变频器与制动电阻在空压机负载的应用与选型

      一、前 言
　　目前我国是世界上最大的发展中国家，自然资源的依赖程度约占60%以上，能源问题是一个严峻的挑战，尤其是近几年煤荒、电荒已严重制约着国民经济的发展，用电高峰时期许多生产企业和部门不得不拉闸限电。从根本上解决能源问题有两条途径：一是开源，二是节能。变频节能技术就是针对工频负载并非是所有用电设备的最佳工作频率及负荷，因而导致许多设备长期处于低效率，应用面广、见效快、投资回收期短的高效节能新技术，目前在冶金、矿山、石油、化工、医药、纺织、机械、电力、建材、造纸、印刷、供水、空调等各行各业已得到广泛的应用。

　　本文结合近几年来在设备变频改造中的应用情况，对制药待业常见负载变频改造及应用选择作一总结。该企业是一家外资企业，管理规范，效益良好，是本地区制药行业的佼佼者，公司领导及技术人员有着极强的成本竞争意识，非常重视节能降耗的技术改造自1999年起先后对泵类、空压机、搅拌器、风机、离心机、冰机等六大类负载三百多台电机负载进行了变频节能及调速改造。

　　二、各类负载改造情况
　　1、泵类负载
　　泵类负载量大而广，主要有冰水泵、循环水泵、冷冻水泵、深井潜水泵、排污水泵、真空泵等，泵类负载一般属于平方转矩类负载，故从变频器的选型上一般选用风机泵类型同功率变频器，而深井潜水泵、真空泵相对负载较大，根据经验一般选用放大一档功率的风机泵类型变频器或选用同功能恒转矩类变频器。变频器控制方式一般采用闭环或开环，如对潜水泵，采用出口恒压供水方式，对循环水泵，冷冻水泵采用恒温差闭环控制。根据该企业的节电统计结果，泵类设备的节电率一般在22～51%，是节电效果较好的负载。

　　2、空压机负载
　　该企业共有空压机8台，其中132KW2台，110KW2台，22KW2台，37KW2台，均为活塞式空压机。2台132KW空压机原采用调节进气口阀门调节出口压力，电机为绕线 环电机，主要为发酵罐供气，生产工艺要求供气平稳，压力波动最大应小于0.04MPa，而生产用气量时常变化，供气压力波动频繁，为此供气压力由操作人员不断调节进气阀门来满足工艺要求。同时原电机起动方式为制动电阻降压起动，起动时对电网冲击大，对空压机本身也有较大损害，机房噪音也较大。

　　2002年对该2台空压机进行了变频恒压供气改造，考虑到空压机负载的连续性及机房环境温度，采用了2台160KW变频器，一对一实施变频改造。保留原工频降压回路，变频器与原工频降压控制柜互锁，确保紧急情况下仍可采用原降压控制系统。在变频控制时，应将绕线电机 环短路，压力反馈信号由普通YZT-1.0MPa耐震远传压力检测。压力信号输入PCS-PID调节器，调节器输出两路0～10V信号给二台变频器，从而调节空压机恒压供气。根据车间用气情况调节空压机运行台数。

　　变频改造后管网压力始终保持在0.19MPa，实际压力波小于004MPa，而且 根据生产需要任意无扰动调速管网压力。同时空压机运行噪音大大降低，更换传送皮带次数减少。变频改造后空压机工作电流一般在105～130A之间，工作电流下降了20～80A，平均节电率为53%，其它空压机变频改造节电率在30～40%。值得注意的是，空压机变频改造节电情况根据多个企业负载情况而不同，也与空压机变频控制模式有很大关系，根据经验，一般多台空压机并联工作情况变频改造节电量在10～25%之间。

　　3、搅拌器（发酵罐、搅拌罐）类负载
　　搅拌器类负载也是制药车间最常见、比较多的负载，功率规格较多，目前该企业5.5KW以上搅拌电机近100台全部进行了变频改造，最大功能为90KW。大部分搅拌器类负载稳定，其转矩特性介于平方转矩与恒能矩之间，节能潜力较大，从变频器选型上选择同等功率的恒能矩变频器。另外有3台11KW抽罐在第二道工序压滤后，罐内物料出现 结性团块物料，采用普通性能变频器易出现起动困难，要适当放大变频器功率。根据该企业的节电设计结果，搅拌器类负载变频改造节电气平均在23～52%。

　　4、离心机类负载
　　离心机类负载为大惯性负载，功率级别分5.5KW、7.5KW、11KW三种，共计40余台，全部进行了变频改造，由于离心机惯性大，起动转矩较大，起动时间较长，变频器均按恒转矩类变频器放大一档选择。由于变频器须外加制动电阻，离心机停机时间较长，而且变频停车方式应设置为自由停车（滑行停车、惯性停车）模式．若采用减速停车模式，容易出现过压报警。离心机类负载变频改造节电效果巨大，平均节电率在40%以上。个别设备出现共振现象，通过调整跳跃频率避开。

　　5、风机类负载及其它负载
　　该企业的风类负载不多，主要是锅炉鼓、引风机，但节电率比较高。传统锅炉锅引风机采用调节档风板开度来调节风量，浪费大量电能，采用变频调速，即可节电，可减少机械磨损，延长设备寿命。该企业锅炉风机变频改造节电率为35～50%。

　　三、总 结
　　另外在冰机类负载上也进行了改造试验，改造的冰机为75KW 罐氨压缩机，采用温度闭环控制，由于氨压缩机并联台数较多，变频改造后节电效果不佳，节电率只有7%。很多企业对节能工作不太重视，认为不值得做，一味注重投资新设备、新项目，扩大再生产。而利华公司通过这几年的节电改造工作，确确实实认识到这是一项利国利民的好事，通过变频改造，可获得综合的经济效益，节省有功功率，节省峰值电能。以2003年为例，全年投入变频改造费用近100万元，当年节约电费70万元。
　　　
      此外，采用变频器与制动电阻后，负载及电网功率因，节省电能，2003年该企业有2台1000KVA变压器，而且常常满负荷，2003年第二、第三批变频改造后，电网负荷大大降，并报停了一台变压器。另外，采用变频后，电机故障率降低，明显延长了机械设备的寿命，目前新上的设备也全部配套了东芝VF-A7系列变频器。