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变频节能技术原理6范文1
中图分类号：TM925 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（b）-0063-01
在产品的加工制造业以及工业生产中，泵类、风机等设备的应用范围越来越广泛，其在电能上的消耗以及挡板、阀门等一些设备的节流损失，还有对它们的日常的维修和维护的费用几乎占成本的20%，这是一笔不小的生产费用的开支，随着经济的发展，改革不断深入，市场竞争不断加剧，节能降耗也逐渐成为了提高产品质量和降低生产成本的一个重要手段。
1 变频节能技术基本理论
变频技术使用的基本原理：在很长的一段时期内，电气设备所使用的交流电的频率都是维持在一个固定的状态，变频技术的运用就是使频率变成了一种可以随意的调节和利用的资源。现如今，变频技术中最活跃以及最快发展的就是变频的调速技术。变频技术包括计算机技术、电力电子技术、点击传动技术，是一种综合性比较强的技术，结合了机械设备和强弱电。就是指在工频电流的信号转化成其他的频率，这种转化主要是通过半导体元件来完成的，之后再将交流电转化成为直流电，在逆变器对电流和电压进行调控的同时使机电设备达到无极调速的程度。总而言之，变频技术就是通过电流改变频率来对电机的转速进行控制，从而使有效的控制电机设备，这些都是在电流频率与电机转速同比增长的基础上来完成的。变频技术的特点就是能够使电机平稳的运行，可以进行自动的加速和减速的控制，在能够提高工作效率的同时减小对于能源的消耗。
在变频器的日常运用中，主要是运用转矩直接控制和矢量控制的方式，在变频器的今后发展中人工神经网络以及模糊自优化的控制方式，而且，变频器通过不断地发展，其综合性会越来越高，在完成基本调速的功能基础上，还具有在内部设置的通信、可编程序以及参数辨识的功能。
2 变频器的节能原理
2.1 变频节能方式
根据流体力学，功率=压力*流量，流量和转速的一次方是成正比的，压力与转速的平方是成正比的，功率和转速的立方成正比，如果说水泵效率固定的话，当调节流量下降时，转速就会成比例下降，输出的功率也就成立方关系下降，所以说，水泵的转速与电机耗电功率是近似立方比关系。举个例子，一台功率是55kW的水泵电机，将它的转速调到原来转速的80%的时候，它的耗电量是28kW/h，省电率是48%。但是如果将转速调到原来的50%的时候，耗电量就变成了6千瓦每小时，省电率达到87%。
2.2 采用功率因数补偿方式进行节能
无功的功率不但会使设备发热，增加电线的磨损，最重要的一点就是功率因数降低导致了电网的有功功率也随之降低，所以，造成了大量无功电能在线路当中消耗掉，导致设备的使用效率降低，浪费现象非常严重，使用了变频调速设备装置之后，因为变频器内部的滤波电容作用，从而使无功损耗得到进一步减少，使电网有功功率得到增加。
2.3 运用软启动方式进行节能
由于电机是通过Y/D启动或者直接启动的方式进行的，启动的电流是额定电流的四到七倍，这样就会对供电电网和机电设备造成严重冲击，而且这样对电网的容量要求也是非常高的，在启动的时候会产生比较大的电流，而且在震动的时候对阀门和挡板的损害也是非常大的，对管路和设备的使用寿命也是非常不利的。变频装置的使用，利用变频器软启动的功能，使启动的电流从零开始，最大的值也不会超过额定电流，所以使其对电网的冲击以及对供电容量的要求也大大减轻了，使阀门和设备的使用寿命也大大延长了。
3 变频节能技术的应用实例
我们利用在160kW的循环水泵上安装变频调速器为例子，对变频节能设备进行改造，分别测试了改造前后的用电量，取得了非常满意的效果。
3.1 在进行变频改造之前的控制模式
在循环水泵的工作中，当流量由于工艺的需要而改变时，就要运用调节水泵出口和入口的开度方式来对水泵的实际流量进行改变，这种调节方式被称为节流调节，在本次举例中，出口和入口的阀门开度都是60%上下，从电能利用的方面来说，这是一种很不经济的调节方式。
3.2 在进行变频改造之后的控制模式
在循环水泵的工作中，当流量由于工艺的需要而改变时，入口和出口的阀门都完全打开，运用对电动机转速进行调节的方式来寻找合适的、新的工作点，从而得到合适的流量。根据实际情况和现场的需要来实现手动控制或自动控制，在本例中，因为不需要频繁地对流量进行调整，所以根据现场的实际情况和需要，确定出电动机实际工作的频率是40Hz，并且采取了手动控制的方式，主要目的就是为了节约电能。
4 运用变频调速系统后运行上发生的变化
实现了完全意义的软启动，在电机进行启动的时候，转子的转速随着输入电源的频率增加而慢慢增加，使速度得到平稳提升，整个系统的启动时间设为20s左右，不会对系统造成冲击，比原来的启动方式更平稳。
电网所运用的电流也得到大幅度下降，使电气设备的使用更加安全，同时也因为频率降低后，电机的转速也随之降低，对机械的磨损也就减少了，也使发生故障的概率大大降低，减少了维修经费。
使为水泵提供电能的变压器节约出了大部分的供电容量，单纯的有功负荷下降，节约出的容量大约是50千瓦，提高了设备的利用效率。电机功率的因数也相应得到提高，这样就使电机的运行更加经济。
5 结语
变频技术的使用提高了产品质量，降低了能耗，节约了能源，也进一步提高了企业的经济效益，变频调速技术的应用就是要对这些设备进行改造，从而达到节约能源的作用。
参考文献
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变频节能技术原理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.
