導(dǎo)語：如何才能寫好一篇變頻節(jié)能技術(shù)原理6，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：變頻節(jié)能技術(shù)；電氣設(shè)備；應(yīng)用

隨著環(huán)境污染的不斷加劇，以及各類型資源要素缺乏現(xiàn)象的不斷加劇，我國各行各業(yè)都逐漸提升了對節(jié)能環(huán)保問題的重視力度，并在此基礎(chǔ)上接連實施了一系列的探索和實踐。對于我國現(xiàn)存的電氣應(yīng)用設(shè)備而言，其基礎(chǔ)性節(jié)能環(huán)保技術(shù)控制目標(biāo)的順利實現(xiàn)，主要依靠于照明應(yīng)用設(shè)備的選取、供配電技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計建設(shè)，以及低壓電氣設(shè)備節(jié)能改造三個具體方面，扎實做好上述技術(shù)優(yōu)化工作，能夠?qū)τ行Ы鉀Q電氣設(shè)備運行高能耗問題，發(fā)揮穩(wěn)定充分的技術(shù)支持作用，有鑒于此，本文將會圍繞變頻節(jié)能技術(shù)在電氣設(shè)備中的應(yīng)用展開簡要闡釋。

1 電氣設(shè)備節(jié)能技術(shù)活動的必要性

針對電氣設(shè)備開展節(jié)能技術(shù)工作，不能單純將其理解為降低電力能源的消耗規(guī)模，而是應(yīng)當(dāng)在充分結(jié)合多方面的主客觀影響因素基礎(chǔ)上，具體組織開展能源要素使用效能狀態(tài)分析，從而切實滿足我國現(xiàn)代企業(yè)組織對經(jīng)濟(jì)效益要素和社會效益要素的追求、電氣設(shè)備節(jié)能技術(shù)活動在具體的實踐過程中本身同時涉及到多個方面，但是節(jié)能技術(shù)效果表現(xiàn)最為顯著的方面，卻始終是對電能的節(jié)約，在我國基層民眾的社會會生產(chǎn)生活實踐過程中，具備較為充分的實踐應(yīng)用價值。在這一技術(shù)實踐背景之下，切實做好針對我國現(xiàn)有電氣設(shè)備的節(jié)能技術(shù)工作，對于有效緩解和改善我國現(xiàn)存的電力能源供應(yīng)緊張問題，提升我國企業(yè)在基礎(chǔ)性生產(chǎn)經(jīng)營實踐過程中的綜合性經(jīng)濟(jì)效益獲取水平，具備不容忽視的重要意義。

2 變頻節(jié)能技術(shù)的基本原理

已有研究資料顯示，變頻節(jié)能技術(shù)在我國電氣設(shè)備領(lǐng)域的引入運用，目前主要集中表現(xiàn)于煤礦開采生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，因而，本文中針對變頻節(jié)能技術(shù)基本原理應(yīng)用問題展開的分析，將在結(jié)合我國煤礦開展生產(chǎn)領(lǐng)域基本技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r前提下，具體加以實施。

在我國現(xiàn)有的煤礦開采生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域之中，電氣設(shè)備最為主要的技術(shù)使用特點，是需要在較長的時間中保持高速運行技術(shù)狀態(tài)，客觀上給煤礦開采生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域的主要機(jī)械設(shè)備，均提出了較高水平的技術(shù)要求，因此在煤礦開采生產(chǎn)技g活動的具體組織開展過程中，為切實保障相關(guān)技術(shù)設(shè)備在維持充足運行動力條件下，避免電力能源過度消耗，就應(yīng)當(dāng)針對現(xiàn)有的煤礦開采生產(chǎn)設(shè)備，組織實施程度恰當(dāng)?shù)淖冾l節(jié)能技術(shù)改造。

電氣設(shè)備變頻節(jié)能技術(shù)的基本原理，就是運用恰當(dāng)類型的半導(dǎo)體技術(shù)元件，針對電氣應(yīng)用設(shè)備實際運行過程中產(chǎn)生的工頻電流信號展開適當(dāng)程度的轉(zhuǎn)化處理，確保其在初步轉(zhuǎn)化成為其他類型的頻率技術(shù)信號條件下，將其間接轉(zhuǎn)化為直流電技術(shù)信號形式。在上述處理環(huán)節(jié)基礎(chǔ)上，還要運用逆變器技術(shù)組件對電壓參數(shù)，以及電流參數(shù)發(fā)揮的技術(shù)控制作用，完成對煤礦開采生產(chǎn)應(yīng)用設(shè)備的運行技術(shù)狀態(tài)控制，最終實現(xiàn)針對電氣設(shè)備的調(diào)速技術(shù)目標(biāo)。簡而言之，變頻節(jié)能技術(shù)的實質(zhì)，就是要通過改變電流參數(shù)的頻率水平，對機(jī)械設(shè)備的運行轉(zhuǎn)速展開控制，從而確保相關(guān)電氣設(shè)備能夠穩(wěn)定維持節(jié)能運轉(zhuǎn)技術(shù)狀態(tài)。

我國煤炭資源儲備數(shù)量相對豐富，但是伴隨著我國煤炭資源開采生產(chǎn)時間的不斷延長，可開采煤炭儲量資源的不斷減少，使得我國煤炭開采企業(yè)實際面對的市場經(jīng)營競爭趨勢不斷加劇，引起了相關(guān)企業(yè)經(jīng)營者和管理者的持續(xù)密切關(guān)注。

從整體性視角展開分析，煤炭企業(yè)想要切實在競爭日趨激烈的現(xiàn)實市場環(huán)境中實現(xiàn)長期穩(wěn)定生存狀態(tài)，必須采取恰當(dāng)有效的技術(shù)控制與干預(yù)措施，有效降低其在實際生產(chǎn)經(jīng)營業(yè)務(wù)實踐過程中的成本支出規(guī)模，而降低基礎(chǔ)生產(chǎn)技術(shù)活動過程中的能耗水平，是切實實現(xiàn)上述經(jīng)營業(yè)務(wù)控制目標(biāo)的基本條件。對于我國現(xiàn)有的煤炭生產(chǎn)企業(yè)而言，其在日常生產(chǎn)經(jīng)營過程中發(fā)生的能源消耗成本，主要集中取決于用電量和用水量兩個基本要素，而且有約占總數(shù)70.00%以上的用電消耗，都是發(fā)生在電氣技術(shù)設(shè)備之中，因而切實做好針對煤礦開采企業(yè)電氣設(shè)備的變頻節(jié)能技術(shù)改良工作，具備極其深遠(yuǎn)的現(xiàn)實影響意義。

3 變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦電氣設(shè)備中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，變頻節(jié)能技術(shù)在我國氮氣設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用，集中展現(xiàn)在煤礦生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域，因而本文將選取部分設(shè)備類型，針對變頻節(jié)能技術(shù)在電氣設(shè)備中的應(yīng)用，展開簡要分析。

3.1 變頻節(jié)能設(shè)備在煤礦提升機(jī)設(shè)備中的應(yīng)用

提升機(jī)是設(shè)備是現(xiàn)代煤礦生產(chǎn)過程中的基礎(chǔ)性應(yīng)用設(shè)備，切實保障提升設(shè)備的良好穩(wěn)定運行狀態(tài)，既能夠有效提升煤礦生產(chǎn)活動的技術(shù)效率，又能夠充分保障煤礦生產(chǎn)技術(shù)工人的生命安全，應(yīng)當(dāng)引起廣泛關(guān)切。

傳統(tǒng)煤礦提升機(jī)電氣設(shè)備中安裝應(yīng)用的電動機(jī)設(shè)備轉(zhuǎn)子電路結(jié)構(gòu)，盡管也能實現(xiàn)針對煤礦生產(chǎn)應(yīng)用設(shè)備的調(diào)速技術(shù)控制過程，但是其在具體執(zhí)行相關(guān)技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)過程中，不僅會導(dǎo)致設(shè)備運行過程中的電能消耗規(guī)模顯著增加，同時還會導(dǎo)致設(shè)備運行過程中的安全技術(shù)風(fēng)險水平顯著提升。而在針對煤礦提升機(jī)設(shè)備實施變頻節(jié)能技術(shù)改造過程中，具體選取和運用了交流四象變頻調(diào)速技術(shù)系統(tǒng)，充分實現(xiàn)了針對礦山提升機(jī)設(shè)備的數(shù)字信息化運行裝填控制目標(biāo)，在遠(yuǎn)程性運行技術(shù)狀態(tài)控制組件的具體應(yīng)用背景下，充分保障了煤礦生產(chǎn)作業(yè)人員的生命安全，以及物資運輸活動的高效有序開展。

3.2 變頻節(jié)能技術(shù)在采煤機(jī)設(shè)備中的應(yīng)用

煤礦采煤機(jī)設(shè)備中的變節(jié)能技術(shù)時至今日已經(jīng)進(jìn)入了成熟發(fā)展階段，并且能夠確保在采煤機(jī)設(shè)備額定轉(zhuǎn)速運行技術(shù)條件下，充分實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩調(diào)速和轉(zhuǎn)矩平衡的技術(shù)控制目標(biāo)。

從我國現(xiàn)有煤礦生產(chǎn)技術(shù)活動的具體組織開展過程角度展開分析，變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦開采機(jī)設(shè)備中的應(yīng)用，能夠借由對四象限變頻器技術(shù)組件的運用，牽引采煤機(jī)設(shè)備針對大傾角的工作面結(jié)構(gòu)完成生產(chǎn)技術(shù)作業(yè)過程，同時還能夠借由對制動力矩的調(diào)整確保設(shè)備在實際運行過程中的牽引速度參數(shù)不會發(fā)生改變，在此基礎(chǔ)上，煤礦采煤機(jī)設(shè)備在具體的技術(shù)運行過程中，通常也不會發(fā)生其他類型的不良技術(shù)性能改變現(xiàn)象，展現(xiàn)出技術(shù)操作過程簡潔方便、設(shè)備運行技術(shù)狀態(tài)控制較為靈活，以及穩(wěn)定可靠等技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢。

4 結(jié)束語

針對變頻節(jié)能技術(shù)在電氣設(shè)備中的應(yīng)用問題，本文選取電氣設(shè)備節(jié)能技術(shù)活動的必要性、變頻節(jié)能技術(shù)的基本原理，以及變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦電氣設(shè)備中的應(yīng)用三個具體方面展開了簡要的論述分析，旨意為相關(guān)領(lǐng)域的研究人員提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

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篇2

關(guān)鍵詞： 模糊控制； 變頻； 節(jié)能； 污水處理； 自動控制

中圖分類號： TN081?34； TU398 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）07?0135?04

Application of variable?frequency speed regulation and energy?saving technology

based on fuzzy control in sewage treatment

LIU Guitao1， ZHANG Tianfan2， LI Zhe1

（1. School of Computer and Information Science， Hubei Engineering University， Xiaogan 432000， China；

2. School of Automation， Northwestern Polytechnical University， Xi’an 710072， China）

Abstract： The three?level inverter′s variable?frequency speed regulation and energy?saving technology based on fuzzy control applied to the sewage treatment plant is proposed. The variable?frequency speed regulation system to control the high?power water pump in the sewage treatment plant is studied. The fuzzy controller with two inputs and single output is adopted in the system to control the frequency converter. The effective control of the high?power motor was realized， which can significantly improve the energy?saving effect of the high?power motor in the sewage treatment， and has great importance to reduce the energy consumption and cost of the sewage treatment.

