变频调速的发展及应用Word文件下载.docx

1、而变频器的核心，电力电子器件、微电子器件，信息技术的价格也在走低。这一天有可能到来。我从事变频器市场工作20年，从买卖关系来说，我接触过许多国外公司代表和国内用户，从技术角度来说我向许多老师学习并参加了逾百场的年会、论坛、研究会、展览会等，看到了如下事实: （1） 在我国已形成了变频器理论和生产的专家队伍。 （2） 设计院、所已把变频调速作为新厂建厂和老厂设备改造的必备技术。 （3） 有上百家变频器的生产厂和几百家从事变频器二次开发的公司，他们提供变频器的基础产品。 （4） 有一个博大的变频器市场和技术熟练的应用变频器电气工程师。让我们回顾一下近20多年调速领域变化，这是惊人的。过去自来水公司

2、习惯使用的串级调速，现在已为变频调速，如走在前面的北京水源九厂、深圳梅林水厂等。过去电厂使用的液力耦合器调速,现在受到变频调速的冲击。大庆新华电厂在20万机组的二台引风机上开了头，现在东北、广东、山东、河南电厂上了不少大型变频调速装置。过去钢厂直流调速的转炉改为变频调速;转子串电阻调速的高炉卷扬改变为变频调速等。炼油厂蒸馏、裂解、催化、加氢等工艺泵，采油厂集输油的输油泵、大型输油管道，均采用变频调速。化工、制药的搅拌也由定频、变极调速改为变频调速。石家庄华曙制药厂一次用10台315kW变频器拖动搅拌机。接近我们生活的高速电力机车、汽车、电梯、音乐喷泉、冰箱、洗衣机、印刷设备、空调等，采用变频控

3、制的越来越多。交流电机变频调速技术发展迅速，好似一夜之间，已花开满园了。抚顺石油一厂林功尊厂长语重心长的对我说:“王总，我们厂变频改造基本结束，我虽然不能再支持你，但变频这项技术千万不要扔掉，变频技术真是个好技术！”2 应用实例变频调速好在哪里？举一些工矿企业应用变频的例子，可以说明这个问题。2.1空调类负载写字楼、商场和一些超市、厂房都有中央空调，在夏季的用电高峰，空调的用电量很大，在炎热天气，北京、上海、深圳空调的用电量均占峰电40%以上。今年深圳市5月31日电网最高负荷达到590万kW，5月13日当天用电量达到1.1392亿kWh。空调用电占了很大比例。因而用变频装置，拖动空调系统的冷冻

4、泵、冷水泵、风机是一项非常好的节电技术。目前，全国出现不少专做空调节电的公司，其中主要技术是变频调速节电。北京丽都假日饭店动力中心是一个集中供冷、供热的工厂，安装有20t/h蒸汽锅炉3台，300万大卡溴化锂制冷机4台，负责对动力厂周围的丽都假日饭店、燕翔饭店、新万寿宾馆、国际学校、日本学校、德国学校及丽都饭店宿舍、托儿所、公园等涉外饭店、宾馆、公寓、学校的供热、供冷，供热面积达30万m2，供冷面积达20万m2。91年，对水泵制冷机、引风机采用变频控制，节电明显，一般在3060%，年节电17.5万kWh,优于其它调速方式。广州市鸣泉居度假村在冷热水、喷泉等设施上采用了变频调速控制。2.2 风机类

5、负载风机类负载，系量大面广设备，钢厂、电厂、有色、矿山、化工、纺织、化纤、水泥、造纸等行业应用较多。多数采用调节档板开度来调节风量，浪费大量电能，采用变频调速，即可节电，又减少机械磨损，延长设备寿命。大庆新华电厂200MW发电机组，锅炉引风机为1250kW，6kV两台。1998年采用变频调速技术拖动高压引风机，是我国电厂大型机组首次采用变频调速，经黑龙江省电力科学院测试考核:发电机组在额定工况下（有功负载200MW）与原来未用变频拖动相比，由原来的1790.4kW下降了28.02%，在有功负荷80MW180MW间运行分别下降了31%56.3%。石家庄炼油厂65t/h中压锅炉引风机采用变频调速后

