壓機為例。改造前經測試參數如下：電機功率110kW，出口壓力為5.2--5.9MPa，運行時間為12小時/天，一年運行340天，加載時間為15s，減載時間15s；加載電流為180A，減載電流為90A。經檢測其節電率為30%以上。年節電量（按35%）計算如下：
W節電量=12×340×110×35%=1.57×105（k?Wh）
可見節電效果明顯，此外，改造后系統還存在其它優點。首先，減少了機器的噪音；其次，控制回路可保證系統的正常、安全運行；最后，自動化程度高，克服原系統手動調節的缺點。
結束語
綜上所述，改革開放以來我國進入了可持續發展的戰略階段，各行各業都提出了節能減排的要求。我國的電能一直處于匱乏的階段，為了更好的對電能實現節能減排，逐漸對傳統的電機進行了改革，發展成了現在的變頻控制電機。變頻控制技術能夠根據負載的需求改變電機的驅動功率，減少了電機運轉中不必要的能量損耗。本文對空壓機及其電機的現狀、原理和應用進行了分析和總結。
參考文獻
[1]湯鳳佩.注水電機變頻控制時的繼電保護設計[J].科技創新導報，2012，（02）.
[2]巨志忠，楊小強.試論電機變頻控制節能技術和運用[J].《科技與創新》，2014，（7）.
[3]代樹青.低壓變頻控制存在的問題及解決對策[J].《科技風》，2012，（2）.
[4]梁艷娟.空壓機變頻改造節能技術的研究與應用[J]. 《制造業自化》，2011，（13）.
變頻節能技術原理6范文3
關鍵詞：盾構；高效節能技術；液壓系統；發展趨勢
中圖分類號：U455.43文獻標識碼： A
當前日益受到人們重視的節能和能源問題，節能設計液壓系統也成為所關注的液壓技術工作者要解決的重大課題。通過進行改進液壓系統的執行元件、控制元件、工作介質等方面可提高能量的利用率，是實現高效節能的主要途徑，實現能量回收借助于輔助設備使得再次利用能量，達到良好的節能效果。二次調節技術、泵控調速技術、能量回收技術、負載敏感技術、壓力匹配技術等為常用的液壓節能技術。
一、工程概述
杭州市地鐵1號線16、17號盾構區間工程包括【九堡東站～下沙西站】區間單圓盾構隧道、區間風井以及聯絡通道、泵站等附屬結構；【下沙東站～文澤路站】區間單圓盾構隧道、聯絡通道、泵站等附屬結構。其里程如表1。
表1 【九堡東站～下沙西站】、【下沙東站～文澤路站】區間里程表
區 間 里 程 長 度 備 注
九堡東站～下沙西站 K28+571.326
～K31+573.447 3002.12 K29+599.644、K30+656.45、K31+235.822處設一個聯絡通道，K30+080處設一個風井兼聯絡通道（含泵房），K29+152.5處設一個聯絡通道兼泵房。
下沙東站～
文澤路站 K33+926.498～K35+48.268 1121.77 K34+500處設一個聯絡通道兼泵房。
二、泵控調速技術
具有功率效率高、損失小、調速及節能方便、發熱量小等特點的泵控馬達容積調速系統，大功率液壓伺服系統中被廣泛應用。
（一）、PID控制技術
PID控制技術即是在工程實際中，應用最為廣泛的調節器控制規律為比例、積分、微分控制。是根據系統的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。