Keywords： fuzzy control； frequency conversion； energy saving； sewage treatment； automatic control

0 引 言

在污水處理廠中，污水處理的工藝主流程如提升泵房、曝氣池生化處理、污泥消化及污泥脫水、加藥處理等都需要大功率電機(jī)來驅(qū)動，每天需要消耗大量電能[1]，因而在其運行中需要較高的運行費用。在目前運行的城市污水處理中，電耗一般會占到直接運營成本（包括電耗、藥耗、大修維護(hù)費、污泥運輸費、人員工資、管理費）的50%左右[2]，因此如何有效地降低運行電耗對污水處理廠的運行具有重要意義。近年來，隨著變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)的日益成熟，變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用于污水處理廠中，節(jié)電效果非常顯著[3]。本文以宜昌市花艷污水處理廠為例，提出基于模糊控制的三電平逆變器變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)[4]，研究了這種變頻節(jié)能技術(shù)對降低電機(jī)能耗，提高電機(jī)效率的意義。

1 污水處理廠自動控制系統(tǒng)概述

宜昌市花艷污水處理廠的控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。其主要由PLC組成的反饋控制器進(jìn)行串聯(lián)，實現(xiàn)多級串聯(lián)的反饋控制系統(tǒng)，其中通過PLC控制器實現(xiàn)對各個部門的處理工藝進(jìn)行控制。從圖1中可以看出，大部分控制信號作用在一些大功率的電機(jī)設(shè)備上，如污水提升泵、加藥泵、污泥泵、循環(huán)泵等。在整個污水處理廠自動控制系統(tǒng)中，其實質(zhì)是通過各路采集到的反饋信號實現(xiàn)對各種驅(qū)動電機(jī)的調(diào)節(jié)，控制整個污水處理過程[5]。

目前，污水處理廠中的電機(jī)控制大多采用PID調(diào)節(jié)控制技術(shù)，效果不理想。污水處理廠中的電機(jī)控制采用基于模糊控制的三電平逆變器變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)，這種控制技術(shù)相對于PID控制技術(shù)，其優(yōu)點是超調(diào)量和振蕩小、調(diào)節(jié)時間短、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)[6]，其變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)可以根據(jù)各路采集到的反饋信號實現(xiàn)閉環(huán)自動控制。

2 三電平逆變器供電的異步電機(jī)變頻控制系統(tǒng)

實現(xiàn)變頻技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用，其關(guān)鍵就是構(gòu)建基于逆變器供電的異步電機(jī)控制系統(tǒng)。三電平逆變器在對污水處理廠中的大功率電機(jī)進(jìn)行控制時，具備中點電位浮動的功能，而且三電平逆變器不僅能夠為電機(jī)提供電壓源，同時還可以受電機(jī)控制，是一個受控電壓源，因而可以較好地構(gòu)建異步電機(jī)控制系統(tǒng)，其控制原理結(jié)構(gòu)如圖2所示。

其輸出電壓可以表示為：

[vANvBNvCN=132-1-1-12-1-1-12sapvdc-saovc2sbpvdc-sbovc2scpvdc-scovc2] （1）

式中：[sij]表示各相橋臂的開關(guān)狀態(tài)，其中1表示通，0表示斷，[vij]表示各相橋臂間的電壓。

同時，其各相橋臂的電流模型可以采用以下方程進(jìn)行描述[7]：

[ipioin=sapsbpscpsaosboscosansbnscniaibic] （2）

式中：[ii]表示各個相橋臂點的回路電流大小。

根據(jù)電流電壓模型，進(jìn)一步推導(dǎo)可以得到整個異步電機(jī)的電流方程如下：

[LpI=VpI=-L-1RI+L-1V] （3）

式中：[L]為電機(jī)的各相感系數(shù)；[R]為電機(jī)的各相電阻系數(shù)。

通過上述方程可以構(gòu)建出整個三電平逆變器供電的異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)理論模型。

基于上述理論模型，結(jié)合實際污水處理的相關(guān)電機(jī)控制，考慮到在三相靜止坐標(biāo)系中，這些理論模型參數(shù)實際上會受到轉(zhuǎn)子夾角和轉(zhuǎn)速變化的影響，若直接采用這些理論模型構(gòu)建整個污水處理電機(jī)控制系統(tǒng)，則無法表達(dá)出電機(jī)運行狀態(tài)的變化過程，達(dá)不到實際控制的效果和目的，為了更好地對電機(jī)進(jìn)行控制，提高電機(jī)控制效率，通過坐標(biāo)變換的方法對其進(jìn)行解耦 [8]，可得到解耦控制模型如下：

式中：[σ=1-L2mLsLr；KP，KI]分別為比例系數(shù)和積分常數(shù)。

基于上述改進(jìn)的解耦方法和前面對三電平逆變器的電機(jī)控制原理及模型分析，可以構(gòu)建如圖3所示的三電平逆變矢量控制系統(tǒng)，作為污水處理廠中大功率電機(jī)的變頻控制調(diào)節(jié)器。

3 基于模糊控制的三電平逆變器變頻調(diào)速

控制方法

3.1 三電平逆變器變頻調(diào)速的諧波消除

根據(jù)三電平變頻調(diào)速技術(shù)原理可知，在三電平逆變器變頻調(diào)速的過程中，其工作電壓通常較高，逆變器的輸出電壓跳變幅度也非常大，同時根據(jù)前面對污水處理自動控制系統(tǒng)原理的分析可知，污水處理的實質(zhì)就是一個閉環(huán)的反饋系統(tǒng)，在處理過程中需要不斷的通過調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)對各種泵的控制[9]，這將導(dǎo)致產(chǎn)生很大的[dudt，]當(dāng)開關(guān)頻率低時，其電流的諧波畸變影響也非常大，因此，在整個三電平逆變器變頻調(diào)速系統(tǒng)中，要采取相應(yīng)的方法對三電平調(diào)制過程中的諧波進(jìn)行消除，降低諧波影響。針對諧波影響，從三電平的SVPWM調(diào)制空間矢量選擇上進(jìn)行處理[10]，三種調(diào)制模式實現(xiàn)原理如圖4所示。

要消除諧波影響，可以按照空間矢量NTV法則進(jìn)行合成，其實質(zhì)就是要對三種調(diào)制模式進(jìn)行簡單的調(diào)制[9]，選取三角形[A]的三個頂點作為參考矢量，按照如下順序進(jìn)行調(diào)制選?。?/p>

這樣就可以有效地避免第I扇區(qū)在調(diào)制過程中產(chǎn)生較大的諧波影響，同理，在第IV扇區(qū)采用以下電壓矢量作用順序，也可以有效地抵制其諧波的影響。

基于上述選取原則，得到一個開關(guān)周期內(nèi)的矢量分配如圖5所示。

基于上述方法，在最后的調(diào)制輸出過程中，就可以有效地避免諧波分量帶來的影響，降低諧波輸出功率，進(jìn)而使得在電機(jī)的調(diào)制過程中更加平穩(wěn)，穩(wěn)定性更強(qiáng)，同時能源利用效率更高。

3.2 基于模糊控制的三電平逆變器中點電位平衡方法

根據(jù)前面對三電平逆變器控制原理的分析可知，當(dāng)三電平逆變器直流側(cè)的兩個電容電壓不相等時，開關(guān)器件承受的電壓將是母線直流電壓的2倍以上，極大地增加了三電平逆變器控制系統(tǒng)中開關(guān)的電壓應(yīng)力，同時輸出電壓諧波的含量也會增大，在變頻器的負(fù)載發(fā)生變化時，特別是在電機(jī)的調(diào)控過程中都會造成直流側(cè)的電容電壓失衡。

基于模糊控制的三電平逆變器中點電位平衡方法可以有效地解決該問題，該方法通過檢測電容電壓和負(fù)載電流方向，采用模糊控制器對矢量的作用時間進(jìn)行調(diào)整，通過調(diào)節(jié)基本電壓矢量中正負(fù)矢量的作用時間，快速實現(xiàn)電容電壓平衡，進(jìn)而達(dá)到更好的調(diào)控效果。同時采用開關(guān)變量表示三電平逆變器各個橋臂的開關(guān)狀態(tài)，將逆變器的功率開關(guān)用單刀三擲開關(guān)進(jìn)行替換，這樣便能實現(xiàn)任何時刻觸點都只有一種連接狀態(tài)，即有以下數(shù)學(xué)模型成立：

[Sij=1] （5）

式中：[Sij]表示開關(guān)狀態(tài)；[i=a，b，c；j=P，O，N。]同時可以采用如下數(shù)學(xué)模型對直流母線的電容電壓進(jìn)行描述：

[VC1=1C10tiC1dτ+VC10VC2=1C20tiC2dτ+VC20] （6）

式中：[iC1]表示[C1]上的電流大小；[iC2]表示[C2]上的電流大??；[VC10]與[VC20]表示電容電壓的初始電壓。假設(shè)在開始工作時兩個電容電壓相等，那么可以進(jìn)一步得到：

[VC10=VC20=Vdc2] （7）

進(jìn)一步可以得到：

[iC1=iC2=io2] （8）

[VC1=12C0tiodτ+Vdc2VC2=12C0tiodτ+Vdc2] （9）

結(jié)合三電平逆變器電機(jī)控制模型分析可以看出，中點電位不平衡主要是由于電容充電和放電的影響，其中中點電位的波動和電流的關(guān)系如下：

[Δv=ioC] （10）

式中：[C]為電容容量；[io]為中點電流。

在電容容量有限的時候，如果想要減少其充放電時間，就需要在具體的控制中使得中點電流保持最小，然而，由于在零矢量和大矢量的情況下中點電流是不受影響的，而在中矢量的過程中，電流的影響是不可控量，所以在方法設(shè)計過程中，想要保證整個中點平衡，就只需要考慮中點電位平衡。

基于上述分析，控制過程中可以使用模糊控制實現(xiàn)對中點電位的控制，其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖6所示。

4 實驗仿真測試

為了驗證基于模糊控制的三電平逆變器電機(jī)調(diào)速方法的正確性和可靠性，利用Matlab 13仿真軟件，采用Simulink庫搭建具體的實驗仿真平臺，對中點電位輸出波形進(jìn)行仿真測試。

一般控制方法中點電位輸出波形結(jié)果如圖7所示。

基于模糊控制的三電平逆變器電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的中點電位仿真輸出波形如圖8所示。

通過上述對比分析可以看出，采用模糊控制的三電平逆變器明顯地改善了中點電位的輸出，其輸出更加平穩(wěn)可靠，波動性更小。表明采用模糊控制策略后有效地改善了其控制性能，提高了整個調(diào)速控制的效率，并降低了諧波能耗。

系統(tǒng)中點電位仿真輸出波形

5 結(jié) 語

通過上面的研究證明，在污水處理廠中應(yīng)用基于模糊控制的三電平逆變器變頻控制系統(tǒng)對大功率水泵進(jìn)行調(diào)節(jié)，不僅可以通過模糊控制策略很好地實現(xiàn)三電平變頻控制器的中點電位平衡，使得輸出更加穩(wěn)定可靠，同時還可以有效地降低控制過程中的諧波能耗，提高其能量利用效率。

