變頻器節(jié)能減排是偽科學(xué)?

時(shí)間:2011-11-22

來源:威爾凱電氣(上海)股份有限公司

導(dǎo)語:變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風(fēng)機(jī)、水泵的應(yīng)用上,為了保證生產(chǎn)的可靠性,各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計(jì)配用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)時(shí),都留有一定的富余量。

      近日有網(wǎng)友在網(wǎng)上發(fā)布消息說變頻器節(jié)能減排是偽科學(xué),并對(duì)這一觀點(diǎn)有一定的論述,以下是部分論述。
      “我看到的文章有70%以上都是以很具體的實(shí)例說明了節(jié)能效果,而且 大都是集中于水廠供水。文章中沒有象你在貼子中要求的那樣給出了各項(xiàng)參數(shù),但從能量守恒角度看,同樣是一年(假設(shè)用水特性是一樣的)耗電量,采用變頻調(diào)速前后的確是出現(xiàn)了節(jié)能的效果,而且一般都在20%左右,不知你對(duì)這有什么看法?

      不論是諧波損耗,效率降低,還是其他中間環(huán)節(jié)出現(xiàn)的能量變化,從總體來看變頻起到了節(jié)能效果。同時(shí),實(shí)際當(dāng)中可以采用很多手段來見效諧波損耗,采用電抗器就是常用的一種,電機(jī)的銅耗可以采用電流控制的優(yōu)化算法來減小。當(dāng)然,這可能還有一個(gè)前提條件,就是原來的水廠供水系統(tǒng)由于考慮的供水欲量較大,選用的電機(jī)和水泵與實(shí)際現(xiàn)比出現(xiàn)了選型較大的情況,但我認(rèn)為這種選型還是有一定的合理性。城市供水在總體趨勢(shì)是在向上發(fā)展,當(dāng)人口增多總體供水需求變大時(shí),這樣的選型就能體現(xiàn)她的合理性。

      你提到,變頻器在普通的恒壓供水中的能源損失一般在30%以上;在自來水廠的恒壓供水中的能源損失一般在20%以上.------可以認(rèn)為正常情況下,變頻器恒壓供水理論上是100%負(fù)節(jié)能。

      我理解的是,你是不是認(rèn)為沒有經(jīng)過合理選型的電機(jī)和水泵浪費(fèi)的能量非常大,用了變頻器以后,相對(duì)減少了由于選型不對(duì)造成的能量損失,但相對(duì)合理選型后而言,仍然是在浪費(fèi)電能。如果不是,那我想知道你說的能源損失針對(duì)的對(duì)象,而且這樣的損失是否有理論或?qū)嶋H的數(shù)據(jù)依據(jù)。如果是,我覺得采用變頻減小損耗,還是可行的。變頻器主要能實(shí)現(xiàn)水泵的平滑調(diào)速,消除水錘效應(yīng),同時(shí)國外高端變頻器的諧波損耗相對(duì)低端參品還是很小的,基本在5%以內(nèi)。

      至于高層供水及其他水壓要求較高的場(chǎng)合,我人為變頻節(jié)能不現(xiàn)實(shí)。”