6、，年节电67万kWh，节电率为67.7%，锅炉燃烧率提高1.6%，节省燃料油989t。2.3 泵类负载泵类负载，量大面广，包括水泵、油泵、化工泵、泥浆泵、砂泵等, 有低压中小容量泵, 也有高压大容量泵。茂名石化公司炼油厂从1990年开始先后在蒸馏、裂解、催化、加氢、糠醛、酮苯等20多条生产线上使用161台变频调速装置。变频器总功率达8091kW。1990年10月至1992年2月对其中30台泵进行测试，在同样工艺条件下，采用调节阀控制电耗为999.9kWh,而采用变频调速电耗为396.7kWh,节电603.2kWh，节电率60.3%。采用变频控制时，电机和泵的转数下降，轴承等机械部件磨损降低，泵

7、端密封系统不易损坏，机泵故障率降低，维修工作量大为减少。94年后,该厂又采用14套6kV大容量变频装置，节电40%到70%。1995年11月14日中国石化报第一版“茂名石化公司炼油节能跃居同行业前面”文章称“仅通过变频调速技术一年就节电2000万kWh”。许多自来水公司的水泵、化工和化肥行业的化工泵、往复泵、有色金属等行业的泥浆泵等采用变频调速,均产生非常好的效果。2.4 压缩机类负载压缩机也属应用广泛类负载，低压的压缩机在各工业部门都普遍应用，高压大容量压缩机在钢铁（如制氧机）、矿山、化肥、乙烯都有较多应用。采用变频调速，均带来启动电流小、节电、优化设备使用寿命等优点。如中国石化总公司在石化

8、生产工艺中推广熄灭火炬、消灭常明灯、资源再利用的工作中，即采用变频器拖动压缩机，使气体的压力、流量得到平稳的控制。如天津石化公司采用变频器后，运行电流由100A降至50A,节电50%。再如钢铁生产过程中的混合煤气加压机，它是将来自高炉和焦化的煤气混合后加压，由2500Pa左右升高至8500Pa，以供给轧钢、烧结等煤气负载。加压机的出口压力必须保持稳定，否则会出现废品甚至事故，而以往一般采用手动“打回流”和增开/减开加压机组的办法来调节加压机的出口压力。不仅浪费大量的能源，而且也不能保证压力恒定。涟源钢铁公司动力厂采用变频调速自动调节方案，通过压力闭环实时调节加压机电机的转速，从而保证加压机出口

9、压力的恒定。提高了设备的综合效率。2.5 轧机类负载在冶金行业，过去大型轧机多用交-交变频器,近年来采用交-直-交变频器，轧机交流化已是一种趋势。尤其在轻负载轧机，如宁夏民族铝制品厂的多机架铝轧机组采用通用型变频器，满足低频带载启动，机架间同步运行，恒张力控制，操作简单可靠。2.6 卷扬机类负载卷扬机类负载，采用变频调速，稳定、可靠。铁厂的高炉卷扬设备是主要的炼铁原料输送设备。它要求启、制动平稳、加减速均匀、可靠性高。原多采用串级、直流或转子串电阻调速方式，效率低、可靠性差。用交流变频替代上述调速方式，可以取得理想的效果。安阳钢厂、邢台钢厂、新余钢厂对其300m3高炉卷扬设备控制系统采用变频加

10、制动单元和制动电阻取代原直流或转子串电阻调速方式，精度高、运行平稳、机械特性硬、料车停车位置准确，杜绝了掉道事故，减轻了工人劳动强度，降低了噪声，节电且增产，多年使用未出现故障，效果显著。2.7 转炉类负载转炉类负载, 用交流变频替代直流机组简单可靠，运行稳定。1994年5月1日，承德钢铁公司炼钢厂三套20吨转炉直流拖动系统全部处于故障状态。拟寻求一个“又快又好”的恢复生产的调速方式，请来了我国电气传动专家刘宗富教授。在刘教授的建议下，由该公司经理定案，20吨转炉倾动和氧枪升降采用交流变频调速拖动。从供货到安装、调试，经过13天，三台转炉全部正常投入生产。这是我国20吨转炉倾动和氧枪升降第一次