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篇3

[關(guān)鍵詞]電機(jī)；變頻控制；節(jié)能技術(shù)

中圖分類號：TM921.51 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）36-0194-01

社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，在推動社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的同時，也對電力能源的提供提出了更高的要求，尤其是各種電機(jī)設(shè)備的節(jié)能控制。在構(gòu)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的今天，加強(qiáng)對電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)與應(yīng)用問題的研究，具有至關(guān)重要的現(xiàn)實意義。

一、電機(jī)變頻控制的基本原理和特點

變頻電機(jī)是變頻器驅(qū)動電機(jī)的統(tǒng)稱，它采用由變頻感應(yīng)電動機(jī)和變頻器組成的控制系統(tǒng)，提高機(jī)械自動化程度和生產(chǎn)效率。以交流電機(jī)為例，其同步轉(zhuǎn)速可用下式表示：

n1=60f/p （1）

式（1） 中：n1表示同步轉(zhuǎn)速；f表示電源頻率，50 H z；p為電機(jī)磁極對數(shù)。

電機(jī)轉(zhuǎn)差率用公式表示為：

s=（ n1一n）/n1 （2）

式（2） 中：s為電機(jī)轉(zhuǎn)差率；n為電機(jī)轉(zhuǎn)速

由式 （1） 和式 （2） 可以推得：n= 60f（ 1-s）/p （3）

圖1所示為電機(jī)變頻控制原理。通過電機(jī)變頻器輸出的不同頻率，可以對交流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。變頻調(diào)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(dá)到對轉(zhuǎn)動負(fù)載的精確定量。除此之外 ，變頻電機(jī)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(shè)計，增加了電機(jī)電感 ，從而減少定子和轉(zhuǎn)子的阻值 ；③滿足反復(fù)的啟制動切換 ，能夠平滑無極調(diào)速，保護(hù)功能完善 ，減少設(shè)備維修 ；④節(jié)約電能.

二、電機(jī)變頻控制節(jié)能性分析

由上述交流電機(jī)調(diào)速公式（3） 可知，只要改變電源輸入頻率就可以使電機(jī)平穩(wěn)變速。而在大型變頻設(shè)備中，在效率不變的情況下通過改變電源輸入頻率和輸入電壓，根據(jù)負(fù)載要求達(dá)到改變輸出功率的目的。對于風(fēng)機(jī)類負(fù)載，可以借助流體力學(xué)進(jìn)行耗能分析，風(fēng)量是轉(zhuǎn)速的一次函數(shù)，風(fēng)壓是轉(zhuǎn)速的二次函數(shù)，軸功率是轉(zhuǎn)速的三次函數(shù)，可以用以下三個公式表示。

Q=k1n （4）

式（4）中：Q為風(fēng)機(jī)風(fēng)量；k1為風(fēng)量系數(shù)

H= k2n2 （5）

式（5）中：H為風(fēng)機(jī)風(fēng)壓；k2為風(fēng)壓系數(shù)

P= k3n3 （6）

式（6）中：P為軸功率；k3為軸功率系數(shù)

仍以風(fēng)機(jī)為例，隨著輸入流量的減少，電機(jī)做減速運動，功率也會按電機(jī)速度的三次方減少。假設(shè)輸入流量下降比為 80%，相 應(yīng)的轉(zhuǎn)速也會降為原來80%，此時軸功率下降51%.另外，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降時，電機(jī)效率也會相應(yīng)下降，這時由控制裝置等帶來的損耗比例也會增加。圖2所示為風(fēng)機(jī)變頻控制節(jié)能效果。節(jié)能原理當(dāng)系統(tǒng)風(fēng)流量從Q 1下降到 Q2時，如果調(diào)節(jié)通風(fēng)量，則系統(tǒng)阻力變大，系統(tǒng)工作點從A變到B，軸功率 P2與BH2，Q20組成的矩形面積成正比；如果使用電機(jī)變頻技術(shù)，風(fēng)機(jī)速度由n1變到n2，風(fēng)壓急劇下降到H3，功率P3 （CH3與Q20所組成矩形面積） 明顯縮小，降低的功率可表示為， P= P2 H×Q2.它BH2，CH3組成的矩形面積成正比。泵類負(fù)載曲線與此相同。通過大量統(tǒng)計得出，風(fēng)機(jī)水泵類電機(jī)調(diào)速控制可以節(jié)約大約30%的電能。

在傳統(tǒng)的電機(jī)拖動中，當(dāng)電機(jī)拖動的負(fù)載發(fā)生變化時，一般通過調(diào)節(jié)通電時間占空比來進(jìn)行調(diào)速。這樣的調(diào)節(jié)雖然很簡單，但是電機(jī)會不斷地啟動、制動，而在啟動和制動過程中電機(jī)的耗能很大。如果采用變頻技術(shù)來對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，電機(jī)轉(zhuǎn)速不但能平滑過渡， 而且節(jié)能效果也能在很大程度上得到提高。

三、電機(jī)變頻控制技術(shù)的發(fā)展過程與應(yīng)用

在最初的時候我國的電機(jī)頻率都是固定的，電機(jī)只能固定的輸出一種功率，一個電壓。所以說當(dāng)時的電機(jī)在工作的時候輸出的驅(qū)動頻率是完全不變的。但是往往負(fù)載所需要的驅(qū)動頻率卻是在不斷變化的，為了能夠滿足負(fù)載所需要的驅(qū)動頻率，電機(jī)的額定驅(qū)動頻率一般都是大于負(fù)載所需要的驅(qū)動頻率的。這樣做雖然能夠保證電機(jī)提供足夠的驅(qū)動頻率，保證電機(jī)的正常運作，但是其中有很大一部分的驅(qū)動頻率都會被浪費掉，這就造成了大量的電力能源被浪費，不能得到有效的利用，完全不符合我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。為了達(dá)到節(jié)約電力，使電力得到充分利用的要求，電機(jī)變頻控制技術(shù)被開發(fā)了出來，電機(jī)變頻控制技術(shù)能夠根據(jù)負(fù)載所需要的驅(qū)動頻率來改變電機(jī)輸出的功率和電壓，保證不會有多余的驅(qū)動被浪費，很好的提高了電能的利用率，完全符合我國節(jié)能減排的要求。隨著我國對節(jié)能減排的要求越來越高，對于變頻節(jié)能控制系統(tǒng)的開發(fā)和研究也不斷的完善，并且得到了更好的推廣，在越來越多的地方被應(yīng)用。

1.電機(jī)變頻技術(shù)的發(fā)展過程

現(xiàn)在的電機(jī)變頻系統(tǒng)大都采用恒 v/F控制系統(tǒng)，這個變頻控制系統(tǒng)的特點是結(jié)構(gòu)簡單、制作便宜。這個系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在風(fēng)機(jī)等大型的并且對于變頻系統(tǒng)的動態(tài)性能要求不是很高的地方。這個系統(tǒng)是一種典型的開環(huán)控制系統(tǒng)，這個系統(tǒng)能夠滿足大多數(shù)電機(jī)的平滑的變速要是，但是對于動態(tài)和靜態(tài)的調(diào)節(jié)性能都是有限的，不能應(yīng)用在對動態(tài)和靜態(tài)性能要求比較嚴(yán)格的地方。為了實現(xiàn)動態(tài)和靜態(tài)調(diào)節(jié)的高性能，我們只能采用閉環(huán)控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。所以有的科研人員提出了控制閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率的電機(jī)調(diào)速方式，這種調(diào)速方式能夠在靜態(tài)動態(tài)調(diào)速中達(dá)到很高的性能，但是這種系統(tǒng)只能在轉(zhuǎn)速比較慢的電機(jī)中得到應(yīng)用，應(yīng)為在電機(jī)的轉(zhuǎn)速較高的時候，這種系統(tǒng)不僅不會達(dá)到節(jié)約電能的目的，還會使電機(jī)產(chǎn)生極大的瞬態(tài)電流，使得電機(jī)的轉(zhuǎn)矩在瞬間發(fā)生變化。因此，為了在較高的轉(zhuǎn)速中實現(xiàn)較高的動態(tài)和靜態(tài)性能，只有先解決電機(jī)產(chǎn)生瞬態(tài)電流的問題，我們才能更好的發(fā)展電機(jī)變頻節(jié)能控制技術(shù)。

2.電機(jī)變頻控制的應(yīng)用

在電機(jī)的能耗中，大約有百分之八十都是應(yīng)用在了風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載當(dāng)中，所以說電機(jī)變頻控制技術(shù)能夠很好的節(jié)約這一部分負(fù)載的能耗，實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。以空調(diào)為例，沒有應(yīng)用變頻控制系統(tǒng)的空調(diào)，在設(shè)置的溫度低于閾值的時候，只能通過關(guān)閉風(fēng)路的方式來實現(xiàn)，但是這個時候空調(diào)的電機(jī)還是在繼續(xù)運轉(zhuǎn)的，這一部分驅(qū)動功率就完全沒有被利用，只是單純的被浪費掉了。但是在運用了變頻控制系統(tǒng)的空調(diào)當(dāng)中，如果當(dāng)空調(diào)設(shè)置的溫度降低的時候，只需要控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，減少輸出的驅(qū)動功率就可以實現(xiàn)，完全沒有必要將風(fēng)路進(jìn)行關(guān)閉，而且也不會浪費電機(jī)的驅(qū)動頻率，很好的提高了電能的利用效率。

此外，在實際應(yīng)用中需要根據(jù)不同的需要選擇大小合適、性能高的電機(jī)，減小電機(jī)的浮裝容量，防止能量浪費。同時，在實際應(yīng)用中還要不斷優(yōu)化電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，盡可能降低額外能量的損失，并選擇導(dǎo)磁性高的材料，比如冷軋硅鋼片等。

總之，電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用可以有效減少電機(jī)不必要的驅(qū)動頻率的輸出，提高電能的利用效率，這在很大程度上緩解了我國電力能源緊缺的現(xiàn)狀。隨著我國對節(jié)能環(huán)保投入的不斷增加，電機(jī)的變頻控制將會得到更好的發(fā)展。

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關(guān)鍵詞：離心泵；運行效率；節(jié)能降耗；變頻調(diào)速

在集輸運行系統(tǒng)中，動力費用占輸油成本比例較大，如何將動力費用降低，是降低輸油成本的關(guān)鍵因素之一。離心泵具有運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠、維修工作量少、效率高、調(diào)節(jié)方便等特點，因而是輸油泵站的主要動力設(shè)備。研究離心泵的節(jié)能降耗有益于降低輸油成本。目前，離心泵的動力消耗還有一定的浪費，離心泵節(jié)能仍有一定潛力，如何提高泵的運行效率，已成為節(jié)能技術(shù)的一個重要課題。

1 離心泵運行效率及其影響因素

離心泵運行效率是指在給定的管道系統(tǒng)中，機(jī)泵進(jìn)行輸送作業(yè)所消耗的有用能量與總輸入能量之比，或有用功率與輸入功率之比，即系統(tǒng)效率，它是泵組能耗的重要標(biāo)志，它受到如機(jī)泵的設(shè)計、制造、機(jī)泵型式、機(jī)泵性能規(guī)格、運行操作等因素的影響。