PID使用方便、控制原理簡單，可根據過程動態特性及時調整其參數， PID參數的調節、適應性強和對系統優化決定了控制性能最終能達到的目的，而控制系統設計的核心內容是PID參數整定。對PID控制器參數在泵控馬達容積調速系統中通過非線性控制設計模塊NCD在Matlab/Simulink中與Z-N整定方法進行優化設計，系統的穩定性得到提高。
（二）、變頻技術
結合了液壓傳動控制和電氣控制兩方面優勢的變頻容積調速系統，與傳統的相比，具有性能良好、節能高效，價格合理，控制方便等一系列優點。液壓容積調速系統在變頻技術的基礎上，既能直接容積調速雙重節能和獲取變頻調速的效果，又能滿足速度控制要求，其控制結構圖如圖1所示。
圖1 變頻容積調速控制結構圖
在對變頻調速技術分析的基礎上，交流變頻容積調速回路通過實驗驗證具有分辨率高、調速范圍寬，抗污能力強，節能性好，計算機控制等優點很容易實現。并對交流變頻容積調速回路的調速特性進行分析，并為了提高液壓馬達的轉速穩定性及響應速度采取模糊控制策略。
三、在液壓系統刀盤驅動中的應用
隨著工業技術的發展盾構刀盤的液壓驅動技術在不斷進步，多馬達驅動的冗余干涉問題成功被解決，液壓回路從節流調速的閥控回路到容積調速的泵控回路的發展，大大降低了能耗。閉式容積調速回路由變量馬達和變量泵組成的完成是刀盤的轉速控制。其液壓原理圖如圖2所示。
圖2 兩種刀盤容積調速驅動方式
為了實現刀盤的扭矩控制、方向控制和轉速控制，可采用泵控馬達調速方式。這種回路調速范圍寬，采用恒扭矩調速模式在0~1.5r/min，采用恒功率調速在1.5~3r/min，通過軟件編程可以實現。為了使所選泵的排量有效減小，采用此種方法，且使系統的成本降低。
四、二次調節技術
一種閉環控制靜液傳動方案即二次調節閉環控制，非常有效的對靜液傳動系統的效率進行改善，這種調節技術不但對工作機構的重力勢能和制動動能可以進行重新與回收利用，而且還能實現功率適應。二次調節靜液傳動系統工作原理以圖 3說明，它是為了改變馬達排量通過對輸出端可逆式二次元件（柱塞泵）的調節斜盤傾角，在伺服閥的輸入電壓的控制之下使馬達傾角變化。
圖3 二次調節靜液傳動系統圖
在盾構FPB螺旋輸送電液控制系統中應用二次調節原理不僅能使取得的慣性能回收效果明顯，還對系統土壓控制品質能夠改善。其電液控制原理圖如圖4所示。
圖4 螺旋輸送機液壓系統原理圖
五、負載敏感技術
負載敏感技術，就是匹配起負載所需的壓力、流量與泵源的壓力流量，一種高效節能技術使系統效率最大程度提高。分為泵控負載敏感系統和閥控負載敏感系統兩種的負載敏感液壓系統，液壓原理圖分別如圖5所示。相比閥控負載敏感系統，效率更高的是泵控負載敏感系統。
采用負載敏感控制技術在液壓系統盾構推進主油路中，即采用恒壓變量泵帶遠程壓力控制的為驅動泵，將負載變化信號通過壓力傳感器檢測出，對泵的流量由負載變化信號做相應的調節，使其各分組所需的流量與輸出流量始終相適應，其工作原理如圖6所示。
圖6 進系統主油路控制原理圖
六、能量回收技術
能量轉化效率是能量回收系統的關鍵點，系統研究的目的是盡量將其吸收系統的剩余動能以最大限度地釋放出去。其中主要包括液壓馬達、液壓缸、二通插裝閥、蓄能器、電動機、比例方向閥等為所涉及到的液壓元器件。圖7為兩種常見的能量回收油路。
圖7 兩種常見的能量回收油路
七、區間工程的節能效果