11、采用变频调速。经过多年的生产应用，该系统运行稳定可靠，技术指标完全满足工艺要求。转炉、氧枪主传动系统引起的热停工减少90%以上，年增产1.5万吨钢，节电22万kWh，直接经济效益231万元。为钢厂以后稳定生产打下坚实的基础。该系统1995年通过机械工业部鉴定，并被河北省评为技术进步一等奖。2.8 辊道类负载辊道类负载，多在钢铁冶金行业，采用交流电机变频控制，可提高设备可靠性和稳定性。鞍钢是我国钢铁行业的老大哥, 对国家做过很大贡献，但其生产设备远不如宝钢和武钢, 设备改造的任务很重。93年，鞍钢中型厂后道工序改造，采用57台变频装置拖动512台交流电机并和PLC接口，产生良好的效果。调速精度高

12、，提高了产品质量，设备可靠性高，保证了生产的连续性，提高了产品产量。由于变频制动效果好，省去了机械制动闸。由于速度连续可调，省却了大量减速机装置，同时改善了生产环境，消除了噪音。单节电一项，一年半就可收回全部变频装置的投资。变频器应用于辊道类负载，可以采用一台变频装置带多台笼式电机的技术。2.9 大型窑炉煅烧炉类负载冶金、建材、烧碱等大型工业转窑（转炉）以前大部分采用直流、整流子电机、滑差电机、串级调速或中频机组调速。由于这些调速方式或有滑环、或效率低，近年来，不少单位采用交流变频控制，效果极好。株州冶炼厂锌浸出渣挥发回转窑是回收锌的主体设备，共有三台。窑外径2.8m，长44m，原用正流子电机

13、和滑差电机拖动，故障多，经常跳闸，维修量极大。由于现场环境恶劣，导电尘埃多，电机火花不断。刷握、碳刷不断更换，90年小修56次，更换碳刷1670只，刷握647只，严重的影响了生产。91年6月该厂完成了回转窑的变频调速改造。运行平稳、可靠、操作简单，没有发生因电机拖动故障而影响生产。年节电12万kWh，超产117.82万元。唐山碱厂轻灰煅烧炉是纯碱生产关键设备，直径3.6m，炉身长30m，总重266t，采用220kW变频器拖动，低频启动好，旋转稳定，可靠性高，提高了产品质量，使该煅烧炉的生产进入全国先进行列。2.10 吊车、翻斗车类负载吊车、翻斗车等负载转矩大且要求平稳，正反频繁且要求可靠。变频

14、装置控制吊车、翻斗车可满足这些要求。独山子石化厂酮苯车间为三台过滤器的安装而设置一台20吨桥式起重机，工艺要求防爆，采用防爆笼型电机。原生产的吊车主钩、辅钩、大车、小车无调速功能，不能准确定位。力矩小，吊起物体下滑，无法吊装19吨重的过滤器机座，使该车间晚开工一年多，损失千万元。91年7月采用变频调速加制动功能，使主钩、辅钩、大车、小车五台电机由一台变频器控制，效果很好。过载试验吊起22吨，很快地把3台各重40吨的过滤机安装在10m高二层平台的机位上。齐鲁石化、茂名石化和镇海石化等用变频调速和PLC控制焦化翻斗车，也取得了较高的可靠性和经济效益。2.11 拉丝机类负载生产钢丝的拉丝机，要求高速