1.1 泵的設(shè)計制造。機(jī)泵的設(shè)計是否合理、加工精度的高低、裝配質(zhì)量的好壞，是決定機(jī)泵能量利用水平和能耗大小的決定因素，不但直接影響機(jī)泵的額定效率，而且對機(jī)泵的選擇和運行也有重要的影響。

1.2 泵選型。泵的選擇盡量使理論切合實際，使機(jī)泵的運行符合實際需要，使泵的設(shè)計流量和泵的揚程靠近泵的額定值，使泵的實際工作點靠近額定點，在泵的高效區(qū)工作。不應(yīng)該盲目加大選泵的裕量。電機(jī)的選擇應(yīng)與泵機(jī)匹配，避免出現(xiàn)大馬拉小車的現(xiàn)象。電機(jī)負(fù)載率低，會使電機(jī)功率因數(shù)下降，增加了無功損耗，造成輸電線損增加。機(jī)泵運行狀況的好壞受很多因素的影響，除了機(jī)泵自身的因素、選擇是否合適等原因外，主要取決于操作條件是否經(jīng)濟(jì)，調(diào)節(jié)方法是否合理。

2 變頻調(diào)速技術(shù)

2.1 變頻調(diào)速技術(shù)的節(jié)能原理

由泵的有效功率： （1）

式中： ―泵的出口壓力； ―泵的流量?？芍罕玫挠行Чβ?與泵的出口流量 和出口壓力 成正比。泵的流量 大，則加壓水泵的有效功率 就越大，泵消耗的電能就多，反之，則泵消耗的電能就少。我們知道，離心式水泵的流量 與泵的轉(zhuǎn)速n有關(guān)，對同一臺泵而言

（2）

即流量 與泵的葉輪轉(zhuǎn)速 成正比，泵的轉(zhuǎn)速低，則泵的流量就減少。普通水泵是由交流電動機(jī)驅(qū)動的，交流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與供電頻率有關(guān)：如果均勻地改變供電頻率 ，則電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 就可均勻地改變。通過改變電動機(jī)定子電源頻率來改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到節(jié)省電能消耗的目的。

2.2 離心泵變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)優(yōu)勢

變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)在國內(nèi)外泵行業(yè)發(fā)展很快。實踐證明，利用變頻器調(diào)速，節(jié)能效果十分明顯。泵采用變頻調(diào)速電動機(jī)后除節(jié)能效果明顯外，主要還有以下幾方面的優(yōu)點：（1）調(diào)速效率高，是一種高效調(diào)速方式，節(jié)能效果顯著，投資回收期短。一般說來，泵采用變頻調(diào)速技術(shù)后，約可節(jié)能30%～40%。（2）調(diào)速范圍寬，并在整個調(diào)速范圍內(nèi)均具有較高的調(diào)速效率。（3）實現(xiàn)了離心泵的自動調(diào)節(jié)控制，達(dá)到供水的動態(tài)平衡，水泵轉(zhuǎn)速實現(xiàn)平滑調(diào)節(jié)。（4）實現(xiàn)軟啟動，泵啟動時對電網(wǎng)的沖擊小，停機(jī)時可實現(xiàn)軟停車，防止系統(tǒng)出現(xiàn)水擊現(xiàn)象。（5）可有效延長泵及相關(guān)調(diào)節(jié)閥、管道的使用壽命，減少維護(hù)費用，為裝置長周期運行創(chuàng)造了條件。（6）變頻調(diào)速系統(tǒng)可實現(xiàn)在線實時監(jiān)視泵運行電流、電壓、運行頻率、運行轉(zhuǎn)速等技術(shù)參數(shù)。（7）在一定程度上可降低裝置噪聲，改善工作環(huán)境。

3 提高運行效率的方法

離心泵節(jié)能降耗的核心是提高泵的運行效率。離心泵運行的工況點決定了泵運行效率的高低，而要提高離心泵運行效率就要用技術(shù)的手段調(diào)整離心泵的運行工況點，使離心泵工況點在最高效率點7%左右即高效區(qū)運行。從理論上講，調(diào)整離心泵的工況點的方法有兩大類：（1）改變管路特性曲線的措施有：①入口節(jié)流。由于離心泵的氣蝕問題，該方法是不合理的，因而很少采用入口節(jié)流。②旁路回流。旁路回流適用于軸功率隨流量增加而減少的泵。③出口節(jié)流。出口節(jié)流是改變離心泵管路系統(tǒng)特性曲線應(yīng)用最多的方法，最簡單的方法是將調(diào)節(jié)閥安裝在排液管路上進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，其不足之處為，系統(tǒng)的效率會降低，系統(tǒng)的功率會減小，節(jié)流調(diào)節(jié)會導(dǎo)致節(jié)流損失，造成了能源的極大浪費。通過分析長春輸油管理處的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)個別站節(jié)流損失競達(dá)到了0.3MPa。（2）改變離心泵性能曲線的方法的實質(zhì)是去除離心泵在系統(tǒng)運行中的多余揚程，①切削葉輪外徑，使離心泵性能曲線向下移，工況點也等效下移。切削葉輪雖是一個有效的辦法，但葉輪切削后就不能恢復(fù)了，并且需要精密的機(jī)床設(shè)備，而且只能減少流量，不能增大流量，使用范圍受到限制。②減少泵葉輪級數(shù)，使離心泵性能曲線向下移，工況點也下移。多級泵減少級數(shù)只能是整體拆除，而且只適合于工況相對穩(wěn)定的情況。③淘汰效率低的泵，根據(jù)泵所需揚程和流量更新泵。這需要對管-泵系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計、選型，投資較大。④改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速，便離心泵性能曲線向下移，工況點下移；在滿足所需揚程和流量的前提下，實行降速運行。改變管路特性曲線的方法，因耗能不宜采用。而改變離心泵性能曲線的方法作為節(jié)能技術(shù)被廣泛采用。從上述分析可以看出，提高機(jī)泵揚程利用率，減少節(jié)流損失，提高泵的運行效率，提高電機(jī)的運行效率和負(fù)載率，是離心泵節(jié)能的重要方面。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的迅速發(fā)展和日趨成熟，高質(zhì)量的變頻調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)可以滿足石油化工企業(yè)各個領(lǐng)域的需要。它的節(jié)能、省力、易于構(gòu)成自控系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢，已成為電力拖動的中樞設(shè)備。應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)也是企業(yè)改造挖潛、增加效益的一條有效途徑。

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關(guān)鍵詞：VRV空調(diào)系統(tǒng)；變頻控制；運行能耗

變頻式空調(diào)器是一種新型微電腦控制的家用分體式空調(diào)器，與一般空調(diào)器不同，其輸入電源的頻率可以隨房間內(nèi)空調(diào)的熱濕負(fù)荷變化而變化，在夏季或冬季需要急速制冷或供暖時變頻式空調(diào)器可以在極短的時間內(nèi)完成空調(diào)需要。由于變頻式空調(diào)器可以隨房間內(nèi)的空調(diào)負(fù)荷而變化故有利于節(jié)能。變頻式空調(diào)器與一般空調(diào)器不同的是，要配備電子型變頻器，電子式急開膨脹閥及微電腦控制。

一、VRV空調(diào)系統(tǒng)的工作原理及特點

1.1VRV空調(diào)系統(tǒng)工作原理。VRV空調(diào)系統(tǒng)工作原理是：利用冷媒在氣化或液化時產(chǎn)生的熱量進(jìn)行制冷、制熱。當(dāng)液體變成氣體時，需要吸收周圍的熱量（周圍變冷）；反之，氣體變成液體時則放出熱量（周圍變熱）。

1.2 VRV空調(diào)系統(tǒng)的特點。VRV空調(diào)系統(tǒng)的特點如下：

（1）VRV空調(diào)系統(tǒng)是在電力空調(diào)系統(tǒng)中，通過控制壓縮機(jī)的制冷劑循環(huán)量和進(jìn)入室內(nèi)換熱器的制冷劑流量，適時地滿足室內(nèi)冷熱負(fù)荷要求的高效率冷劑空調(diào)系統(tǒng)。室外機(jī)則通過降低頻率、減少制冷劑流量，使功率消耗自動減少。（2）VRV采用全封閉蝸旋式變頻壓縮機(jī)，可在5%～100%之間變頻調(diào)節(jié)，也就是說，室外機(jī)消耗的功率與室內(nèi)機(jī)開啟的數(shù)量成正比。當(dāng)所有的室內(nèi)機(jī)均開啟時，室外機(jī)消耗的功率最大；當(dāng)只有部分室內(nèi)機(jī)開啟時，室外機(jī)則通過降低頻率、減少制冷劑流量，使功率消耗自動減少；室內(nèi)機(jī)開啟的數(shù)量越少，室外機(jī)消耗的功率則相應(yīng)越少。（3）VRV空調(diào)系統(tǒng)需采用變頻壓縮機(jī)、多極壓縮機(jī)、卸載壓縮機(jī)或多臺壓縮機(jī)組合來實現(xiàn)壓縮機(jī)容量控制。（4）在制冷系統(tǒng)中需設(shè)置電子膨脹閥或其他輔助回路，以調(diào)節(jié)進(jìn)入室內(nèi)機(jī)的制冷劑流量。（5）通過控制室內(nèi)外換熱器的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速值，調(diào)節(jié)換熱器的能力。（6）可實現(xiàn)智能型控制和人性化控制。其工作原理是：由控制系統(tǒng)采集室內(nèi)舒適性參數(shù)、室外環(huán)境參數(shù)和表征制冷系統(tǒng)運行狀況的狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)運行優(yōu)化準(zhǔn)則和人體舒適性準(zhǔn)則，通過變頻等手段調(diào)節(jié)壓縮機(jī)輸氣量，并控制空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)扇、電子膨脹閥等一切可控部件，保證室內(nèi)環(huán)境的舒適性，并使空調(diào)系統(tǒng)在最佳工作狀態(tài)下穩(wěn)定工作。（7）VRV為氟利昂直接蒸發(fā)式，因而熱交換效率高。VRV運行穩(wěn)定、控制方便，無須專人操作、值班和管理，節(jié)省運行費用。室外機(jī)與任何一臺室內(nèi)機(jī)之間的冷媒連接管最長可達(dá)100米，而兩者間的垂直高度差可達(dá)50米，因此，室外機(jī)可統(tǒng)一放置在樓頂、地面等處，也可依據(jù)業(yè)主要求分層或分區(qū)布置，無須機(jī)房。