关键词：空压机；变频控制；节能技术；PID；运用
中图分类号：TE08 文献标识码： A
引言
可持续发展是我国大力推行的发展策略，低碳生活是我国人民未来追求的生活方式，但是空压机变频技术的应用可以很好解决交流电动机的变频节能问题，这样可以降低异步电动机的能耗，节约成本，得到更高的经济收益，并且顺应了国家节能减排的可持续发展战略。
一、电机变频控制的原理和特点
变频电机是变频器驱动电机的统称，它采用由变频感应电动机和变频器组成的控制系统，提高机械自动化程度和生产效率。以交流电机为例，其同步转速可用下式表示：
n1=60f/p.****（1）
式（1）中：n1――同步转速；f――电源频率，50Hz；p――电机磁极对数。
电机转差率用公式表示为：
s=（n1Cn）/n1.****（2）
式（2）中：s――电机转差率；n――电机转速。
由式（1）和式（2）可以推得：n=60f（1-s）/p.****（3）
图1所示为电机控制原理。通过电机变频器输出的不同频率，可以对交流电机进行调速。变频调速的主要特点是通过变频器改变输出频率和输出电压，最终达到对转动负载的精确定量控制。除此之外，变频电机还具有以下一些特点。
（1）具备软启动和停止功能。
（2）采用电磁设计，增加了电机电感，从而减少定子和转子的阻值。
（3）满足反复的启制动切换，能够平滑无极调速，保护功能完善，减少设备维修。
（4）节约电能。
图1电机的变频控制原理图
二、螺杆式空压机的工作原理
螺杆式压缩机是一种工作容积作回转运动的容积式气体压缩机械。气体的压缩依靠容积的变化来实现，而容积的变化又是借助压缩机的一对阴阳转子在机壳内作回转运动来达到。螺杆式空压机工作循环可分为进气、压缩、排气三个过程，随着转子的旋转，每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环。其原理示意见下图：
三、螺杆式空压机传统运行方式存在的问题
对于螺杆式空压机来说，其排气量和转速成线性正比关系。当转速上升，排量增加；当转速下降，排量减少；普通螺杆式空气压缩机传统运行方式为工频恒速运行，而实际生产中的用气量需求却经常处于变动状态，需求变化导致螺杆式空压机频繁加卸载，这样就造成了以下负面效果：
1、加、卸载过程中造成的电能浪费
空压机加载状态下，在压力达到加载压力最小值后，会继续加载升高压力，直到压力达到卸载压力，这时会向外界释放更多的热量，从而导致电能的浪费。而螺杆式空压机工频电机本身不能调速，同时大功率电动机不允许频繁启动，导致在用气量少的时候电动机仍然要空载运行，浪费电能。卸载运行时，当压力达到卸载压力最大值时，空压机关闭进气阀使电动机处于空转状态，同时将分离器中多余的压缩空气通过放空阀放空，从而造成很大的电能浪费。
2、空压机元器件损耗
（1）由于靠机械方式频繁地调节进气阀动作，加速了进气阀的磨损，缩短使用寿命，增加维护工作量，加大成本。
（2）由于工频供电，虽然拖动电机基本上采用星-三角启动，但启动冲击电流仍较大，影响电网电压和其它设备的安全运行；同时对相关设备产生机械冲击而造成损坏，增加维修量。
3、排出的气压不稳定
由于靠机械方式调节进气阀开、关，供气无法连续调节，当用气量不断变化时，供气压力将产生较大的波动，造成供气压力不稳定，影响气动元件的动作过程，从而影响产品质量，甚至会造成废品。
四、空压机变频改造
螺杆空压机的变频改造要求变频器根据用户设定的期望压力和供气端反馈的实时压力的差值进行自动调节。当供气端反馈的实时压力超过用户设定的期望压力时，变频器减小输出频率，反之，则增大输出频率；而当供气端反馈的实时压力等于用户设定的期望压力时，变频器维持实时输出频率，这样来满足供气连续稳定。其流程图见下：
1、实现上述控制，变频器需满足的条件：
（1）用交-直-交变频器作空压机电动机的供电载体
交-直-交型变频器能根据控制对象的需要，输出频率连续可调的交流电压，可方便地改变电动机的转速，以控制空压机的输出气量，满足生产需要。
（2）变频控制系统采用负反馈闭环系统
空压机变频控制的基本要求是，保持空压机输出压力的恒定。由自动控制理论可知，通过压力变送器检测空压机输出压力并反馈到变频器与给定压力构成负反馈，可实现空压机输出压力的恒定。
（3）空气压缩机是恒转矩负载，故变频器选用通用型恒转矩变频器。
（4）变频器应选用有PID功能的变频器（或者另外选购个PID专用控制器）。
（5）变频器的容量一般可按空气压缩机电动机容量选择，也可以选择比电动机容量大一个级别的变频器。
2、系统闭环自动调节作用