15、、连续化的生产。钢丝强度为200kg/mm2，调速系统要求精度高、稳定度高且要求同步。湘潭钢铁公司金属制品厂4套56/550活套式拉丝机采用变频控制，90年投产,运行几年工作正常。由于用异步电机取代了直流电机，提高了设备可靠性，年少烧21kW直流电机、29kW直流电机37台。4台机年少停184班，功率因数由0.65提高到0.92，节电26%，并提高了产品质量。2.12 运送车类负载煤矿的原煤装运列车或钢厂的钢水运送车等采用变频技术效果很好。兖州矿务局鲍店煤矿采用变频器工控机（486）控制系统，对原煤装运车双速电机系统进行了改造。起停快速，过载能力强，正反转灵活，达到煤面平整、重量正确（不多装或

16、少装），基本上不需要人工操作，提高了原煤生产效率，节约了电能。抚顺钢厂50吨电弧炉的钢水运送车采用变频技术，运驶速度快而平稳，安全可靠。2.13 电梯高架游览车类负载由于电梯是载人工具，要求拖动系统高度可靠，又要频繁的加减速和正反转，电梯动态特性和可靠性的提高，便增加了电梯乘坐的安全感、舒适感和效率。过去电梯调速直流居多，近几年逐渐转为交流电机变频调速，无论是日本，还是德国。我国不少电梯厂都争先恐后的用变频调速来装备电梯。如上海三菱、广州日立、青岛富士、天津奥的斯等均采用交流变频调速。不少原来生产的电梯也进行了变频改造。许多人坐过深圳世界之窗的单轨高架游览车, 该车行驶中频繁起动、停车、上坡、

17、下坡，并要求起停平稳, 车速恒定。由于是载人车,运行必须安全可靠, 常年日晒雨淋, 环境恶劣。以往要求调速性能高的传动装置, 多采用带测速反馈的矢量控制系统, 价格较高,为了降低价格, 并维修方便,我们采用的转矩矢量控制方式通用型变频器, 成功的解决了起动/加速、停车/减速、恒速/变速行驶等,并防止了“下滑”、“冲站”现象的产生, 达到了安全可靠, 用户非常满意。2.14 给料机类负载冶金、电力、煤炭、化工等行业，给料机众多，无论圆盘给料机，还是振动给料机，采用变频调速，效果均非常显著。吉化公司染料厂硫酸生产线的圆盘给料机，原为滑差调速，低频转矩小，故障多，经常卡转。采用变频调速后，由于是异步

18、机，可靠性高、节电，更重要的是和温度变送器闭环保证了输送物料的准确，不至于使氧化剂输送过量超温而造成事故，保证了生产的有序性。2.15 堆取料机类负载堆取料机是煤场、码头、矿山物料堆取的主要设备，主要功能是堆料和取料。梅山冶金公司焦化厂煤厂使用的是DQ3025型堆取料机，其堆料和取料均为手动操作，生产效率低，工人劳动强度大。1990年大修时，行走机构和回转机构采用变频调速。实现自动堆料和半自动取料，提高了设备可靠性，设备运行平稳，无冲击和摇动现象，取料过程按1/cos规律回转调速，提高了斗轮回转取料效率和皮带运煤的均匀度，很受工人欢迎。2.16 破碎机类负载冶金矿山、建材应用不少破碎机、球磨机

19、，该类负载采用变频后, 效果显著。金川有色金属公司露天矿重负载锷式破碎机用交流变频调速装置拖动和工业控制机控制，提高了设备可靠性，减少了维修费用，提高了自动化程度，提高了效率，功率因数由0.708提高到0.943，年节电20万kWh。2.17 搅拌机类载化工、医药行业搅拌机非常之多, 采用变频调速取代其它调速方式，好处特多。东北制药厂氢化发酵岗位共有8台6.5t发酵罐，电机功率为18.5kW，原为齿轮调速，如遇搅拌速度变化需拆卸三角皮带，既笨重又不安全。改用变频调速后，年节电8.6万kWh，发酵过程明显好转，提高了产品质量，减少了维修，仅减少三角带费用就节省3万元，减少了工人劳动强度，有益于工