二、變頻控制VRV空調(diào)系統(tǒng)運行能耗分析

變頻技術(shù)是適用于建筑物多區(qū)域裝配式空調(diào)裝置，可以滿足各種建筑物的要求，采用變頻技術(shù)可在一個系統(tǒng)內(nèi)安裝8臺不同款式和容量的室內(nèi)機(jī)組，并能自動有效地進(jìn)行單獨控制，以便向大小不同的房間提供舒適的工作和生活環(huán)境，并保證精密的容量控制，帶來了自低負(fù)荷至滿負(fù)荷全運轉(zhuǎn)過程的優(yōu)異節(jié)能性，由于各區(qū)域能夠獨立加以控制，因此VRV的運轉(zhuǎn)費用低，對需要空調(diào)的房間供冷而對不需要空調(diào)的房間可以完全停止運轉(zhuǎn)，此外，由于采用變頻技術(shù)，室外單機(jī)能夠簡單地調(diào)整為滿負(fù)荷。單一系統(tǒng)中制冷管道最長可達(dá)100m，室內(nèi)、外機(jī)組之間的高差可達(dá)50m，而且也使得在同一系統(tǒng)中各室內(nèi)單機(jī)之間能有最大為15m的高差，若建筑物是15層的高樓，全部室外機(jī)能集中安裝在樓頂上，并且過去在單一系統(tǒng)限制為2層延伸的垂直管道現(xiàn)在可以延伸4-5層，因此大大地增大了系統(tǒng)安裝的靈活性。變頻控制的VRV系統(tǒng)由室內(nèi)機(jī)、室外機(jī)、冷媒配管和遙控裝置等組成。每一臺室外機(jī)可以配置不同規(guī)格、不同容量的室內(nèi)機(jī)1～8臺。每一系統(tǒng)中室內(nèi)機(jī)總?cè)萘颗c室外機(jī)的容量配比范圍為50-130%，每一臺室內(nèi)機(jī)均可單臺運行。在變頻控制的VRV系統(tǒng)中，冷媒配管最長為100m。當(dāng)室外機(jī)高于室內(nèi)機(jī)時，室內(nèi)外機(jī)之間的最大高差為50m；若室外機(jī)處于室內(nèi)機(jī)之下，室內(nèi)外機(jī)之間的最大高差為40m；室內(nèi)機(jī)之間的最大高差為15m。用多個變頻控制的VRV系統(tǒng)組合可滿足不同規(guī)模建筑物的空調(diào)要求。將室外機(jī)布置在樓頂或地面，與傳統(tǒng)的系統(tǒng)相比，既美觀大方，又減少了占用的有效空間。

三、變頻控制VRV空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)

該系統(tǒng)配線與以前的用單獨線路聯(lián)接室外機(jī)和各室內(nèi)機(jī)的方法不同，只用一根線路先將室外機(jī)與第一臺室內(nèi)機(jī)相聯(lián)，以后便可連接增設(shè)的室內(nèi)機(jī)。這種與自動地址設(shè)定相結(jié)合的雙線多路系統(tǒng)可以區(qū)分室內(nèi)機(jī)，故無需人為設(shè)定地址，使布線工作大為簡化。變頻控制的VRV系統(tǒng)使用的液晶遙控裝置為用戶提供了多種控制功能。一個遙控裝置可以成組控制16臺室內(nèi)機(jī)，并可以同時分別設(shè)定各單機(jī)的氣流方向、氣流速度及自動擺動裝置，電能用兩個遙控裝置控制一臺室內(nèi)機(jī)，另外還可用手動強(qiáng)制解除運轉(zhuǎn)。遙控裝置的布線最長可達(dá)500m，保證遠(yuǎn)距離進(jìn)行遙控操作。

該液晶遙控裝置具有多種顯示功能，如運轉(zhuǎn)顯示、除濕程序功能顯示，過濾器清洗信號、溫度設(shè)定顯示、定時顯示、故障顯示等。該系統(tǒng)還在遙控器里增加了自動診斷功能，系統(tǒng)運行出現(xiàn)故障時，操作燈、故障代碼及單機(jī)號碼將會指出故障的部位及情況。該系統(tǒng)還配有多功能、大屏幕的液晶顯示遙控裝置，該裝置具有液晶遙控器的全部功能，可以從一處控制16個系統(tǒng)，共計256臺室內(nèi)機(jī)。

變頻控制VRV空調(diào)系統(tǒng)與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)相比，結(jié)構(gòu)比較簡單。系統(tǒng)是由1臺室外機(jī)和多臺室內(nèi)機(jī)（一個系統(tǒng)最多連接8臺室內(nèi)機(jī)）通過冷媒管道及專用管道配件連接而成。近年來采用“功能機(jī)”和油位控制技術(shù)，使系統(tǒng)實現(xiàn)將多達(dá)3臺的室外機(jī)集中為一個組合制冷回路的運轉(zhuǎn)。新系列采用的配線系統(tǒng)，是將中央遙控器的傳輸線以及室內(nèi)機(jī)、室外機(jī)之間的控制線成為1根公共配線。

四、結(jié)論

總之，由于該系統(tǒng)壓縮機(jī)采用變頻控制方式，室內(nèi)機(jī)可單獨控制，故不需要空調(diào)的房間可不投入運行，減少了能源的浪費；不同的房間可以設(shè)定不同的溫度，以滿足不同使用者的要求，避免了集中控制造成的無效能源消耗，也提高了舒適水平；將冷媒直接送入室內(nèi)，無二次換熱，提高了能源利用率。

參考文獻(xiàn)：

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[2]吳挺. 多功能VRV空調(diào)系統(tǒng)在別墅中的應(yīng)用[J]. 住宅科技，2013，01：39-43.

[3]劉慧泉. VRV空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)研究[J]. 機(jī)電信息，2013，03：71-72.

篇6

【關(guān)鍵詞】變頻技術(shù)；凝結(jié)水泵；一次風(fēng)機(jī)

當(dāng)前，節(jié)能已成為全社會共同關(guān)注的話題，對發(fā)電廠而言，如何減少自用電，實現(xiàn)節(jié)能增效，意義重大。變頻技術(shù)自上世紀(jì)80年代引入我國以來，成為節(jié)能應(yīng)用與速度控制領(lǐng)域中越來越重要的自動化設(shè)備，得到廣泛應(yīng)用。通過在發(fā)電廠中引入變頻技術(shù)，對其重要設(shè)備進(jìn)行節(jié)能改造，能在很大程度上降低能源的消耗，達(dá)到節(jié)能減排的目的，現(xiàn)結(jié)合實踐經(jīng)驗，就此問題進(jìn)行粗淺探討。

1.變頻技術(shù)節(jié)能原理

變頻技術(shù)，是指通過概念設(shè)備的電源頻率來實現(xiàn)符合實際運行需要，從而減少資料浪費的一種高新便利技術(shù)。按照電機(jī)學(xué)的基本原理，電機(jī)轉(zhuǎn)速滿足如下關(guān)系式：n=（1-S）×60×f/P= no×（1-S） （1）

式中：P為電機(jī)極對數(shù)；f為電機(jī)運行頻率，s為滑差。由式（1）可見，電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速與電機(jī)的運行頻率（no=60×f/P）成正比，因一般情況下滑差S較?。ǔＴ?～0.05之間），電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速n約等于電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速no，因此，調(diào)節(jié)了電機(jī)供電頻率則電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速就能改變。

2.變頻技術(shù)在電廠節(jié)能減排中的實效分析

風(fēng)機(jī)與泵類是發(fā)電廠通用性設(shè)備，有資料顯示，這兩大設(shè)備的耗電量約占發(fā)電廠用電85%，因此要實現(xiàn)節(jié)能減排，應(yīng)最大限度地降低風(fēng)機(jī)及泵類設(shè)備的耗電量。根據(jù)風(fēng)機(jī)及泵類的實際運行狀況，最適合采用高壓變頻器調(diào)速的為凝結(jié)水泵及一次風(fēng)機(jī)，現(xiàn)以舉例方式進(jìn)行節(jié)能驗證。

2.1凝結(jié)水泵采用變頻技術(shù)的節(jié)能效果分析

以2×300MW機(jī)組為例，每臺機(jī)組配兩臺臺100%容量凝結(jié)水泵，電動機(jī)功率1000kW，額定電壓6kV，兩臺凝結(jié)水泵配一臺變頻器，運行方案為一拖二。變頻改造前后典型工況下耗電情況如表2所示。

結(jié)合改造前后的實際運行情況可知，改造前功率因數(shù)為0.85，改造后功率因數(shù)達(dá)到0.95，設(shè)機(jī)組年運行時間5000h，其中50%的時間帶滿負(fù)荷運動，30%的時間帶負(fù)荷90%，20%的時間帶負(fù)荷60%。電折標(biāo)煤系數(shù)為10000kW?h電=3.56t標(biāo)煤。由表2可知，機(jī)組負(fù)荷率越低變頻節(jié)能效果越顯著。設(shè)改造前耗電量為Wl，改造后的耗電量為W2，則兩者等式關(guān)系如下。

由如上關(guān)系式可知，兩臺機(jī)組節(jié)能量為143×3.56×2=1018.16t標(biāo)煤。假設(shè)發(fā)電成本為0.4元/kW?h，則l臺凝結(jié)水泵每年節(jié)省電費57.2萬元，兩臺機(jī)組合計省電費114.4萬元。

2.2一次風(fēng)機(jī)采用變頻技術(shù)的節(jié)能效果分析

仍以2×300MW機(jī)組為例，每臺機(jī)組配兩臺一次風(fēng)機(jī)，電動機(jī)功率1000kW，額定電壓6kV，兩臺一次風(fēng)機(jī)配兩臺變頻器，運行方案為一拖一。變頻改造前后典型工況下耗電情況如表3所示。

兩臺機(jī)組節(jié)能量為107.5×3.56×2×2=1530.8t標(biāo)煤，發(fā)電成本仍以0.4元w?h計，則每臺一次風(fēng)機(jī)全年省電費43萬元，兩臺年省電費86萬元，兩臺機(jī)組合計省電費172萬元。

3.采用變頻技術(shù)應(yīng)注意問題

如上所述可見，在發(fā)電廠的風(fēng)機(jī)及泵類設(shè)備中應(yīng)用變頻技術(shù)，節(jié)能效果顯著，發(fā)電廠可結(jié)合機(jī)組的負(fù)荷情況、電動機(jī)設(shè)計余量、場地位置、資金投入等各種具體情況，進(jìn)行改造應(yīng)用，同時注意如下問題：（1）必須確保所采用的變頻調(diào)速裝置安全可靠，以免因裝置故障而導(dǎo)致發(fā)電廠輔機(jī)跳閘甚至鍋爐滅火，給發(fā)電廠造成巨大損失。（2）在負(fù)荷變化較小的電動機(jī)上使用變頻調(diào)速裝置不但節(jié)電效果不明顯，還會增加中間環(huán)節(jié)及損耗，不推薦使用，以用于負(fù)荷變化較大的電動機(jī)為宜。（3）當(dāng)轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速的40%-50%時，風(fēng)機(jī)及泵類本身效率會下降，采用變頻調(diào)速不經(jīng)濟(jì)，因此轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍應(yīng)低于額定轉(zhuǎn)速50%，其范圍以70%-100%之間為宜。（4）在應(yīng)用變頻技術(shù)時應(yīng)充分考慮變頻泵與工頻泵并列運行的工況，變頻器內(nèi)也要通過相應(yīng)控制來適應(yīng)該工況，同時還需考慮繼電保護(hù)裝置在如上兩種工況互切換時受到的影響。

總之，我國對節(jié)能減排要求越來越高，在發(fā)電廠重要設(shè)備配置相應(yīng)的變頻裝置，能有效節(jié)約廠用電，降低廠用電率，節(jié)能降耗效果顯著，對構(gòu)建節(jié)約型社會意義深遠(yuǎn)，值得推廣。

【參考文獻(xiàn)】

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關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速；變頻器；水泵；節(jié)能減排