闭环系统的自动调节作用是，将被控制量的检测信号，反馈到变频器与被控量的目标值相比较，以判断是否已经达到预定的目标值。如果未达到，则根据两者的差进行自动调整。当空气压力不足，反馈值小于目标值，变频器输出频率增大，电动机转速增高，空气压力增大，直至空气压力与目标值几乎相等为止。当空气压力大，反馈值大于目标值，变频器输出频率下降，电动机转速减小，空气压力减小，直至空气压力与目标值几乎相等为止。变频闭环PID控制，其调节的最终效果和传统的工频恒速空压机运行效果比较见下图：
上图中由于变频闭环调节的作用，供气压力基本稳定，浮动范围在0.01MPa上下。并且保证供气满足要求的同时，节能效果明显。
3、PID过程调节器参数调整
变频器将实时检测到的压力信号作为PID过程控制中的反馈信号，通过不断的调整转速使输出压力与设定值保持一致。PID控制环主要由三个参数决定：比例增益、积分时间、微分时间。这三个参数将会影响到调节过程的响应速率、稳定性、调节幅度等。将比例增益过程中的PID比例增益设为0.3，并增大该值直到反馈信号再次开始失稳为止，然后减小该值，最后将比例增益降低40%-60%。将积分时间过程中的PID积分时间设为20秒，并减小该值直到反馈信号再次开始失稳为止，然后延长积分时间，直到反馈信号稳定为止，最后将该值再增大15%-50%。微分时间中PID微分时间仅用在反应速度非常快的系统中。一般取值是设定积分时间的四倍，只有当比例增益和积分时间完全优化后才能使用微分器。确保反馈信号振荡可以通过反馈信号上的低通滤波器充分衰减。
四、空压机变频控制实践应用
以某厂房空压机为例。改造前经测试参数如下：电机功率110kW，出口压力为5.2--5.9MPa，运行时间为12小时/天，一年运行340天，加载时间为15s，减载时间15s；加载电流为180A，减载电流为90A。经检测其节电率为30%以上。年节电量（按35%）计算如下：
W节电量=12×340×110×35%=1.57×105（k・Wh）
可见节电效果明显，此外，改造后系统还存在其它优点。首先，减少了机器的噪音；其次，控制回路可保证系统的正常、安全运行；最后，自动化程度高，克服原系统手动调节的缺点。
结束语
综上所述，改革开放以来我国进入了可持续发展的战略阶段，各行各业都提出了节能减排的要求。我国的电能一直处于匮乏的阶段，为了更好的对电能实现节能减排，逐渐对传统的电机进行了改革，发展成了现在的变频控制电机。变频控制技术能够根据负载的需求改变电机的驱动功率，减少了电机运转中不必要的能量损耗。本文对空压机及其电机的现状、原理和应用进行了分析和总结。
参考文献
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变频节能技术原理6范文3
关键词：盾构；高效节能技术；液压系统；发展趋势
中图分类号：U455.43文献标识码： A
当前日益受到人们重视的节能和能源问题，节能设计液压系统也成为所关注的液压技术工作者要解决的重大课题。通过进行改进液压系统的执行元件、控制元件、工作介质等方面可提高能量的利用率，是实现高效节能的主要途径，实现能量回收借助于辅助设备使得再次利用能量，达到良好的节能效果。二次调节技术、泵控调速技术、能量回收技术、负载敏感技术、压力匹配技术等为常用的液压节能技术。
一、工程概述
杭州市地铁1号线16、17号盾构区间工程包括【九堡东站～下沙西站】区间单圆盾构隧道、区间风井以及联络通道、泵站等附属结构；【下沙东站～文泽路站】区间单圆盾构隧道、联络通道、泵站等附属结构。其里程如表1。
表1 【九堡东站～下沙西站】、【下沙东站～文泽路站】区间里程表
区 间 里 程 长 度 备 注
九堡东站～下沙西站 K28+571.326
～K31+573.447 3002.12 K29+599.644、K30+656.45、K31+235.822处设一个联络通道，K30+080处设一个风井兼联络通道（含泵房），K29+152.5处设一个联络通道兼泵房。
下沙东站～
文泽路站 K33+926.498～K35+48.268 1121.77 K34+500处设一个联络通道兼泵房。
二、泵控调速技术
具有功率效率高、损失小、调速及节能方便、发热量小等特点的泵控马达容积调速系统，大功率液压伺服系统中被广泛应用。
（一）、PID控制技术
PID控制技术即是在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制。是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
PID使用方便、控制原理简单，可根据过程动态特性及时调整其参数， PID参数的调节、适应性强和对系统优化决定了控制性能最终能达到的目的，而控制系统设计的核心内容是PID参数整定。对PID控制器参数在泵控马达容积调速系统中通过非线性控制设计模块NCD在Matlab/Simulink中与Z-N整定方法进行优化设计，系统的稳定性得到提高。