20、厂，有益于工人。例如:石家庄华曙制药厂用10套315kW变频器拖动搅拌机在制药工艺中生产土霉素。2.18 纺丝机类负载纺丝的工艺复杂, 工位多, 要求张力控制,有的要求位置控制。大庆腈纶厂95年对其引进美国CHEMTEX公司采用美国ACC工艺技术的年产5万吨腈纶生产线进行了变频器-PLC改造。采用了“同步运行方式”,设置“无张力控制环节”、“松紧架同步装置”、“总线速度控制方式”、“转矩矢量控制”等技术,使整条生产线20个丝束处理单元同步运行，平稳可靠, 牵伸倍率由1.04提高到1.4, 年增产382t,年降低故障、节省维修费57.5万元, 年提高产品质量、提高等级合格率经济效益325万元,年

21、节电58万kWh。九七年该项目通过中国石化总公司鉴定, 专家结论是九十年代国际先进水平。兰化公司化纤厂对1965年由英国引进的腈纶生产装置也进行了变频改造。170m的生产线各工位共使用变频器113台，淘汰了滑差电机和直流电机，提高了产量、产品质量，减少了跑、冒、滴、漏。使产量翻了一番。1995年达到16000t（原设计为8000t），年节电288万kWh，年综合效益超过1000万元。 2.19 特种电源类负载许多电源, 如实验电源、飞机拖动电源（400Hz）都可用变频装置来完成, 好处是投资少、见效快、体积小、操作简单。粘胶纤维行业纺丝设备多数是高速电机，众多的纺绽电机为150Hz/160V。

22、长期以来，国内粘胶行业一直使用电动发电机组中频电源供电，称动变频。由于这种方法弊病太多，而逐步采用交流变频电源供电，称静变频。邵阳化纤厂是我国粘胶行业最早自行应用静变频的厂家，八台160kW变频器分二组供电（每组一台备用）。自1992年12月生产以来，比动变频有明显的优势。 （1） 可靠, 运行多年, 未发生故障跳闸; （2） 运行稳定, 电压、频率波动极小; （3） 调频方便, 为工厂生产不同捻度的丝饼创造了条件; （4） 噪音小, 改善了操作人员的环境; （5） 提高了产品质量。该厂一期工程（采用动变频供电），粘胶长丝合格率仅55.1%, 一等品合格率为零, 二等品合格率20%, 而二期工

23、程（采用静变频供电）平均合格率98.12%，一等品合格率88.7%; （6） 增加了产量。一期工程设计能力为2000t/年，试生产半年,产量仅365.53t，而二期工程设计能力1000t/y，试生产半年，生产长丝685.25t，大大超过设计能力; （7） 节电13%由于静变频为粘胶行业带来极大的好处，不少企业，如吉林化纤厂、九江化纤厂、宜宾化纤厂、湖北化纤厂、丹东化纤厂、潍坊巨龙化纤厂（除宜宾外，均属上市公司）等均采用了静变频技术。2.20 聚酯切片类负载聚酯切片是石化行业主要产品之一，由于变频调速精度高，便于多个控制点控制，平稳可靠、使用变频调速后可以增加产品产量，给企业带来极大好处。许多企

24、业在扩容时均采用变频调速技术。如辽阳化纤公司聚酯一厂扩容30%，仪征化纤厂99年生产线扩容50%。浙江龙达差别化聚酯有限公司新建的切片装置采用了变频系统。浙化联聚酯厂聚酯切片工艺也采用变频控制系统。变频控制系统已成为聚酯切片生产中不可缺少的驱动方式。深圳华能在这方面积累了不少经验。2.21 造纸机类负载我国造纸工业的纸机，要求精度高的多采用SCR直流调速方式，有的用滑差电机、整流子电机。由于存在滑环和炭刷造成可靠性和精度不高。导致造纸机械落后，一般车速只有200m/min左右，难同国外2000m/min相比。因而造纸机械的变频化已是大势所趋。宝鸡五一造纸总厂将3套1880造纸机采用变频调速替代