中圖分類號：TP214 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）01-0077-02

在企業(yè)的生產(chǎn)過程中，對泵類和風(fēng)機(jī)設(shè)備的應(yīng)用非常廣泛，而這類設(shè)備的電能消耗非常大，其耗能占企業(yè)總耗能比重很大。當(dāng)前，我國正深化市場經(jīng)濟(jì)體制改革，市場競爭已可以用“慘烈”這個詞來形容，因此，企業(yè)為了增強(qiáng)自身的競爭力，必須優(yōu)化生產(chǎn)技術(shù)和工藝，降低生產(chǎn)過程中的能耗，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的價格競爭力。

1 變頻器的作用

在實現(xiàn)電機(jī)控制中經(jīng)常會用到的設(shè)備是變頻器，該設(shè)備實現(xiàn)對電機(jī)控制的方式是改變電源輸出的頻率。在企業(yè)生產(chǎn)過程中，必須追求對電機(jī)的更好控制，而實現(xiàn)對整個電機(jī)的更好控制，就必須使用變頻器，通過該設(shè)備來實現(xiàn)被控交流電機(jī)的過電流電壓保護(hù)、過載保護(hù)以及變頻調(diào)速，同時整個系統(tǒng)的電能綜合利用率以及工作效率也由變頻器來負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)。

2 不同種類下的變頻器

2.1 開關(guān)方式不同下的變頻器分類

開關(guān)不同，則變頻器的種類也不同，按照開關(guān)分類，變頻器可分為四種：第一，SPWM控制變頻器；第二，PAM控制變頻器；第三，SVPWM控制變頻器；第四，PWM變頻器。在這四種不同類型的變頻器中，PAM控制是脈沖幅度調(diào)制，它通過改變脈沖列脈沖的幅度，實現(xiàn)對波形和輸出量值的調(diào)制，從而實現(xiàn)變頻器的變頻功能；和PAM控制不同，PWM控制是脈沖寬度調(diào)制控制，也就是在調(diào)節(jié)波形和輸出量時，它能用改變脈沖的寬度的方式，從而實現(xiàn)變頻器的變頻功能；在PWM的基礎(chǔ)上，改變調(diào)制脈沖后便是SPWM控制，為了做到正弦波輸出，需要遵循正弦規(guī)律，排列出適當(dāng)?shù)拿}沖寬度來過濾并輸出波形，經(jīng)常在生產(chǎn)中運用到支流交流逆變器；而SVPWM控制則是空間矢量脈寬調(diào)制，作為PWM技術(shù)調(diào)制的一種方法，將PWM插入電機(jī)三相定子繞組中，促進(jìn)旋轉(zhuǎn)磁場在定子中的產(chǎn)生，從而帶動電機(jī)旋轉(zhuǎn)。

2.2 按照工作原理對變頻器進(jìn)行分類

按照工作原理進(jìn)行分裂，變頻器可以分為三種：第一種是矢量控制變頻器，第二種是V/f控制變頻器，第三種是轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器。V/f控制變頻器可以保證頻率與輸出電壓成正相關(guān)，這樣就可以實現(xiàn)電動機(jī)磁通的一致性，有效地避免了弱磁和、磁飽和問題的產(chǎn)生；所謂轉(zhuǎn)差調(diào)速就是在調(diào)速時采用改變異步電動機(jī)滑差的方式，速度決定滑差要求，通過轉(zhuǎn)差頻率控制技術(shù)，在一定程度上能夠?qū)ο到y(tǒng)的動態(tài)性能和靜態(tài)性能進(jìn)行改善；矢量控制變頻器最主要的一個特點就是直流電動機(jī)調(diào)速控制，按照矢量變化的方法分解異步電動機(jī)定子繞組電流，可以實現(xiàn)直流電動機(jī)的磁場電流分量。

3 風(fēng)機(jī)、泵類變頻節(jié)能的工作原理分析

風(fēng)機(jī)、泵類變頻要實現(xiàn)節(jié)能，有兩種途徑：一種是軟啟動節(jié)能，一種是變頻節(jié)能。筆者下面具體介紹這兩種節(jié)能方式的節(jié)能原理：

3.1 關(guān)于軟啟動節(jié)能

由于電機(jī)為Y/D啟動或者是直接啟動，額定電流的4～7倍就是啟動電流，這樣就會對供電電網(wǎng)和機(jī)電設(shè)備產(chǎn)生巨大的沖擊，如果對供電容量要求很高，在啟動時就會產(chǎn)生很大的損害性，比如閥門和擋板遭到電流和震動的損害，從而縮短設(shè)備的使用壽命等。安裝變頻節(jié)能裝置以后，變頻器的軟啟動功能能夠?qū)㈤_始時的啟動電流自動調(diào)節(jié)為0，這樣就不用擔(dān)心產(chǎn)生的電流會超過額定電流，在一定程度上減輕了對電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊，起到了延長閥門和設(shè)備使用壽命的作用，從而可以節(jié)省變頻器維護(hù)的相關(guān)

費用。

3.2 關(guān)于變頻節(jié)能

流體力學(xué)上有一個公式，即P=H×Q，專業(yè)人士都知道，P、H和Q三者之間是存在一定的關(guān)系的，且都是正比例關(guān)系，只是大小有所不同。如果水泵的效率是一個固定值，那么，當(dāng)降低調(diào)節(jié)流量時，轉(zhuǎn)速N也會跟著下降，而輸出功率P也會跟著下降，且是立方關(guān)系的下降。這也就是說，水泵的轉(zhuǎn)速與水泵電機(jī)的耗電率是立方關(guān)系。

4 變頻調(diào)速與風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)能

4.1 調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)、水泵流量的方法

調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)、水泵流量的方法多種多樣，每種方法各具優(yōu)點，有三種是經(jīng)常用到的：（1）交流電動機(jī)變頻調(diào)速；（2）在對水泵、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)時，采用電磁轉(zhuǎn)差離合器的方式，但是電動機(jī)在這種情況下的運轉(zhuǎn)是恒速的；（3）在調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)擋板時，如果采用傳統(tǒng)的機(jī)械方法，則可使實現(xiàn)對水泵、導(dǎo)流器的閥門開啟度的調(diào)節(jié)。在節(jié)電率百分比相同的情況下，裝機(jī)容量和電節(jié)能會變成最大值，因此，在生產(chǎn)過程中，應(yīng)廣泛應(yīng)用高壓變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)，而把變頻調(diào)速應(yīng)用到大容量壓縮機(jī)、水泵和風(fēng)機(jī)上，以達(dá)到節(jié)能的目的。

4.2 變頻調(diào)速在風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)能中的應(yīng)用

將流體理論作為基本的出發(fā)點，可以用三次方函數(shù)來表示離心式風(fēng)機(jī)、水泵的軸功率和轉(zhuǎn)速的關(guān)系。在研究中表明，滑差后液力調(diào)速的效率會隨著調(diào)速方案效率的變化而降低，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降為50%時，變頻調(diào)速器會呈現(xiàn)出較高的效率，這樣一來，就會發(fā)現(xiàn)一切基本沒有發(fā)生任何變化。所以變頻調(diào)速是所有調(diào)速方案中節(jié)能效果最好的。用一個實際例子來說明，同一臺水泵、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速流量和軸功率都為100%時，將轉(zhuǎn)速流量調(diào)到50%，軸功率也會降到50%。但如果滑差調(diào)到50%，則只需從電網(wǎng)中吸入25%左右的功率；假如通過變頻的方式，將流量降到50%，則只需從電網(wǎng)中吸入10%左右的功率。因此，我們不難發(fā)現(xiàn)，變頻調(diào)速具有無可比擬的優(yōu)勢。

5 變頻調(diào)速與環(huán)境保護(hù)

在企業(yè)電能總消耗中，電機(jī)驅(qū)動耗能占很大比例。我們有理由相信，天然氣、燃煤、石油等燃料的枯竭，很大程度上要歸咎于過度的電力消耗。二氧化氮和二氧化碳的過量排放，會造成嚴(yán)重的空氣污染，會對大氣臭氧層造成無法修補(bǔ)的嚴(yán)重破壞，對人類的生活造成極為不利的影響。當(dāng)前，環(huán)境問題日益嚴(yán)重，已經(jīng)影響到了人們的日常生活，但隨著人們環(huán)保意識的不斷提高，越來越多的人開始關(guān)注環(huán)境問題，并積極投身到環(huán)境保護(hù)中來。因此，在企業(yè)的生產(chǎn)過程中，企業(yè)理應(yīng)廣泛采用變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)，這樣不僅有效地節(jié)約了能源，還減少了污染的排放，起到了保護(hù)環(huán)境的作用。

6 結(jié)語

綜上所述，泵類、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的節(jié)能運行通過變頻調(diào)速技術(shù)來實現(xiàn)，受到國家和政府的普遍重視。通過實踐表明，在泵類和風(fēng)機(jī)設(shè)備驅(qū)動控制中運用變頻器能夠收到明顯的節(jié)能效果，是一種可廣泛采用的調(diào)速控制方式。變頻調(diào)速技術(shù)有許多優(yōu)點，不僅能夠提高設(shè)備的運轉(zhuǎn)效率，而且能夠最大限度滿足企業(yè)對于高效率生產(chǎn)的需求。同時，它還可以切實減少設(shè)備的養(yǎng)護(hù)和維修費用，有效延長其壽命，可謂一舉多得。在國內(nèi)外，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)并將持續(xù)受到人們的關(guān)注，在我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，其也必會發(fā)揮重要作用。

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篇8

油井液面監(jiān)測及自動排采系統(tǒng)主要由井下數(shù)據(jù)采集模塊和自動排采控制模塊集成。井下數(shù)據(jù)采集模塊主要由聲波發(fā)射接收器、聲波發(fā)射接收控制器組成，該模塊能實時采集井下液位數(shù)據(jù)，為自動排采系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的液位數(shù)據(jù)。自動排采控制模塊：根據(jù)井下液位的數(shù)據(jù)變化以及用戶的參數(shù)設(shè)定值，通過RS485或其他接口，自動控制變頻器的輸出頻率，適時調(diào)整抽油機(jī)沖速，對地層供液能力極差的油井實現(xiàn)間歇式抽取方式，實現(xiàn)油井自動化控制，達(dá)到實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

2次聲波液位監(jiān)測原理

次聲發(fā)聲裝置產(chǎn)生的次聲波沿油套環(huán)空向井內(nèi)傳播，在節(jié)箍、音標(biāo)、液面等處形成反射后被微音器接收，接收的微音信號經(jīng)過多級濾波放大和信號矢量疊加合成處理，利用液面波自動識別技術(shù)得到液面深度。