（二）、变频技术
结合了液压传动控制和电气控制两方面优势的变频容积调速系统，与传统的相比，具有性能良好、节能高效，价格合理，控制方便等一系列优点。液压容积调速系统在变频技术的基础上，既能直接容积调速双重节能和获取变频调速的效果，又能满足速度控制要求，其控制结构图如图1所示。
图1 变频容积调速控制结构图
在对变频调速技术分析的基础上，交流变频容积调速回路通过实验验证具有分辨率高、调速范围宽，抗污能力强，节能性好，计算机控制等优点很容易实现。并对交流变频容积调速回路的调速特性进行分析，并为了提高液压马达的转速稳定性及响应速度采取模糊控制策略。
三、在液压系统刀盘驱动中的应用
随着工业技术的发展盾构刀盘的液压驱动技术在不断进步，多马达驱动的冗余干涉问题成功被解决，液压回路从节流调速的阀控回路到容积调速的泵控回路的发展，大大降低了能耗。闭式容积调速回路由变量马达和变量泵组成的完成是刀盘的转速控制。其液压原理图如图2所示。
图2 两种刀盘容积调速驱动方式
为了实现刀盘的扭矩控制、方向控制和转速控制，可采用泵控马达调速方式。这种回路调速范围宽，采用恒扭矩调速模式在0~1.5r/min，采用恒功率调速在1.5~3r/min，通过软件编程可以实现。为了使所选泵的排量有效减小，采用此种方法，且使系统的成本降低。
四、二次调节技术
一种闭环控制静液传动方案即二次调节闭环控制，非常有效的对静液传动系统的效率进行改善，这种调节技术不但对工作机构的重力势能和制动动能可以进行重新与回收利用，而且还能实现功率适应。二次调节静液传动系统工作原理以图 3说明，它是为了改变马达排量通过对输出端可逆式二次元件（柱塞泵）的调节斜盘倾角，在伺服阀的输入电压的控制之下使马达倾角变化。
图3 二次调节静液传动系统图
在盾构FPB螺旋输送电液控制系统中应用二次调节原理不仅能使取得的惯性能回收效果明显，还对系统土压控制品质能够改善。其电液控制原理图如图4所示。
图4 螺旋输送机液压系统原理图
五、负载敏感技术
负载敏感技术，就是匹配起负载所需的压力、流量与泵源的压力流量，一种高效节能技术使系统效率最大程度提高。分为泵控负载敏感系统和阀控负载敏感系统两种的负载敏感液压系统，液压原理图分别如图5所示。相比阀控负载敏感系统，效率更高的是泵控负载敏感系统。
采用负载敏感控制技术在液压系统盾构推进主油路中，即采用恒压变量泵带远程压力控制的为驱动泵，将负载变化信号通过压力传感器检测出，对泵的流量由负载变化信号做相应的调节，使其各分组所需的流量与输出流量始终相适应，其工作原理如图6所示。
图6 进系统主油路控制原理图
六、能量回收技术
能量转化效率是能量回收系统的关键点，系统研究的目的是尽量将其吸收系统的剩余动能以最大限度地释放出去。其中主要包括液压马达、液压缸、二通插装阀、蓄能器、电动机、比例方向阀等为所涉及到的液压元器件。图7为两种常见的能量回收油路。
图7 两种常见的能量回收油路
七、区间工程的节能效果
【九堡东站～下沙西站区间】位于下沙区，隧道从下沙西站过松华河后沿九沙大道向西，过月牙路后沿九沙大道北侧向西，避让规划运河二通道桥至东湖路，下穿临平支线盾构段至九堡东站。沿线主要分布有九沙大道、1号线临平支线、规划运河二通道桥以及沿线1～4层民居等。九沙大道横穿九堡镇，为九堡至下沙经济技术开发区的东西向主干道，规划道路红线50m，隧道穿越地段为待开发区，主要为农田和民居，场地开阔。两段区间隧道纵坡均为“V”型坡，最大坡度为25‰，隧道顶部埋深为9.0～20.6m，最小平面曲线半径为800m，最大平面曲线半径为2000m。沿线隧道穿越的岩土层均为③稍密～中密状的饱和粉土及砂土，隧道围岩分类均为Ⅰ类。
【下沙东站～文泽路站区间】位于下沙区，隧道从下沙东路站开始，沿二号大街左侧到达文泽路站，规划中九沙大道横穿下沙东站，为九堡至下沙经济技术开发区的东西向主干道，规划道路红线50m，尚未实施。隧道穿越地段为待开发区，主要为空地和民居，场地开阔。两段区间隧道纵坡均为“U”型坡，最大坡度为24‰，隧道顶部埋深为8.92～16.21m，最小平面曲线半径为2000m，最大平面曲线半径为2500m。隧道穿越岩土层主要为③稍密～中密状的饱和粉土及砂土，隧道围岩分类均为Ⅰ类。
全线隧道采用装配式钢筋混凝土衬砌环，管片内径5.5m，外径6.2m，管片厚度350mm，宽度1.2m。
通过使用高效节能技术，使液压系统达到较好的节能效果，是使用管理的价值和目的。
八、盾构液压节能技术的发展趋势
随着不断进步的软件技术和数字技术，将向易操作、高性能、节能效果显著方向发展液压节能化系统。具体改变途径：
（1）将液压系统动力装置提高效率，提高工效，降低能耗；
（2）改进液压系统或者设计出新的液压系统；