【九堡東站～下沙西站區間】位于下沙區，隧道從下沙西站過松華河后沿九沙大道向西，過月牙路后沿九沙大道北側向西，避讓規劃運河二通道橋至東湖路，下穿臨平支線盾構段至九堡東站。沿線主要分布有九沙大道、1號線臨平支線、規劃運河二通道橋以及沿線1～4層民居等。九沙大道橫穿九堡鎮，為九堡至下沙經濟技術開發區的東西向主干道，規劃道路紅線50m，隧道穿越地段為待開發區，主要為農田和民居，場地開闊。兩段區間隧道縱坡均為“V”型坡，最大坡度為25‰，隧道頂部埋深為9.0～20.6m，最小平面曲線半徑為800m，最大平面曲線半徑為2000m。沿線隧道穿越的巖土層均為③稍密～中密狀的飽和粉土及砂土，隧道圍巖分類均為Ⅰ類。
【下沙東站～文澤路站區間】位于下沙區，隧道從下沙東路站開始，沿二號大街左側到達文澤路站，規劃中九沙大道橫穿下沙東站，為九堡至下沙經濟技術開發區的東西向主干道，規劃道路紅線50m，尚未實施。隧道穿越地段為待開發區，主要為空地和民居，場地開闊。兩段區間隧道縱坡均為“U”型坡，最大坡度為24‰，隧道頂部埋深為8.92～16.21m，最小平面曲線半徑為2000m，最大平面曲線半徑為2500m。隧道穿越巖土層主要為③稍密～中密狀的飽和粉土及砂土，隧道圍巖分類均為Ⅰ類。
全線隧道采用裝配式鋼筋混凝土襯砌環，管片內徑5.5m，外徑6.2m，管片厚度350mm，寬度1.2m。
通過使用高效節能技術，使液壓系統達到較好的節能效果，是使用管理的價值和目的。
八、盾構液壓節能技術的發展趨勢
隨著不斷進步的軟件技術和數字技術，將向易操作、高性能、節能效果顯著方向發展液壓節能化系統。具體改變途徑：
（1）將液壓系統動力裝置提高效率，提高工效，降低能耗；
（2）改進液壓系統或者設計出新的液壓系統；
（3）采用新型的控制元件在液壓系統中，并將其制造精度提高。
總之，在系統工作時每個組成部分在盾構電液控制系統上都會有能量損失產生，因此，高效率的液壓元件要合理使用，并進行綜合調節液壓系統，合理分配和設置元件管路，應用新材料、新技術，同時要加強在系統運行過程中的管理，使得液壓系統的節能目的真正實現。
參考文獻
變頻節能技術原理6范文4
關鍵詞：變頻器；抽油機；節能
中圖分類號：TN77文獻標識碼：A
目前，抽油機是應用最普遍的石油開采機械之一，也是油田耗電大戶，其用電量約占油田總用電量的40％，且總體效率很低，據調查一般在30％左右。油田抽油機負載是獨具特點的時變負載：有動、靜負載特性之分。起動初始狀態要求拖動電機的起動力矩是抽油機實際負載的3－4倍，甚至更大，起動力矩是抽油機選配電機的第一要素。當起動力矩適用則負載功率必然匹配不佳，運行負載功率都遠小于電機的額定功率，即所謂"大馬拉小車"現象。過剩的抽油能力令抽油機的無功抽取時間增加，造成油井開采的電費成本居高不下，能源浪費十分嚴重。
變頻調速器具有低速軟啟動，轉速可以平滑地大范圍調節，對電動機保護功能齊全，如短路、過載、過壓、欠壓及失速等，可有效地保護電機及機械設備，具有運行平穩、可靠，提高功效等諸多優點，是抽油設備改造的理想方案。但是，將變頻器用于抽油機拖動時，也有幾個問題需要解決，主要是沖擊電流問題和再生能量的處理問題，以下加以分析。
1.閉環控制的采樣問題
抽油機利用變頻器調速，使之動態適應油井負荷的變化，達到節電的目的，必須要加外部傳感器，否則無法實現閉環智能控制，只能實現人工定值控制。所采用的傳感器的類型，與間抽控制器大體相同，但是在要求上是有差別的。流量檢測是最直觀、最準確的方法，如果能實現小流量檢測并解決防堵問題，應盡量采用流量傳感器。光桿載荷傳感器也能用來檢測井下液量的多少，與間抽控制不同的是，閉環調速控制只要求載荷的變化趨勢，不需要標定空抽設定值。光桿的平均載荷大，說明井下液量少，應減速運行，反之則可加速運行。電流控制不可取，因為這里除了配重的影響外，當電機調速時，電流也是隨著變化的，因此不能將電流信號用作控制依據。
