| 高压变频器在煤气加压机中的节能应用
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核心提示：交流变频调速是电气发展方向，节能效果显著，控制精度高，本文就变频器在煤气加压机中节能效果进行了分析。 With the development of science and technique , AC-Converter Control System is widely being used in production for it can save power,improve control accuracy.We will discuss its application in Gas-press System in the article.
关 键 字：高压变频器 煤气加压机 节能
1 引言
邯钢热力厂8万m3煤气站是邯钢三炼钢转炉煤气回收配套设施，回收的转炉煤气通过2台煤气加压机送往各用户，供用户使用。该煤气加压机为江阴产D1000－11型，流量为16.67m3/s，全压24.5kpa，配备850kW、10kV交流异步电机，工艺要求出口压力22～24kpa，流量60000m3/h。为了满足用户煤气的使用需要，选用了哈尔滨九洲产JZHICON－1A－10/060型变频器。
2 JZHICON－1A－10/060型变频器的优点
（1） 采用先进控制技术
JZHICON－1A系列高压变频器采用先进的功率单元串联叠波技术、空间矢量控制的正弦波PWM调制方法，内置PID调节器，可实现闭环运行，内置PLC，实现不同应用现场的灵活控制，具有本地、远程、上位机三种控制方式。
（2） 高质量的电源输入
输入侧隔离变压器二次线圈经过移相，为功率单元提供电源，相当于48脉冲二极管整流输入，消除了由单个功率单元所引起的谐波电流，大大抑制了网侧谐波的产生，无需安装输入滤波器并保护电源及周边设备免受谐波干扰。
（3） 完美的输出性能
单元串联脉宽调制叠波输出，10kV系列每相8个单元，大大削弱了输出谐波含量，输出波形接近完美的正弦波，无需输出滤波装置。
（4） 节能效果
传统加压机对管网流量、压力控制是通过人工调节出口阀门的开度，人为增加、减小管网风阻力，以减小、增加流量。电机始终以恒定转速运转。在本系统中，加压机的出口压力、流量变化是通过电机转速变化而调节的。
3 新系统节电原理
3.1 异步感应电动机的转速由下式决定
n=（1-s）60f/p
式中：
n——电机转速；
s——电机转差率；
f——电源频率；
p——电机极对数。
改变式中任一参数均可改变电机转速。如使用串级调速装置改变转差率，制造极数不同极对数的电机以改变极对数，采用变频技术改变电源频率等。
3.2 风机调速控制节电原理
根据流体力学原理可知，风量Q与转速n成正比，压力H与转速n的二次方成正比，电机的轴功率P与转速n三次方成正比，即：
Q/Q1=n/n1（1）
H/H1=（n/n1）2（2）
P/P1=（n/n1）3（3）
Q1：风机额定风量
n1：电机额定转速
P1：电机额定功率
H1：风机额定压力
由式（1）、（2）、（3）求得功率表达式
P/P1（Q/Q1）3（4）
设风机效率为一定，当风量降到Q1的80%时，即转速相应降到n1的80%时，由式（4）可求得其轴功率为
P轴=0.512＊P1/ηF（5）
ηF：为风机的效率，当风量降到50%Q1时，即转速相应降到50%n1时，由式（4）可求得其轴功率为
P轴=0.125P1/ηF（6）
计算结果表明，当工艺要求减小风量时，如果使风机转速降低，不仅可满足工艺要求，而且使电机轴功率大幅降低，从而节省大量电力；如果采用人工调节阀门来减小风量，虽然也能达到工艺要求，但是电机转速没变，电机轴功率并未下降。根据理论计算，两者相比较，当Q降到额定Q1的80%时，转速控制方法比调节阀门节电近49%。当Q降到额定Q1的50%时，转速控制方法比调节阀门可节电达87.5%。通过以上理论计算表明了节电效果。
4 使用变频调速系统所取得的经济效益
4.1 节约电能
在系统正常运行状况下，电机频率在42.6Hz左右，电机功率维持在额定功率的41.6%左右。据此测算，该加压机年节电量超过2000000kW•h，按0.48元/kW•h计算，年节约人民币96万元以上。
4.2 提高了电机的效率和CosΦ值
变频器的使用，大幅度提高了电机的效率，使用该变频器后CosΦ值在0.96以上，大大高于传统的系统。
4.3 其他
据有关部门统计，在需改变流量控制场合，变频器节能幅度一般为30%～60%，并有以下特点：
（1）软启动功能。变频器具有软起动功能，起动时没有起动冲击电流，电流从零开始，根据转速提高电流，并逐渐上升，不管怎样都不超过额定电流，因此任何时间启动电机都没关系，可节省起动设备。
（2）变频器本身具备很强的保护功能和控制功能。通过对变频器的设定，可以方便地确定保护参数和控制要求，目前广泛使用的变频器属于交-直-交方式，矢量控制，是一种特别适用于风机泵类的变频器，有的变频器还带有PID调节功能和部分可编程功能，大大方便了用户的使用。
5 结束语
综上所述，虽然变频器初期投资大，但从长远来看，其经济效益十分明显。随着科学技术的发展，变频器必将得到更广泛的应用，性能价格比更能为用户所接受。
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