（3）采用新型的控制元件在液压系统中，并将其制造精度提高。
总之，在系统工作时每个组成部分在盾构电液控制系统上都会有能量损失产生，因此，高效率的液压元件要合理使用，并进行综合调节液压系统，合理分配和设置元件管路，应用新材料、新技术，同时要加强在系统运行过程中的管理，使得液压系统的节能目的真正实现。
参考文献
变频节能技术原理6范文4
关键词：变频器；抽油机；节能
中图分类号：TN77文献标识码：A
目前，抽油机是应用最普遍的石油开采机械之一，也是油田耗电大户，其用电量约占油田总用电量的40％，且总体效率很低，据调查一般在30％左右。油田抽油机负载是独具特点的时变负载：有动、静负载特性之分。起动初始状态要求拖动电机的起动力矩是抽油机实际负载的3－4倍，甚至更大，起动力矩是抽油机选配电机的第一要素。当起动力矩适用则负载功率必然匹配不佳，运行负载功率都远小于电机的额定功率，即所谓"大马拉小车"现象。过剩的抽油能力令抽油机的无功抽取时间增加，造成油井开采的电费成本居高不下，能源浪费十分严重。
变频调速器具有低速软启动，转速可以平滑地大范围调节，对电动机保护功能齐全，如短路、过载、过压、欠压及失速等，可有效地保护电机及机械设备，具有运行平稳、可靠，提高功效等诸多优点，是抽油设备改造的理想方案。但是，将变频器用于抽油机拖动时，也有几个问题需要解决，主要是冲击电流问题和再生能量的处理问题，以下加以分析。
1.闭环控制的采样问题
抽油机利用变频器调速，使之动态适应油井负荷的变化，达到节电的目的，必须要加外部传感器，否则无法实现闭环智能控制，只能实现人工定值控制。所采用的传感器的类型，与间抽控制器大体相同，但是在要求上是有差别的。流量检测是最直观、最准确的方法，如果能实现小流量检测并解决防堵问题，应尽量采用流量传感器。光杆载荷传感器也能用来检测井下液量的多少，与间抽控制不同的是，闭环调速控制只要求载荷的变化趋势，不需要标定空抽设定值。光杆的平均载荷大，说明井下液量少，应减速运行，反之则可加速运行。电流控制不可取，因为这里除了配重的影响外，当电机调速时，电流也是随着变化的，因此不能将电流信号用作控制依据。
2、再生能量的处理问题
由于抽油机属位能性负载，尤其当配重不平衡时，在抽油机工作的一个冲程中，会出现电动机处于再生制动工作状态（发电状态），电动机由于位能或惯性，其转速会超过同步速，再生能量通过与变频器逆变桥开关器件（IGBT）并联的续流二极管的整流作用，反馈到直流母线。由于交-直-交变频器的直流母线采用普通二级管整流桥供电，不能向电网回馈电能，所以反馈到直流母线的再生能量只能对滤波电容器充电而使直流母线电压升高，称作"泵升电压"。直流母线电压过高时将会对滤波电容器和功率开关器件构成威胁，为了保护电容器及功率开关器件的安全，所以，变频器都设置了直流母线电压高保护停机功能。
2.1增大变频器直流母线上滤波电容器的容量，将再生能量储存起来，等电动状态时再释放给电动机作功。这种方法对节能有利，但是电容器的储能作用是有限的，在大容量或者负载惯量大的系统中，不可能只靠滤波电容器来限制泵升电压。
2.2采用"放"的办法，可以采用由分流电阻器Rp和开关管S11组成的泵升电压限制电路。也就是将回馈能量消耗在电阻上，这是一种耗能的方法，对节能不利。尤其是在大容量或者大惯量拖动系统中，能量的损失较大。
2.3对于地处北方寒冷地区的抽油机，为了在冬季增加原油的流动性和防止结蜡，而对井口回油管进行电加热，如采用中频加热装置。这时也可将变频器与中频电加热装置共用整流电路及直流母线，这样可将电动机回馈到直流母线上的再生能量用于中频加热器，同时又防止了直流母线电压的泵升。
2.4对于同一井场上有多口油井的场所，可以采用共用直流母线系统方案，即若干台抽油机的变频器可共用一台整流器，将其直流母线联结在一起，利用各变频器的回馈能量不可能在同时发生的原理，将某一台变频器的回馈能量作为其他变频器的动力。这样即节约了能量，又防止了泵升电压的产生。
2.5对于更大功率的系统，为了回馈再生能量，提高效率，可以采用能量回馈装置，将再生能量回馈电网，当然这样一来，系统就更复杂，投资也就更高了。所谓的能量回馈装置，其实就是一台有源逆变器
3.冲击电流问题
游梁式抽油机是一种变形的四连杆机构，其整机结构特点像一架天平，一端是抽油载荷，另一端是平衡配重载荷。对于支架来说，如果抽油载荷和平衡载荷形成的扭矩相等或变化一致，那么用很小的动力就可以使抽油机连续不间断地工作。也就是说抽油机的节能技术取决于平衡的好坏。在平衡率为100％时电动机提供的动力仅用于提起1/2液柱重量和克服摩擦力等，平衡率越低，则需要电动机提供的动力越大。因为抽油载荷是每时每刻都在变化的，而平衡配重不可能和抽油载荷作完全一致的变化，才使得游梁式抽油机的节能技术变得十分复杂。因此，可以说游梁式抽油机的节能技术就是平衡技术。