2、再生能量的處理問題
由于抽油機屬位能性負載，尤其當配重不平衡時，在抽油機工作的一個沖程中，會出現電動機處于再生制動工作狀態（發電狀態），電動機由于位能或慣性，其轉速會超過同步速，再生能量通過與變頻器逆變橋開關器件（IGBT）并聯的續流二極管的整流作用，反饋到直流母線。由于交-直-交變頻器的直流母線采用普通二級管整流橋供電，不能向電網回饋電能，所以反饋到直流母線的再生能量只能對濾波電容器充電而使直流母線電壓升高，稱作"泵升電壓"。直流母線電壓過高時將會對濾波電容器和功率開關器件構成威脅，為了保護電容器及功率開關器件的安全，所以，變頻器都設置了直流母線電壓高保護停機功能。
2.1增大變頻器直流母線上濾波電容器的容量，將再生能量儲存起來，等電動狀態時再釋放給電動機作功。這種方法對節能有利，但是電容器的儲能作用是有限的，在大容量或者負載慣量大的系統中，不可能只靠濾波電容器來限制泵升電壓。
2.2采用"放"的辦法，可以采用由分流電阻器Rp和開關管S11組成的泵升電壓限制電路。也就是將回饋能量消耗在電阻上，這是一種耗能的方法，對節能不利。尤其是在大容量或者大慣量拖動系統中，能量的損失較大。
2.3對于地處北方寒冷地區的抽油機，為了在冬季增加原油的流動性和防止結蠟，而對井口回油管進行電加熱，如采用中頻加熱裝置。這時也可將變頻器與中頻電加熱裝置共用整流電路及直流母線，這樣可將電動機回饋到直流母線上的再生能量用于中頻加熱器，同時又防止了直流母線電壓的泵升。
2.4對于同一井場上有多口油井的場所，可以采用共用直流母線系統方案，即若干臺抽油機的變頻器可共用一臺整流器，將其直流母線聯結在一起，利用各變頻器的回饋能量不可能在同時發生的原理，將某一臺變頻器的回饋能量作為其他變頻器的動力。這樣即節約了能量，又防止了泵升電壓的產生。
2.5對于更大功率的系統，為了回饋再生能量，提高效率，可以采用能量回饋裝置，將再生能量回饋電網，當然這樣一來，系統就更復雜，投資也就更高了。所謂的能量回饋裝置，其實就是一臺有源逆變器
3.沖擊電流問題
游梁式抽油機是一種變形的四連桿機構，其整機結構特點像一架天平，一端是抽油載荷，另一端是平衡配重載荷。對于支架來說，如果抽油載荷和平衡載荷形成的扭矩相等或變化一致，那么用很小的動力就可以使抽油機連續不間斷地工作。也就是說抽油機的節能技術取決于平衡的好壞。在平衡率為100％時電動機提供的動力僅用于提起1/2液柱重量和克服摩擦力等，平衡率越低，則需要電動機提供的動力越大。因為抽油載荷是每時每刻都在變化的，而平衡配重不可能和抽油載荷作完全一致的變化，才使得游梁式抽油機的節能技術變得十分復雜。因此，可以說游梁式抽油機的節能技術就是平衡技術。
據筆者對某油田18口井的調查，有6口井配重偏大，從而造成過大的沖擊電流，沖擊電流與工作電流之比最大可超過5倍，甚至超過額定電流的3倍！不僅浪費掉大量的電能，而且嚴重威脅到設備的安全。同時，也給采用變頻器調速控制造成很大的困難，一般變頻器的容量是按電動機的額定功率來選配的，過大的沖擊電流會引起變頻器的過載保護，不能正常工作。