3油田合同能源管理配套措施

為確保油田合同能源管理項目的有效實施，積極應(yīng)對低油價適應(yīng)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)，加快油田企業(yè)節(jié)能技術(shù)改造，積極引進(jìn)合同能源管理節(jié)能管理創(chuàng)新模式，解決企業(yè)節(jié)能技術(shù)改造資金不足和節(jié)能減排目標(biāo)等問題，從完善企業(yè)內(nèi)部配套管理制度入手，推進(jìn)合同能源管理制度在油田企業(yè)的應(yīng)用。主要采取以下幾項配套管理措施。制定油田合同能源管理項目管理辦法，積極鼓勵專業(yè)節(jié)能服務(wù)公司進(jìn)入油田節(jié)能技術(shù)服務(wù)市場。設(shè)立油田節(jié)能人才專家?guī)欤ㄟ^成立“合同能源管理”指導(dǎo)委員會，積極培育油田內(nèi)部節(jié)能市場，不斷挖掘油田企業(yè)節(jié)能減排空間，對節(jié)能改造項目進(jìn)行節(jié)能效果評估，組織對節(jié)能專業(yè)公司資質(zhì)和技術(shù)服務(wù)能力的審核和評估，組織對節(jié)能項目進(jìn)行公開招標(biāo)。建立油田節(jié)能專業(yè)技術(shù)服務(wù)公司信息儲備庫，將具備專業(yè)節(jié)能技術(shù)服務(wù)資質(zhì)的節(jié)能公司納入油田節(jié)能專業(yè)技術(shù)服務(wù)公司信息庫，建立油田開發(fā)企業(yè)與節(jié)能企業(yè)之間的技術(shù)交流平臺。做好合同能源管理項目的招投標(biāo)管理，建立有序的合同能源管理市場，規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化的合同文本內(nèi)容。制定企業(yè)合同能源管理相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格依法依規(guī)執(zhí)行能源管理合同。做好項目運行管理，完善能源計量手段，切實做好合同能源管理項目的節(jié)能量統(tǒng)計、節(jié)能效益核算和項目資金結(jié)算等工作，為節(jié)能專業(yè)公司創(chuàng)造規(guī)范有序的良好運行環(huán)境。積極推進(jìn)油田能源體系建設(shè)，按照試點先行、典型帶動、穩(wěn)步推進(jìn)、逐步建成的原則，建立實施一套完整的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，在企業(yè)內(nèi)部建立起一個完整有效的、形成文件的管理體系，注重建立和實施過程的控制，使能源管理活動、過程及其要素不斷優(yōu)化。通過例行節(jié)能監(jiān)測、能源審計、能效對標(biāo)、內(nèi)部審核、組織能耗計量與測試、組織能量平衡統(tǒng)計、管理評審、自我評價、節(jié)能技改、節(jié)能考核等措施，不斷提高能源管理體系持續(xù)改進(jìn)的有效性，實現(xiàn)能源管理方針和承諾并達(dá)到預(yù)期的能源消耗或企業(yè)用能設(shè)備“能效倍增”目標(biāo)。通過建立更加規(guī)范、科學(xué)的能源管理系統(tǒng)，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)油田降低能源消耗、提高能源利用效率，推動行為節(jié)能，更有效地開展能源管理。利用國家的扶持政策，積極爭取國家對企業(yè)多方面的政策扶持，積極爭取相關(guān)優(yōu)惠政策，發(fā)揮企業(yè)節(jié)能減排主體作用。對符合國家合同能源管理獎勵標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能技術(shù)改造項目，積極配合節(jié)能專業(yè)公司做好合同能源管理項目實施后財政獎勵資金的申報工作。

4項目現(xiàn)場應(yīng)用實施情況

2013年，大慶油田某采油廠與某節(jié)能技術(shù)服務(wù)公司簽訂油田供液不足井節(jié)能降耗技術(shù)服務(wù)合同，節(jié)能技術(shù)服務(wù)公司對該廠20口供液不足油井應(yīng)用油井液面連續(xù)監(jiān)測及間開控制技術(shù)。項目實施前后20口油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比見表1。項目實施后，在油井保持相對穩(wěn)定的前提下（產(chǎn)液量略有提升），油井電動機(jī)功率因數(shù)平均提高了0.399，平均單井日節(jié)電量達(dá)48kWh，平均單井有功功率下降了2kW，平均單井無功功率下降了18.99kvar，百米噸液耗電量下降了2.37kWh，綜合節(jié)電率達(dá)到34.1%，油井平均系統(tǒng)效率提升5.61%。實現(xiàn)了油井動液面實時監(jiān)測、工況診斷、生產(chǎn)參數(shù)自動調(diào)節(jié)，使油井處于高效、安全的生產(chǎn)狀態(tài)，達(dá)到了節(jié)能降耗、增產(chǎn)高效和提高油井開采效益的目的，取得了良好的項目實施效果。

5綜合效益評價

1）項目實施后，百米噸液耗電量下降了2.37kWh，綜合節(jié)電率達(dá)到34.1%，平均單井日節(jié)電量達(dá)48kWh。20口油井日節(jié)電量達(dá)960kWh，累計年節(jié)電量達(dá)到350400kWh。按照工業(yè)電價0.631元/kWh計算，則年節(jié)電費達(dá)221102.4元。2）油井系統(tǒng)效率由項目實施前9.68%提升到項目實施后的15.29%，油井平均系統(tǒng)效率提升5.61%，有利于“能效倍增”計劃目標(biāo)的實現(xiàn)。3）按照節(jié)約1kWh電能減排0.997kg二氧化碳，即減少0.272kg碳排放計算，則該技術(shù)系統(tǒng)實施后每年可減少碳排放95308.8kg。4）油井液面監(jiān)測及自動排采系統(tǒng)根據(jù)動液面的實時狀況自動調(diào)節(jié)抽油機(jī)工作參數(shù)，實現(xiàn)節(jié)能降耗，提高噸油效益。5）動液面的在線監(jiān)測和數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，減輕了工人的勞動強(qiáng)度，節(jié)省了管理成本及費用。6）項目實施后，減少了檢泵作業(yè)時間和費用，提高了管理和技術(shù)水平。合理優(yōu)化抽油機(jī)工作參數(shù)、確保抽油機(jī)安全可靠高效運行，給油田生產(chǎn)管理和節(jié)能工作帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。7）自投入現(xiàn)場應(yīng)用以來，該系統(tǒng)運行正常，極少發(fā)生運行機(jī)制故障，現(xiàn)場維護(hù)簡單，安全可靠。8）井下數(shù)據(jù)采集模塊實時采集井下數(shù)據(jù)，為自動排采系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的液位數(shù)據(jù)；自動排采控制模塊通過RS485或其他接口，自動控制變頻器的輸出頻率，適時調(diào)整抽油機(jī)沖速，對地層供液能力極差的油井實現(xiàn)間歇式抽取方式，實現(xiàn)油井自動化控制和智能化生產(chǎn)，實現(xiàn)系統(tǒng)整體節(jié)能降耗。9）按照合同能源管理項目合同中雙方的相關(guān)約定，項目實施后節(jié)能回報期為6年以及油田與專業(yè)技術(shù)服務(wù)公司節(jié)能成果分享的合同投資管理方式，專業(yè)節(jié)能技術(shù)服務(wù)公司在合同期內(nèi)每年可按比例獲得相當(dāng)可觀的投資回報。

6結(jié)論

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[關(guān)鍵詞]變頻柜 節(jié)能降耗 電機(jī) 生產(chǎn)參數(shù)

中圖分類號：TE933 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2013）06-0269-01

1、前言

隨著變頻技術(shù)的發(fā)展快速發(fā)展，在孤島采油廠得到了廣泛的應(yīng)用。變頻柜技術(shù)的原理是結(jié)合信息技術(shù)、模糊控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)、傳感器技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)，使抽油機(jī)生產(chǎn)能耗得到有效的控制。同時，利用變頻調(diào)速技術(shù)，通過傳感器技術(shù)實現(xiàn)模糊控制，可使機(jī)抽油機(jī)保持在最佳狀態(tài)下生產(chǎn)，有效杜絕了設(shè)備的空耗和低效，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

2、抽油機(jī)配套變頻柜工作原理

2.1 工作原理

抽油機(jī)變頻柜中處理再生電能的方法有制動電阻、吸收電容、回饋制動等，其中較為先進(jìn)的方法是利用回饋制動的方式將這部分電能回饋電網(wǎng)。抽油機(jī)能量回饋智能變頻控制柜，在電動機(jī)驅(qū)動抽油機(jī)的狀態(tài)時由主變頻器從電網(wǎng)吸收電能，而在油井釋放能量狀態(tài)時由回饋變頻器將這部分能量變成與電網(wǎng)電壓同步同相位的正弦波經(jīng)過濾波后回饋電網(wǎng)，利用變頻控制柜+永磁電機(jī)配合使用，進(jìn)行節(jié)能改造經(jīng)實踐證明效果非常明顯，節(jié)電率高達(dá)30%～60%。

2.2 增油降耗效果明顯

動態(tài)節(jié)能裝置通過輸入正常頻率、最小載荷、最高頻率、最低頻率，能夠根據(jù)實時采集載荷及示功圖進(jìn)行分析處理。在一個沖程內(nèi)采集的載荷大于最小載荷，抽油機(jī)按正常頻率運行，如果采集的載荷小于最小載荷，變頻柜將在最高頻率和最低頻率之間分成多段運行。對于上下不平衡油井，控制抽油機(jī)按不同的頻率運行，達(dá)到上.陜、下慢的方式運行，減少空抽，提高泵效，從而實現(xiàn)節(jié)電增產(chǎn)的目的。

2.3 配套電機(jī)節(jié)能原理

如果電動機(jī)運行在額定負(fù)荷或額定負(fù)荷附近，則電動機(jī)屬于經(jīng)濟(jì)運行。但實際上，“大馬拉小車”的現(xiàn)場十分常見。因此，電動機(jī)節(jié)能是不容忽視的重要問題。電動機(jī)運行效率取決于電動機(jī)負(fù)荷率，國家標(biāo)準(zhǔn)GBl249～1995規(guī)定，Y2系列（IP44）37kw/6極電動機(jī)的負(fù)荷率應(yīng)大于0.40：22kw 6極電動機(jī)的負(fù)荷率應(yīng)大于0.46，此時電動機(jī)為經(jīng)濟(jì)運行。對于不同功率的Y系列電動機(jī)，效率下降點也不同。一般情況下，效率和功率因數(shù)隨負(fù)荷率變化的曲線如圖所示。把效率將要快速下降點q所對應(yīng)的負(fù)荷率稱為臨界負(fù)荷率β。當(dāng)負(fù)荷率β>βa時，效率的變化不大，這是由于電動機(jī)的可變損耗和不變損耗的對比關(guān)系所決定的，當(dāng)負(fù)荷率β（0.70時，功率因素下降很快。功率因素的低下不但使電動機(jī)本身能耗有所增加，而且給電網(wǎng)造成了附加損耗，降低了電網(wǎng)容量和變壓器設(shè)備的利用率。

應(yīng)用實踐證明，只要負(fù)荷率β不低于βa，“大馬拉小車”的影響主要是降低功率因數(shù)。對于一般負(fù)荷下，節(jié)電的關(guān)鍵是提高負(fù)荷率。如果將負(fù)荷率提高到O.70-0.80可以說是最佳運行區(qū)間。就是說，一般工作在β=0.70以上，功率因數(shù)就比較高。

3、抽油機(jī)常規(guī)電動機(jī)運行特點

常規(guī)游梁式抽油機(jī)約占機(jī)采井總數(shù)的75%。它工作時承受帶沖擊性的周期交變負(fù)荷，如圖2a所示。這一負(fù)荷特性要求驅(qū)動電動機(jī)在選擇容量時留有足夠的裕度，以保證帶載啟動時能克服抽油機(jī)較大的慣性矩，滿足啟動要求；在運行時有足夠的過載能力，以克服交變載荷的最大扭矩。因此，電動機(jī)容量選擇就過大，負(fù)荷匹配不合理，大多數(shù)情況下電動機(jī)處于輕載狀態(tài)，負(fù)荷率一般為O.25。