25、原直流晶闸管拖动系统。从92年至今，系统运行可靠、稳定、操作简便、无须专人值班，车速可开到500m/min以上，在线无极调速，稳定率达到100%，提高了产品产量、质量。降低了成本、消耗，减轻了工人劳动强度，节电3540%。2.22 洗熨设备类负载较大宾馆的洗衣机和熨衣设备以往多采用机械调速或者变极调速, 只能提供一种速度或几种速度, 对需要多次反复洗熨的织物不甚理想。采用变频调速,大大提高洗衣机的效率。如广州建设机器厂生产的工业洗衣机90年代初便采用了变频调速，效果很好。广州东方宾馆采用变频技术，对瑞典进口的大型熨衣机进行改造,不但操作方便, 而且提高了洗熨质量，洗熨数量也提高了40%，深受欢

26、迎。 2.23 音乐喷泉类负载非常招揽游人的音乐喷泉，其水的高低和量的大小是靠变频控制的。亚洲喷水最高的广东河源市音乐喷泉和规模很大的山东济南市泉城广场音乐喷泉均属于此，在施工音乐喷泉时，要注意变频器的谐波对控制系统的干扰。2.24 磨床等机械类负载磨床主轴电机转速很高,需要电源的频率也高,有200Hz、400Hz甚至800Hz。以前主轴电机的电源多由中频发电机组拖动。中频机组体积大、效率低、噪声大、故障多、精度差。贵阳轴承厂用变频器取代中频机组后，好处甚多。一是精度高，加工的轴承等表面光滑, 二是占地小、噪音小（90dB降到30dB），三是提高产品产量，四是节电。2.25 卷烟机类负载卷烟行

27、业过去进口的卷烟机，不论莫林8、还是莫林10，均不是无级调速。因而，在卷烟行业主要是解决无极调速和可靠性问题，技术简单，变频器用法简单，收效极大。昭通卷烟厂十九台进口的格兰特4卷接包装联合机组采用变频调速后，日增产香烟200箱，200箱香烟的利税相当于19台变频器的价格，即一天收回投资。因而，卷烟机改造迅速，受益很大。现在国产的烟机大部分都装备了变频调速设备。2.26 减振和降低噪音型负载不少负载，如大型空压机、中频机组等噪声大、振动大。采用变频技术，可以减振降噪，达到标准以内。武汉石油化工厂码头螺杆泵是作为油轮卸油用，卸油扫舱时振动和噪声很大。因为振动往往使管架晃动，阀门和趸船破裂，噪声超过

28、90dB，振动和噪声成为卸船扫舱的大难问题。通过变频调速，控制最佳状态，使螺杆泵出口压力恒定，把振动和噪声控制在标准内。2.27 印染机类负载大部分印染机械都是多单元联合工作的设备。工艺上要求各单元以相同的线速度同步运行并保持张力恒定。否则会断布、缠布、色度不均、色彩度不够，缩水率过大等质量问题。以往的印染机械无论是共电源方式或分电源方式都是采用直流调速系统。因为直流电机固有的缺点，印染行业逐步采用交流变频技术。圆网印花机由进布单元、印花单元、烘房导带单元及落布单元四部分组成，属于印染调速系统中复杂的一种。采用变频调速形成速度链控制。同步性能好，精度高，可靠性高。2.28 注塑机类负载注塑机是塑料加工成型的关键设备，数量多，耗电大。过去的节电方式多为通过型（角型）转换Y型（星型）来节电的，效果一般。采用变频调速不改变注塑机原来的结构，控制油泵几个过程的压力或流量（如锁模、合模、射胶、保压、脱模、退模等）,可节电20%52%, 较好的取代了过去的比例阀节流调速方式,大幅度降低能耗，珠三角的不少注塑厂都进行了变频改造。改造注塑机时，要注意合模加速,否则产量降低;注意