通過對抽油機曲柄配重塊的調整，可以使沖擊電流降到電機額定電流之內，沖擊電流與正常工作電流之比在1.5倍以內。這樣，選用與電機額定功率同容量的變頻器，甚至略小于電機額定功率的變頻器（要視抽油機電動機的負載率而定）都可以長期穩定運行。由于抽油機的起動扭矩往往很大，慣性也很大，所以要將變頻器的加減速時間設置得足夠長，一般為30～50s，才不致在起動時引起過載保護。
4.電磁兼容性問題
這里主要講電磁干擾（EMI）問題，即變頻器對微電腦控制器，傳感（變送）器及通信設備的干擾問題。變頻器是一個很強的電磁騷擾源，變頻器中的開關器件，以及SPWM電壓波形，會對控制及通信系統造成很大的干擾。干擾的途徑，除了感應、輻射之外，還包括傳導干擾，即通過連接導線傳導的干擾。在控制系統中，變頻器只是一個執行機構，它的運行頻率（速度）指令由控制器通過對油井液量等信號的控制運算后給予，變頻器就通過控制信號線，給微電腦控制器造成了很大的干擾，以致使控制器無法正常工作。因為是傳導性干擾，采用屏蔽線是不解決問題的，要從信號線上的共模及差模干擾入手，采用共模與差模濾波器，才能解決干擾問題。
5.結語
抽油機在油田的使用量大，而負載率普遍偏低，功率因數則更低，電能的無謂浪費嚴重，節能降耗潛力巨大。變頻調速系統，使抽油機動態適應油井負荷變化，也可方便地進行調參。配以流量、載荷等傳感器，可實現最經濟的控制。同時其軟起動性能好，對延長抽油機壽命，減少維護費用有利。能耗基本上與轉速成正比，在部分可以降速的場合可以節能。因此，應通過加大科研開發和應用力度，提高油田管理水平，提高油田技術人員和工人的文化素質，使變頻控制技術廣泛應用在我國各大油田抽油生產中，使我國在抽油機變頻控制技術方面繼續保持世界領先地位.
參考文獻
[1]張曉玲，于海迎.抽油機的節能技術及其發展趨勢[J]，石油和化工節能，2007，2
變頻節能技術原理6范文5
關鍵詞：制冷空調；節能技術應用；發展方向
目前我國能源形勢非常嚴峻，能源消耗帶來的環境污染也是需要解決的問題。而空調制冷在建筑能源的消耗中占據了重要的部分，制冷空調的關鍵節能減排技術是一項重要工作，它的設計情況對能源的消耗起到重大作用。下面先講一講制冷空調節能技術的應用現狀。
一、制冷空調節能技術的應用現狀
1．在冰蓄冷空調上的應用
由于人們對生活和生產的需求，使空調耗電量大大增加，冰蓄冷技術的開發對空調在節能減排方面起來很多的幫助，冰蓄冷空調通過人們非高峰期用電，保持制冷機最小的耗能狀態，將制冷空調部分釋放的冷量去滿足空調冷負荷需求，即用融冰釋放的冷量來維持空調的冷負荷。把存冰的容器當成制冷空調的蓄冷設備，這樣一來，提高了制冷空調的系統穩定性，也提高了制冷空調的經濟效率。
2．在多部門制冷空調節能上的應用
以前我國的制冷空調技術主要用于保持食品和調節空氣質量，現在隨著科技的不斷進步，人們生活條件的不斷改善，我國的制冷空調在節能技術上也用于與人們生活息息相關的各個部門。比如，工業生產部門、農牧業部門、建筑工業部門、輕工業部門、微電子部門、文化教育部門、衛星通信部門以及醫藥衛生部門等等，它們都使用了制冷空調的節能技術。比如，對于產品的性能使用，可以需要在低溫下使用的電子裝置、金屬材料、高寒區用車、儀表設備等，通過空調節能技術的使用，可以在低溫節能的基礎上檢查它們的工作性能。醫藥衛生方面，通過制冷空調節能的冰蓄冷技術，使真空干燥生物藥品、血漿以及疫苗可以在節能減排的基礎上進行保存。
3．在變頻空調節能上的應用