据笔者对某油田18口井的调查，有6口井配重偏大，从而造成过大的冲击电流，冲击电流与工作电流之比最大可超过5倍，甚至超过额定电流的3倍！不仅浪费掉大量的电能，而且严重威胁到设备的安全。同时，也给采用变频器调速控制造成很大的困难，一般变频器的容量是按电动机的额定功率来选配的，过大的冲击电流会引起变频器的过载保护，不能正常工作。
通过对抽油机曲柄配重块的调整，可以使冲击电流降到电机额定电流之内，冲击电流与正常工作电流之比在1.5倍以内。这样，选用与电机额定功率同容量的变频器，甚至略小于电机额定功率的变频器（要视抽油机电动机的负载率而定）都可以长期稳定运行。由于抽油机的起动扭矩往往很大，惯性也很大，所以要将变频器的加减速时间设置得足够长，一般为30～50s，才不致在起动时引起过载保护。
4.电磁兼容性问题
这里主要讲电磁干扰（EMI）问题，即变频器对微电脑控制器，传感（变送）器及通信设备的干扰问题。变频器是一个很强的电磁骚扰源，变频器中的开关器件，以及SPWM电压波形，会对控制及通信系统造成很大的干扰。干扰的途径，除了感应、辐射之外，还包括传导干扰，即通过连接导线传导的干扰。在控制系统中，变频器只是一个执行机构，它的运行频率（速度）指令由控制器通过对油井液量等信号的控制运算后给予，变频器就通过控制信号线，给微电脑控制器造成了很大的干扰，以致使控制器无法正常工作。因为是传导性干扰，采用屏蔽线是不解决问题的，要从信号线上的共模及差模干扰入手，采用共模与差模滤波器，才能解决干扰问题。
5.结语
抽油机在油田的使用量大，而负载率普遍偏低，功率因数则更低，电能的无谓浪费严重，节能降耗潜力巨大。变频调速系统，使抽油机动态适应油井负荷变化，也可方便地进行调参。配以流量、载荷等传感器，可实现最经济的控制。同时其软起动性能好，对延长抽油机寿命，减少维护费用有利。能耗基本上与转速成正比，在部分可以降速的场合可以节能。因此，应通过加大科研开发和应用力度，提高油田管理水平，提高油田技术人员和工人的文化素质，使变频控制技术广泛应用在我国各大油田抽油生产中，使我国在抽油机变频控制技术方面继续保持世界领先地位.
参考文献
[1]张晓玲，于海迎.抽油机的节能技术及其发展趋势[J]，石油和化工节能，2007，2
变频节能技术原理6范文5
关键词：制冷空调；节能技术应用；发展方向
目前我国能源形势非常严峻，能源消耗带来的环境污染也是需要解决的问题。而空调制冷在建筑能源的消耗中占据了重要的部分，制冷空调的关键节能减排技术是一项重要工作，它的设计情况对能源的消耗起到重大作用。下面先讲一讲制冷空调节能技术的应用现状。
一、制冷空调节能技术的应用现状
1．在冰蓄冷空调上的应用
由于人们对生活和生产的需求，使空调耗电量大大增加，冰蓄冷技术的开发对空调在节能减排方面起来很多的帮助，冰蓄冷空调通过人们非高峰期用电，保持制冷机最小的耗能状态，将制冷空调部分释放的冷量去满足空调冷负荷需求，即用融冰释放的冷量来维持空调的冷负荷。把存冰的容器当成制冷空调的蓄冷设备，这样一来，提高了制冷空调的系统稳定性，也提高了制冷空调的经济效率。
2．在多部门制冷空调节能上的应用
以前我国的制冷空调技术主要用于保持食品和调节空气质量，现在随着科技的不断进步，人们生活条件的不断改善，我国的制冷空调在节能技术上也用于与人们生活息息相关的各个部门。比如，工业生产部门、农牧业部门、建筑工业部门、轻工业部门、微电子部门、文化教育部门、卫星通信部门以及医药卫生部门等等，它们都使用了制冷空调的节能技术。比如，对于产品的性能使用，可以需要在低温下使用的电子装置、金属材料、高寒区用车、仪表设备等，通过空调节能技术的使用，可以在低温节能的基础上检查它们的工作性能。医药卫生方面，通过制冷空调节能的冰蓄冷技术，使真空干燥生物药品、血浆以及疫苗可以在节能减排的基础上进行保存。
3．在变频空调节能上的应用
变频空调所指的是在普通空调基础之上运用了变频专用的压缩机，并增加了变频的控制系统，其它结构及制冷原理与普通空调是一样的，变频空调主机为自动无级变速，能够依据房间情况进行自动提供所需冷热量，如果室内的温度达到了一定期望值，空调的主机就能够保持这一温度恒定运转，并实现不停机的运转，以保证室内环境温度稳定。变频空调概念是相对于定频空调所产生的，我国电网电压为220V、50Hz，当空调在这样条件下进行工作时，就称为定频空调，这种空调的供电频率是不能改变的，其压缩机转速大体也是不变的，仅能依靠开亭压缩机进行室内温度的调节，在这种一停一开间很容造成室内温度的忽热忽冷，且消耗的电能是比较多；而变频空调的变频器能够对压缩机的供电频率进行改变，从而调节压缩机的转速，通过压缩机转速快慢来控制室内的温度，当室温波动比较的时候，电能的消耗就会小，舒适度也就大大提高了，变频空调依据环境温度来自动制冷、制热及除湿运转的方式，能够让室内的温度在短时间之内达到所需温度，且在低能耗及低转速的状态下进行较小温差波动，从而快速实现了节能、快速及舒适控温的效果。当蒸发温度上升1℃或者冷凝温度下降1℃的时候，可逆制冷机制冷系数就会增加2%-2.5%，由于电机效率、功率及热力完善度等情况，空调能效仅会增加1%-1.5%之间，这就使得变频技术制冷空调比普通制冷空调在理论上要节省能量为10%-15%左右。