游梁式抽油機(jī)節(jié)能應(yīng)包括兩個方面：（1）從電動機(jī)本身考慮，就是提高電動機(jī)效率和負(fù)荷率，從而提高運行效率和功率因數(shù)。提高電動機(jī)效率的潛力不大，能提高幾個百分點就很不容易而且是以提高電動機(jī)成本為代價的。因此，如果負(fù)荷率高于臨界負(fù)荷率，只要并上適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償電容器就達(dá)到節(jié)能的目的。（2）從系統(tǒng)考慮，就是改變電動機(jī)的機(jī)械特性，使機(jī)、桿、泵整個系統(tǒng)達(dá)到較好的配合，提高系統(tǒng)效率。兩者比較，后者的節(jié)能潛力比前者大得多。因此，后者應(yīng)該是游梁式抽油機(jī)用電動機(jī)節(jié)能的主要研究方向。

4、孤島采油廠電動機(jī)節(jié)能情況

近年來，孤島采油廠工程技術(shù)人員在抽油機(jī)用電動機(jī)節(jié)能方面做了大量的研究工作，為采油廠的節(jié)能做出了很大貢獻(xiàn)。

目前孤島采油廠電動機(jī)節(jié)能主要分為三方面：（1）人為地改變電動機(jī)的機(jī)械特性以實現(xiàn)負(fù)荷特性的柔性配合，從而提高系統(tǒng)效率，實現(xiàn)節(jié)能。這種方法主要是改變電源頻率。（2）從設(shè)計上改變電動機(jī)的機(jī)械特性（如高轉(zhuǎn)差電動機(jī)和超高轉(zhuǎn)差電動機(jī)），從而改善電動機(jī)與抽油機(jī)的配合，提高系統(tǒng)運行效率，達(dá)到節(jié)能。（3）通過提高電動機(jī)的負(fù)荷率、功率因數(shù)，實現(xiàn)節(jié)能。下面對油田普遍使用和正在試驗的幾種電動機(jī)進(jìn)行分析。

4.1 變頻調(diào)速電動機(jī)

變頻調(diào)速是一項成熟的節(jié)能技術(shù)，抽油機(jī)有兩種工作狀態(tài)：（1）電動機(jī)驅(qū)動機(jī)械設(shè)備運動抽油機(jī)從電網(wǎng)吸收電能。（2）釋放能量（機(jī)械勢能，井下負(fù)壓，平衡塊勢能等原因），由機(jī)械設(shè)備帶動電動機(jī)運動，是一個發(fā)電的過程。就是說，抽油機(jī)在相當(dāng)長一段時間內(nèi)，要把勢能變?yōu)殡娔芑仞侂娋W(wǎng)。在不使用變頻器時，這個電能是直接回饋電網(wǎng)的，并沒有在本地設(shè)備上消耗掉。綜合表現(xiàn)為拍油機(jī)供電系統(tǒng)功率因數(shù)較低。但是在使用變頻器時，情況發(fā)生了變化。普通變頻器的輸入是二極管整流，能量不可反方向流動。

4.2 稀土永磁同步電動機(jī)

上世紀(jì)90代初，大慶石油學(xué)院和西安石油學(xué)院對稀土永磁同步電動機(jī)進(jìn)行了研制和現(xiàn)場試驗，收到了較好效果。這種電動機(jī)的轉(zhuǎn)子由磁鋼、稀土材料和啟動鼠籠組成。轉(zhuǎn)子損耗比普通異步電動機(jī)小得多，因此電動機(jī)本身的效率比普通Y系列電動機(jī)高約5%，功率因數(shù)達(dá)到0.9，其額定運行時機(jī)械特性比Y系列電動機(jī)還硬，因此不能改善機(jī)、桿、泵系統(tǒng)配合，起不到系統(tǒng)節(jié)能的作用。

4.3 繞線式異步電動機(jī)

游梁式抽油機(jī)用電動機(jī)節(jié)能是一個非常復(fù)雜的問題，選擇方案時要考慮電動機(jī)效率、功率因數(shù)、系統(tǒng)增效、成本投入、可靠性及現(xiàn)場管理等問題。系統(tǒng)增效是指機(jī)、桿、泵整個系統(tǒng)效率提高的潛力：損失效率是指節(jié)能系統(tǒng)本身的損耗：啟動性能是指電動機(jī)啟動電流小，啟動轉(zhuǎn)矩大為好。

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【關(guān)鍵詞】煤礦生產(chǎn)；機(jī)電設(shè)備；變頻技術(shù)；節(jié)能

面對當(dāng)前經(jīng)濟(jì)和能源的矛盾局面，尤其是構(gòu)建環(huán)境友好型社會的倡導(dǎo)，應(yīng)用變頻技術(shù)成為煤炭企業(yè)以實際行動做好節(jié)能工作的必然選擇。因此，如果可以將變頻技術(shù)應(yīng)用于這些設(shè)備當(dāng)中，不僅有利于提供設(shè)備的操控性能，更加能夠獲得非常顯著的節(jié)能效果。筆者在本文中分析并探討我國煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用情況，希望能夠煤炭生產(chǎn)節(jié)能提供有益參考。

一、變頻技術(shù)及其在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

（1）變頻技術(shù)的作用原理。目前，綜合應(yīng)用于電動機(jī)傳動、電力電子等技術(shù)上的交流變頻調(diào)速技術(shù)就是我們常說的變頻技術(shù)。變頻技術(shù)具有比較強(qiáng)的綜合性，實現(xiàn)了對強(qiáng)弱電和機(jī)電的充分融合。實質(zhì)上，變頻技術(shù)之所以能夠?qū)ゎl電流的頻率進(jìn)行變化控制，主要是利用了不斷切斷、結(jié)合的電力半導(dǎo)體器件。作為一種有效、經(jīng)濟(jì)而且低耗的電能控制技術(shù)和調(diào)速技術(shù)，它的主要作用原理是實現(xiàn)工頻交流電壓向直流電壓的轉(zhuǎn)變之后再利用對逆變器頻率和電壓的調(diào)節(jié)來驅(qū)動交流電動機(jī)，而交流電動機(jī)因為所獲得的電流和電壓不同，則表現(xiàn)為它的轉(zhuǎn)速便不同。由于變頻技術(shù)提高或者降低電動機(jī)轉(zhuǎn)速僅僅通過對電動機(jī)負(fù)載的改變即可，所以能夠有效地提升工業(yè)生產(chǎn)的效率，同時能夠在低工作負(fù)荷的情況實現(xiàn)電動機(jī)轉(zhuǎn)速的降低，或者是根據(jù)實際情況采用對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，不用再像往常那樣使得電動機(jī)處于全速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，白白浪費大量的電力能源。也正是因為節(jié)電，變頻技術(shù)能夠獲得非常好的節(jié)能效果。（2）變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用。第一，礦井提升機(jī)。礦井提升機(jī)主要用來把工作人員或者相關(guān)物資和設(shè)備運輸?shù)筋A(yù)定的地點，所以礦井提升機(jī)在礦井作業(yè)當(dāng)中發(fā)揮著非常重要的安全作用。在以往，礦井提升機(jī)主要利用金屬電阻、接觸器切除電阻或者是鼓型控制器實現(xiàn)自身的運行和速度增減。但是不夠理想的散熱效果和過度的電阻耗損會嚴(yán)重降低礦井提升機(jī)的實際運行安全性；而且過小的電阻范圍也無法實現(xiàn)提升速度的精確增減；特別是在礦井提升機(jī)下降的過程中，不僅會導(dǎo)致電能的耗損，還會增加提升機(jī)的不安全風(fēng)險。但是采用變頻技術(shù)之后，礦井提升機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)無極平穩(wěn)加速或者減速，實現(xiàn)對提升機(jī)的精準(zhǔn)操控，不論是提升機(jī)的可操控性方面還是安全性方面，均是能夠顯著加分的。具體應(yīng)用是：首先，可以借助編程器或者顯示屏來查看故障代碼，排查各種故障，不僅使得整個故障排查工作更加方便和簡單，而后往往也能夠更加快速地找到故障原因，并解決故障。其次，繼電器控制更加便捷，其外部控制線路不僅可以更少，甚至能夠有效降低繼電器的數(shù)量，較少的外部控制線路和繼電器的最大優(yōu)勢就是降低故障的發(fā)生概率并有效改善原本局促的井下空間。最后，能夠非常方便地與編程器進(jìn)行結(jié)合，并利用各種指令信號來控制電控系統(tǒng)及其繼電器，另外，還可以通過切換梯形圖和電路圖的方式來更加直觀地觀察提升機(jī)的工作狀態(tài)。第二，通風(fēng)機(jī)。通風(fēng)機(jī)在礦山設(shè)備中是非常重要的組成部分，而其中以主扇風(fēng)機(jī)在生產(chǎn)中的運用作用最為重要。通風(fēng)機(jī)是礦井作業(yè)中通風(fēng)設(shè)備，該設(shè)備運作時間也是非常的長，在生產(chǎn)過程中該設(shè)備可以說是礦井的“呼吸器官”。伴隨著煤礦開采深度的增加，由于開采越深所受到的風(fēng)壓也隨之增大，通風(fēng)機(jī)需要達(dá)到的功率也越來越大。因此，要使通風(fēng)機(jī)達(dá)到較大的功率就成為了非常困難的問題。在礦山作業(yè)過程中，均將變頻調(diào)速作為通風(fēng)機(jī)設(shè)備的主要技術(shù)，這就能夠有效根據(jù)實際的需要來改變風(fēng)量的大小，同時該技術(shù)具有優(yōu)秀的低耗能特點，因而被廣泛運用到了該設(shè)備中。經(jīng)過改造后的通風(fēng)機(jī)能夠在變頻控制技術(shù)的支持下，有效實現(xiàn)變頻軟啟動的工作，能夠避免出現(xiàn)啟動時電流過大，進(jìn)而對電網(wǎng)設(shè)備造成沖擊，導(dǎo)致危險事故的發(fā)生，同時又能夠根據(jù)需要對設(shè)備進(jìn)行啟動和停止。在通常情況下，通風(fēng)機(jī)基本是以較低的速度進(jìn)行運作，這就使通風(fēng)機(jī)的強(qiáng)度得到了有效地控制，能夠使通風(fēng)機(jī)的使用時間更加長，進(jìn)而減少維修次數(shù)。但是在電機(jī)運用的過程中，要確保電機(jī)的轉(zhuǎn)速能夠一致，那就應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制兩臺電機(jī)的運行頻率，盡可能地使其保持一致，這就能夠避免出現(xiàn)風(fēng)阻的情況，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)受到影響無法常規(guī)運作。

變頻技術(shù)為煤礦生產(chǎn)企業(yè)提供了節(jié)能的技術(shù)可能性，借助于變頻技術(shù)，煤礦生產(chǎn)企業(yè)能夠消耗更低的能耗，卻可以生產(chǎn)出更多的煤炭資源，這不僅是對降低社會整體能耗水平、降低碳排放、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要貢獻(xiàn)，同時更是為支持經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展做出的努力。

參 考 文 獻(xiàn)