變頻空調所指的是在普通空調基礎之上運用了變頻專用的壓縮機，并增加了變頻的控制系統，其它結構及制冷原理與普通空調是一樣的，變頻空調主機為自動無級變速，能夠依據房間情況進行自動提供所需冷熱量，如果室內的溫度達到了一定期望值，空調的主機就能夠保持這一溫度恒定運轉，并實現不停機的運轉，以保證室內環境溫度穩定。變頻空調概念是相對于定頻空調所產生的，我國電網電壓為220V、50Hz，當空調在這樣條件下進行工作時，就稱為定頻空調，這種空調的供電頻率是不能改變的，其壓縮機轉速大體也是不變的，僅能依靠開亭壓縮機進行室內溫度的調節，在這種一停一開間很容造成室內溫度的忽熱忽冷，且消耗的電能是比較多；而變頻空調的變頻器能夠對壓縮機的供電頻率進行改變，從而調節壓縮機的轉速，通過壓縮機轉速快慢來控制室內的溫度，當室溫波動比較的時候，電能的消耗就會小，舒適度也就大大提高了，變頻空調依據環境溫度來自動制冷、制熱及除濕運轉的方式，能夠讓室內的溫度在短時間之內達到所需溫度，且在低能耗及低轉速的狀態下進行較小溫差波動，從而快速實現了節能、快速及舒適控溫的效果。當蒸發溫度上升1℃或者冷凝溫度下降1℃的時候，可逆制冷機制冷系數就會增加2%-2.5%，由于電機效率、功率及熱力完善度等情況，空調能效僅會增加1%-1.5%之間，這就使得變頻技術制冷空調比普通制冷空調在理論上要節省能量為10%-15%左右。
二、制冷空調節能技術的發展方向
1．太陽能技術的使用
太陽能空調的實現有兩種方式，一是利用光熱轉換，通過熱能制冷；二是領用光電轉換，通過電力制冷?，F在國際上比較青睞利用光熱轉換的技術來設計太陽能空調。太陽能空調對可再生資源的利用有著重要的意義?，F在在制冷空調方面，通過太陽能光熱發電帶動空調的制冷系統技術還沒有完善，一是太陽能光熱技術投入成本過高。二是太陽能的利用率不高。直接利用太陽能光熱帶動制冷空調的制冷系統技術，雖然制冷空調在性能上比不上傳統的機械式驅動制冷空調，但投入成本較低、利用能源率較高，被人們廣泛使用。太陽能作為一種取之不盡用之不竭的綠色能源，由于它的能量密度低、能量供應的隨機性，導致了太陽能技術發展的困難。太陽能制冷應用需要提高系統的性能系數、自動化程度。太陽能制冷系統也可以結合其他的高效能源，組成多能源制冷空調節能系統。
2．高效節能設備的開發
制冷壓縮機是空調制冷系統的心臟，沒有節能減排制冷壓縮機的使用，空調的制冷系統就做不到高效節能的功能。壓縮機電機在很大程度上影響著制冷空調能量的消耗程度。在制冷空調器中，壓縮機電機的能量消耗是很大的，它的額定功率能夠占到空調總功率的90%，電機效率僅和電機功率大小有密切關系，而電流熱損失并不會隨著電機功率成比例上升，因此，大功率電機要比小供電機功率效率要高些，而同等功率單相交流要比三相交流電機的效率要低些。對于制冷式空調的壓縮機形式可以有多種，例如離心式壓縮機的使用，它具有不同的制冷劑葉輪，以后可以在誘導流場控制氣動方面以及穩定度的提高方面進行研究。對于漩渦式的壓縮機制冷設備，可以在中間補氣方面做出研究。
3．熱泵技術
熱泵技術有水源的熱泵技術和土壤源的熱泵技術。作于一種環保節能、高效無污染的綠色空調，熱泵技術可以實現冬季產熱、夏季制冷的功能。對于熱泵體系的整體設計很簡單，節能效果很明顯。熱泵技術發展迅速，人們廣泛的采用。投資熱泵技術的費用比投資傳統空調的費用低，在運行中的費用也低于傳統空調。在建設熱泵技術工程時，根據參照經濟技術層面，在制冷效果方面、運行費用方面、投資費用方面、節能效果方面進行詳細的分析論證，得出合理的、科學的方案，然后進行熱泵技術工程建設。