      由此可見,其上的網(wǎng)友觀點(diǎn)有點(diǎn)片面,以下是相關(guān)專家的解釋。


1、變頻節(jié)能
      變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風(fēng)機(jī)、水泵的應(yīng)用上,為了保證生產(chǎn)的可靠性,各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計(jì)配用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)時(shí),都留有一定的富余量。當(dāng)電機(jī)不能在滿負(fù)荷下運(yùn)行時(shí),除達(dá)到動(dòng)力驅(qū)動(dòng)要求外,多余力矩增加了有功功率消耗,造成電能的浪費(fèi)。風(fēng)機(jī)、泵類等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,其輸入功率大,且大量的能源消耗擋板、閥門的截流過程中。當(dāng)使用變頻調(diào)速時(shí)如果流量要求減小,通過降低泵或風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速即可滿足要求。
      由流體力學(xué)可知,P(功率)=Q(流量)×H(壓力),流量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比,壓力H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比,功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比,如果水泵的效率一定,當(dāng)要求調(diào)節(jié)流量下降時(shí),轉(zhuǎn)速N可成比例的下降,而此時(shí)軸輸出功 率P成立方關(guān)系下降。即水泵電機(jī)的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。所隊(duì)當(dāng)所要求的流量Q減少時(shí),可調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n按比例降低。電動(dòng)機(jī)的功率P將按三次方關(guān)系大幅度的降低,比調(diào)節(jié)擋板、閥門節(jié)能40%一50%,從而達(dá)到節(jié)電的目的。
      例如:一臺(tái)離心泵電機(jī)功率為55千瓦CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有,當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速4/5時(shí)控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,其耗電量為28.16千瓦,省電48.8%,當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速l/2時(shí),其耗電量為6.875千瓦,省電87.5%。
2、功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能
      無功功率增加線損和設(shè)備的發(fā)熱,更主要的是功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低,大量無功電能消耗線路當(dāng)中,設(shè)備使用效率低下,浪費(fèi)嚴(yán)重,使用變頻調(diào)速裝置后,變頻器內(nèi)部濾波電容作用,從而減少了無功損耗,增加了電網(wǎng)的有功功率。
3、軟啟動(dòng)節(jié)能
      電機(jī)硬啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊,而且還會(huì)對(duì)電網(wǎng)容量要求過高,啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生大電流和震動(dòng)時(shí)對(duì)擋板和閥門的損害極大,對(duì)設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后,利用變頻器的軟啟動(dòng)功能將使啟動(dòng)電流從零開始,最大值超過額定電流,減輕了對(duì)電網(wǎng)沖擊和對(duì)供電容量的要求,延長(zhǎng)了設(shè)備和閥門使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維然而,威爾凱電氣上海有限公司CEO陳建義針對(duì)變頻器的節(jié)能效果做了一下闡述:“變頻器的主要工作原理是:通過微電子器件、電力電子器件和控制技術(shù),將供給電機(jī)定子的工頻交流電源經(jīng)過二極管整流成直流,再由IGBT等逆變?yōu)轭l率和電壓都可調(diào)的交流電源,此電源再拖動(dòng)電機(jī)和負(fù)載。上世紀(jì)80年代初發(fā)展起來的變頻調(diào)速技術(shù),順應(yīng)了工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化發(fā)展的要求,開創(chuàng)了一個(gè)全新的智能電機(jī)時(shí)代。改變了普通電動(dòng)機(jī)只能以定速方式運(yùn)行的陳舊模式,使得電動(dòng)機(jī)及其拖動(dòng)負(fù)載在無須任何改動(dòng)的情況下即可以按照生產(chǎn)工藝要求調(diào)整轉(zhuǎn)速輸出,從而降低電機(jī)功耗,達(dá)到系統(tǒng)高效運(yùn)行的目的。目前,已在電力、冶金、石油、鋼鐵、化工、給排水等多種行業(yè)的電機(jī)傳動(dòng)設(shè)備中得到實(shí)際應(yīng)用,已經(jīng)成為現(xiàn)代電力傳動(dòng)技術(shù)的一個(gè)主要發(fā)展方向。 交流異步電動(dòng)機(jī)的節(jié)電措施,可以采用不同方式的調(diào)速節(jié)能.一般較為常用的調(diào)速方法有液力耦合器調(diào)速、串級(jí)調(diào)速、電磁調(diào)速和變頻調(diào)速四種。相比而言,變頻調(diào)速節(jié)電效果顯著,尤其在風(fēng)機(jī)、水泵上。根據(jù)風(fēng)機(jī)及水泵所耗功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比的原理。若所需要的風(fēng)量減少20%,則相應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)降低20%,實(shí)際轉(zhuǎn)速為80%,則(0.8)3≈51%,風(fēng)機(jī)節(jié)能可達(dá)50%。如降低一半轉(zhuǎn)速,則(0.5)3≈13%,可望節(jié)電87%。基于這一原理,采用變頻器調(diào)速控制方式來調(diào)節(jié)風(fēng)量或流量,這在節(jié)電上是行之有效的方法?!?/p>

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