變頻器與制動電阻在空壓機負載的應用與選型

      一、前 言
　　目前我國是世界上最大的發展中國家，自然資源的依賴程度約占60%以上，能源問題是一個嚴峻的挑戰，尤其是近幾年煤荒、電荒已嚴重制約著國民經濟的發展，用電高峰時期許多生產企業和部門不得不拉閘限電。從根本上解決能源問題有兩條途徑：一是開源，二是節能。變頻節能技術就是針對工頻負載并非是所有用電設備的最佳工作頻率及負荷，因而導致許多設備長期處于低效率，應用面廣、見效快、投資回收期短的高效節能新技術，目前在冶金、礦山、石油、化工、醫藥、紡織、機械、電力、建材、造紙、印刷、供水、空調等各行各業已得到廣泛的應用。

　　本文結合近幾年來在設備變頻改造中的應用情況，對制藥待業常見負載變頻改造及應用選擇作一總結。該企業是一家外資企業，管理規范，效益良好，是本地區制藥行業的佼佼者，公司領導及技術人員有著極強的成本競爭意識，非常重視節能降耗的技術改造自1999年起先后對泵類、空壓機、攪拌器、風機、離心機、冰機等六大類負載三百多臺電機負載進行了變頻節能及調速改造。

　　二、各類負載改造情況
　　1、泵類負載
　　泵類負載量大而廣，主要有冰水泵、循環水泵、冷凍水泵、深井潛水泵、排污水泵、真空泵等，泵類負載一般屬于平方轉矩類負載，故從變頻器的選型上一般選用風機泵類型同功率變頻器，而深井潛水泵、真空泵相對負載較大，根據經驗一般選用放大一檔功率的風機泵類型變頻器或選用同功能恒轉矩類變頻器。變頻器控制方式一般采用閉環或開環，如對潛水泵，采用出口恒壓供水方式，對循環水泵，冷凍水泵采用恒溫差閉環控制。根據該企業的節電統計結果，泵類設備的節電率一般在22～51%，是節電效果較好的負載。

　　2、空壓機負載
　　該企業共有空壓機8臺，其中132KW2臺，110KW2臺，22KW2臺，37KW2臺，均為活塞式空壓機。2臺132KW空壓機原采用調節進氣口閥門調節出口壓力，電機為繞線 環電機，主要為發酵罐供氣，生產工藝要求供氣平穩，壓力波動最大應小于0.04MPa，而生產用氣量時常變化，供氣壓力波動頻繁，為此供氣壓力由操作人員不斷調節進氣閥門來滿足工藝要求。同時原電機起動方式為制動電阻降壓起動，起動時對電網沖擊大，對空壓機本身也有較大損害，機房噪音也較大。

　　2002年對該2臺空壓機進行了變頻恒壓供氣改造，考慮到空壓機負載的連續性及機房環境溫度，采用了2臺160KW變頻器，一對一實施變頻改造。保留原工頻降壓回路，變頻器與原工頻降壓控制柜互鎖，確保緊急情況下仍可采用原降壓控制系統。在變頻控制時，應將繞線電機 環短路，壓力反饋信號由普通YZT-1.0MPa耐震遠傳壓力檢測。壓力信號輸入PCS-PID調節器，調節器輸出兩路0～10V信號給二臺變頻器，從而調節空壓機恒壓供氣。根據車間用氣情況調節空壓機運行臺數。

　　變頻改造后管網壓力始終保持在0.19MPa，實際壓力波小于004MPa，而且 根據生產需要任意無擾動調速管網壓力。同時空壓機運行噪音大大降低，更換傳送皮帶次數減少。變頻改造后空壓機工作電流一般在105～130A之間，工作電流下降了20～80A，平均節電率為53%，其它空壓機變頻改造節電率在30～40%。值得注意的是，空壓機變頻改造節電情況根據多個企業負載情況而不同，也與空壓機變頻控制模式有很大關系，根據經驗，一般多臺空壓機并聯工作情況變頻改造節電量在10～25%之間。

　　3、攪拌器（發酵罐、攪拌罐）類負載
　　攪拌器類負載也是制藥車間最常見、比較多的負載，功率規格較多，目前該企業5.5KW以上攪拌電機近100臺全部進行了變頻改造，最大功能為90KW。大部分攪拌器類負載穩定，其轉矩特性介于平方轉矩與恒能矩之間，節能潛力較大，從變頻器選型上選擇同等功率的恒能矩變頻器。另外有3臺11KW抽罐在第二道工序壓濾后，罐內物料出現 結性團塊物料，采用普通性能變頻器易出現起動困難，要適當放大變頻器功率。根據該企業的節電設計結果，攪拌器類負載變頻改造節電氣平均在23～52%。

　　4、離心機類負載
　　離心機類負載為大慣性負載，功率級別分5.5KW、7.5KW、11KW三種，共計40余臺，全部進行了變頻改造，由于離心機慣性大，起動轉矩較大，起動時間較長，變頻器均按恒轉矩類變頻器放大一檔選擇。由于變頻器須外加制動電阻，離心機停機時間較長，而且變頻停車方式應設置為自由停車（滑行停車、慣性停車）模式．若采用減速停車模式，容易出現過壓報警。離心機類負載變頻改造節電效果巨大，平均節電率在40%以上。個別設備出現共振現象，通過調整跳躍頻率避開。

　　5、風機類負載及其它負載
　　該企業的風類負載不多，主要是鍋爐鼓、引風機，但節電率比較高。傳統鍋爐鍋引風機采用調節檔風板開度來調節風量，浪費大量電能，采用變頻調速，即可節電，可減少機械磨損，延長設備壽命。該企業鍋爐風機變頻改造節電率為35～50%。

　　三、總 結
　　另外在冰機類負載上也進行了改造試驗，改造的冰機為75KW 罐氨壓縮機，采用溫度閉環控制，由于氨壓縮機并聯臺數較多，變頻改造后節電效果不佳，節電率只有7%。很多企業對節能工作不太重視，認為不值得做，一味注重投資新設備、新項目，擴大再生產。而利華公司通過這幾年的節電改造工作，確確實實認識到這是一項利國利民的好事，通過變頻改造，可獲得綜合的經濟效益，節省有功功率，節省峰值電能。以2003年為例，全年投入變頻改造費用近100萬元，當年節約電費70萬元。
　　　
      此外，采用變頻器與制動電阻后，負載及電網功率因，節省電能，2003年該企業有2臺1000KVA變壓器，而且常常滿負荷，2003年第二、第三批變頻改造后，電網負荷大大降，并報停了一臺變壓器。另外，采用變頻后，電機故障率降低，明顯延長了機械設備的壽命，目前新上的設備也全部配套了東芝VF-A7系列變頻器。