4．人工智能方面
人工智能是現代科技的一個重要特征，現在階段人工智能應用于負荷預測工作、智能控制工作以及故障檢測工作上。它填補了傳統仿真技術的缺點部分，將傳統仿真和人工智能結合，形成的智能化仿真是今后制冷空調仿真技術的發展目標。這兩者之間取長補短，人工智能為制冷空調的高效控制奠定了理論基礎。通過計算機控制制冷系統，保證系統的冷量傳送，在安全可靠的前提下運行制冷系統。還可以在系統的控制過程增加自適應控制，提高系統的經濟性能，使系統具有較高的能效比。
總結：
隨著社會科技的不斷發展，以及人們生活質量的提高，制冷空調被廣泛的應用。相比于西方發達國家，我國的制冷空調在節能技術的應用方面還處于起步階段，一些經驗積累的還不夠充分。我們還需要在制冷空調節能技術的應用方面進行開發研究，同時整頓市場資源，爭取利用自己的技術創建出優質的制冷空調品牌，使中國成為制冷空調行業的制造強國。
參考文獻：
[1]劉金平,吳嘯,郭靈兵.節流閥開度對自復疊制冷循環冷凝蒸發器換熱性能影響的試驗研究[J].機械工程學報,2011(08)
[2]湯永標.制冷空調節能技術的應用及發展方向[J].科技風,2010(09)
[3]侯士彬,康艷兵,趙盟,高海然.制冷空調領域CDM項目開發現狀及潛力分析[J].制冷與空調,2011(02)
[4]馬一太,成建宏,王洪利,田華,龔文謹.我國制冷空調能效標準的現狀與發展[J].制冷與空調,2008(03)
變頻節能技術原理6范文6
摘要：隨著冶金行業成本增高，生產過剩的狀況下，行業已處于無利經營生產狀況。冶金行業本身就是低產出、高消耗、低效益的行業，節能技術尤顯珍貴。主要探討了變頻技術節能原理及在冶金工業中的典型改造與應用，改造后的效果顯著，有利于企業降低成本，節約能源。
關鍵詞：變頻技術 調速裝置 功率因數 軟啟動
冶金行業在國民經濟建設中占有重要的位置，是和中國社會物質文明發展與建設過程中息息相關的產業。冶金行業不同于其他行業的主要特點是規模較大、連續生產的流程性企業，車間內已實現高度自動化控制系統，車間內有大量的設備在高速運轉，高消耗的主要設備如風機、水泵等。我國電機的總裝機容量已達4億千瓦，年耗電量約占全國用電量的60%，但電機的驅動系統的能源利用率不高，造成能源浪費嚴重，尤其在當今資源不可再生的狀況下，提高能源利用率勢在必行。當前工業應用最多的是變頻技術，輕載時，通過對電機轉速控制，達到有效平穩啟動，達到穩壓，減少設備磨損，利于節能和電網維護，具有廣泛的社會效益和經濟效益。
1、變頻技術分析
變頻控制都采用矢量控制方式，其原理特點是使異步電動機具有與直流電動機相同的轉矩生成機理，其基本原理是通過整流橋將工頻交流電壓變為直流電壓，再由逆變器轉換為頻率、電壓可調的交流電壓作為交流電機的驅動電源，使電機獲得無級調速所需的電壓和電流，能實現對交流異步電機的軟起動、變頻調速、提高運轉精度、改變功率因數、過流/過壓/過載保護等功能。變頻調速技術以其顯著的節電效果、優良的調速性能及系統可靠性和延長設備使用壽命等優點而成為現代電力傳動技術的一個主要發展方向。變頻調速裝置通常由整流器、平波電抗器或濾波電容器、逆變器及控制電路組成。在中間直流電路中串接平波電抗器作儲能元件的稱為電流型變頻器。中間直流回路并接濾波電容器作儲能元件的稱為電壓型變頻器。整流器將輸入的工頻交流電變換為直流電，經中間直流環節輸入至逆變器，逆變器將直流電流變換為可調電壓、可調頻率的交流電輸入到電動機。能根據電機負載的變化實現自動、平滑的增速、減速，從而大幅度提高電機的工作效率。