二、制冷空调节能技术的发展方向
1．太阳能技术的使用
太阳能空调的实现有两种方式，一是利用光热转换，通过热能制冷；二是领用光电转换，通过电力制冷。现在国际上比较青睐利用光热转换的技术来设计太阳能空调。太阳能空调对可再生资源的利用有着重要的意义。现在在制冷空调方面，通过太阳能光热发电带动空调的制冷系统技术还没有完善，一是太阳能光热技术投入成本过高。二是太阳能的利用率不高。直接利用太阳能光热带动制冷空调的制冷系统技术，虽然制冷空调在性能上比不上传统的机械式驱动制冷空调，但投入成本较低、利用能源率较高，被人们广泛使用。太阳能作为一种取之不尽用之不竭的绿色能源，由于它的能量密度低、能量供应的随机性，导致了太阳能技术发展的困难。太阳能制冷应用需要提高系统的性能系数、自动化程度。太阳能制冷系统也可以结合其他的高效能源，组成多能源制冷空调节能系统。
2．高效节能设备的开发
制冷压缩机是空调制冷系统的心脏，没有节能减排制冷压缩机的使用，空调的制冷系统就做不到高效节能的功能。压缩机电机在很大程度上影响着制冷空调能量的消耗程度。在制冷空调器中，压缩机电机的能量消耗是很大的，它的额定功率能够占到空调总功率的90%，电机效率仅和电机功率大小有密切关系，而电流热损失并不会随着电机功率成比例上升，因此，大功率电机要比小供电机功率效率要高些，而同等功率单相交流要比三相交流电机的效率要低些。对于制冷式空调的压缩机形式可以有多种，例如离心式压缩机的使用，它具有不同的制冷剂叶轮，以后可以在诱导流场控制气动方面以及稳定度的提高方面进行研究。对于漩涡式的压缩机制冷设备，可以在中间补气方面做出研究。
3．热泵技术
热泵技术有水源的热泵技术和土壤源的热泵技术。作于一种环保节能、高效无污染的绿色空调，热泵技术可以实现冬季产热、夏季制冷的功能。对于热泵体系的整体设计很简单，节能效果很明显。热泵技术发展迅速，人们广泛的采用。投资热泵技术的费用比投资传统空调的费用低，在运行中的费用也低于传统空调。在建设热泵技术工程时，根据参照经济技术层面，在制冷效果方面、运行费用方面、投资费用方面、节能效果方面进行详细的分析论证，得出合理的、科学的方案，然后进行热泵技术工程建设。
4．人工智能方面
人工智能是现代科技的一个重要特征，现在阶段人工智能应用于负荷预测工作、智能控制工作以及故障检测工作上。它填补了传统仿真技术的缺点部分，将传统仿真和人工智能结合，形成的智能化仿真是今后制冷空调仿真技术的发展目标。这两者之间取长补短，人工智能为制冷空调的高效控制奠定了理论基础。通过计算机控制制冷系统，保证系统的冷量传送，在安全可靠的前提下运行制冷系统。还可以在系统的控制过程增加自适应控制，提高系统的经济性能，使系统具有较高的能效比。
总结：
随着社会科技的不断发展，以及人们生活质量的提高，制冷空调被广泛的应用。相比于西方发达国家，我国的制冷空调在节能技术的应用方面还处于起步阶段，一些经验积累的还不够充分。我们还需要在制冷空调节能技术的应用方面进行开发研究，同时整顿市场资源，争取利用自己的技术创建出优质的制冷空调品牌，使中国成为制冷空调行业的制造强国。
参考文献：
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[2]汤永标.制冷空调节能技术的应用及发展方向[J].科技风,2010(09)
[3]侯士彬,康艳兵,赵盟,高海然.制冷空调领域CDM项目开发现状及潜力分析[J].制冷与空调,2011(02)
[4]马一太,成建宏,王洪利,田华,龚文谨.我国制冷空调能效标准的现状与发展[J].制冷与空调,2008(03)
变频节能技术原理6范文6
摘要：随着冶金行业成本增高，生产过剩的状况下，行业已处于无利经营生产状况。冶金行业本身就是低产出、高消耗、低效益的行业，节能技术尤显珍贵。主要探讨了变频技术节能原理及在冶金工业中的典型改造与应用，改造后的效果显著，有利于企业降低成本，节约能源。
关键词：变频技术 调速装置 功率因数 软启动