2、變頻節能方式研究
2.1 風機節能原理
冶金行業中水泵和風機是典型的變轉矩負載。由流體力學可知，風機和水泵的電動機的軸功率P與其流量（風量）Q，揚程（壓力）H之間的關系式如下：P∝Q×H，當流量由Q1變化到Q2時，電動機的轉速為N1、N2，Q、H、P相對于轉速的關系如下：
Q2=Q1×（N2/N1） ①
H2=H1×（N2/N1）2 ②
P2=P1×（N2/N1）3 ③
圖1 揚程（H）和風量（Q）關系 圖2 功率（P）和轉速（N）關系
由公式①②③可知，流量Q與轉速N的一次方成正比，壓力H與轉速N的平方成正比，功率P與轉速N的立方成正比。如果風機的效率一定，當要求調節流量下降時，轉速N可成比例的下降，而此時輸出功率P成立方關系下降。即風機電機的耗電功率與轉速近似成立方比的關系。例如：1臺風機電機功率為550kW，當轉速下降到原轉速的4/5時，其耗電量為281.6kW，省電48.8%，當轉速下降到原轉速的1/2時，其耗電量為68.7kW，省電87.5%。
2.2功率因數補償節能
無功功率不但增加線損和設備的發熱，更主要的是功率因數的降低導致電網有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當中，設備使用效率低下，浪費嚴重，普通風機水泵電機的功率因數在0.6～0.7之間，使用變頻調速裝置后，由于變頻器內部濾波電容的作用，從而減少了無功損耗，可有效增加電網的有功功率。
2.3 軟啟動節能
如工業中的電機采取硬啟動，啟動電流大約是額定電流的6倍左右，這樣將會對電網容量要求較高，并且啟動時產生的較大電流及震動將會對擋板和閥門造成極大的損害，對現場設備管路的使用壽命極為不利，硬啟動所產生的電流對操作人員的安全系數進一步降低。通過使用變頻裝置后，電機啟動電流從零開始，平緩升至到電機穩定工作狀態，減少了對電網沖擊，提高了現場設備使用壽命，降低維護成本。
3、變頻技術在風機中的應用
在冶金工業中，風機是加熱爐重要設備之一，是冶金行業中需要長時間連續運行的設備，通常工業中所應用的風機、水泵采用擋板、閥門進行流量控制、造成了大量的能源浪費。運行效率的高低直接關系到風機消耗的成本大小，傳統的電機控制方式是保持轉速恒定，通過閥門調節流量，這種運行方式不僅能耗大，而且頻繁的風量調節，容易造成閥門損壞或密封不牢，對設備產生較大的損害，嚴重會影響生產。目前盡管有多種轉速調節方式進行節能，但較為廣泛的是變頻調速方式，采用變頻器對風機水泵等機械裝置進行調速控制來控制風量、流量，在很大程度上減少了異步電機啟動時對電機和風機的軸造成損傷，并且調速和控制精度進一步提高，更有利于控制風量，從而優化鋼坯加熱工業流程，為后續鋼坯軋制提供了可靠的產品質量保障，另外節能效果顯著，取得了良好的經濟效益和社會效益。
4、結語
變頻技術在冶金工業大功率的傳動系統應用已成為節能減排的一種趨勢，變頻技術不僅提高了冶金設備機組的穩定性，還有效降低了冶金成本及能耗，是當前一種理想的調速控制方式。
參考文獻
[1]余梅君.變頻調速技術的發展及在冶金行業的應用[J].江蘇冶金，2000（06）.