冶金行业在国民经济建设中占有重要的位置，是和中国社会物质文明发展与建设过程中息息相关的产业。冶金行业不同于其他行业的主要特点是规模较大、连续生产的流程性企业，车间内已实现高度自动化控制系统，车间内有大量的设备在高速运转，高消耗的主要设备如风机、水泵等。我国电机的总装机容量已达4亿千瓦，年耗电量约占全国用电量的60%，但电机的驱动系统的能源利用率不高，造成能源浪费严重，尤其在当今资源不可再生的状况下，提高能源利用率势在必行。当前工业应用最多的是变频技术，轻载时，通过对电机转速控制，达到有效平稳启动，达到稳压，减少设备磨损，利于节能和电网维护，具有广泛的社会效益和经济效益。
1、变频技术分析
变频控制都采用矢量控制方式，其原理特点是使异步电动机具有与直流电动机相同的转矩生成机理，其基本原理是通过整流桥将工频交流电压变为直流电压，再由逆变器转换为频率、电压可调的交流电压作为交流电机的驱动电源，使电机获得无级调速所需的电压和电流，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。变频调速技术以其显著的节电效果、优良的调速性能及系统可靠性和延长设备使用寿命等优点而成为现代电力传动技术的一个主要发展方向。变频调速装置通常由整流器、平波电抗器或滤波电容器、逆变器及控制电路组成。在中间直流电路中串接平波电抗器作储能元件的称为电流型变频器。中间直流回路并接滤波电容器作储能元件的称为电压型变频器。整流器将输入的工频交流电变换为直流电，经中间直流环节输入至逆变器，逆变器将直流电流变换为可调电压、可调频率的交流电输入到电动机。能根据电机负载的变化实现自动、平滑的增速、减速，从而大幅度提高电机的工作效率。
2、变频节能方式研究
2.1 风机节能原理
冶金行业中水泵和风机是典型的变转矩负载。由流体力学可知，风机和水泵的电动机的轴功率P与其流量（风量）Q，扬程（压力）H之间的关系式如下：P∝Q×H，当流量由Q1变化到Q2时，电动机的转速为N1、N2，Q、H、P相对于转速的关系如下：
Q2=Q1×（N2/N1） ①
H2=H1×（N2/N1）2 ②
P2=P1×（N2/N1）3 ③
图1 扬程（H）和风量（Q）关系 图2 功率（P）和转速（N）关系
由公式①②③可知，流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比。如果风机的效率一定，当要求调节流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时输出功率P成立方关系下降。即风机电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。例如：1台风机电机功率为550kW，当转速下降到原转速的4/5时，其耗电量为281.6kW，省电48.8%，当转速下降到原转速的1/2时，其耗电量为68.7kW，省电87.5%。
2.2功率因数补偿节能
无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，普通风机水泵电机的功率因数在0.6～0.7之间，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，从而减少了无功损耗，可有效增加电网的有功功率。
2.3 软启动节能
如工业中的电机采取硬启动，启动电流大约是额定电流的6倍左右，这样将会对电网容量要求较高，并且启动时产生的较大电流及震动将会对挡板和阀门造成极大的损害，对现场设备管路的使用寿命极为不利，硬启动所产生的电流对操作人员的安全系数进一步降低。通过使用变频装置后，电机启动电流从零开始，平缓升至到电机稳定工作状态，减少了对电网冲击，提高了现场设备使用寿命，降低维护成本。
3、变频技术在风机中的应用
在冶金工业中，风机是加热炉重要设备之一，是冶金行业中需要长时间连续运行的设备，通常工业中所应用的风机、水泵采用挡板、阀门进行流量控制、造成了大量的能源浪费。运行效率的高低直接关系到风机消耗的成本大小，传统的电机控制方式是保持转速恒定，通过阀门调节流量，这种运行方式不仅能耗大，而且频繁的风量调节，容易造成阀门损坏或密封不牢，对设备产生较大的损害，严重会影响生产。目前尽管有多种转速调节方式进行节能，但较为广泛的是变频调速方式，采用变频器对风机水泵等机械装置进行调速控制来控制风量、流量，在很大程度上减少了异步电机启动时对电机和风机的轴造成损伤，并且调速和控制精度进一步提高，更有利于控制风量，从而优化钢坯加热工业流程，为后续钢坯轧制提供了可靠的产品质量保障，另外节能效果显著，取得了良好的经济效益和社会效益。
4、结语
变频技术在冶金工业大功率的传动系统应用已成为节能减排的一种趋势，变频技术不仅提高了冶金设备机组的稳定性，还有效降低了冶金成本及能耗，是当前一种理想的调速控制方式。
参考文献
[1]余梅君.变频调速技术的发展及在冶金行业的应用[J].江苏冶金，2000（06）.
