变频器在化工行业的应用

　　交流变频调速器(节电器)是随着现代电子器件技术的高度发展和电子计算机普及应用而发展起来的电子电气设备。由于采用微机技术，因此具有调速范围宽、功能齐全、性能可靠、通用性强、使用简便灵活等诸多优点。在对电动机的调速控制上得到广泛使用，其优异的节电效果更到用户的普遍欢迎。

综合化工行业变频节电技术改造方面主要使用于以下几类机械：
一、风机化工行业中风机使用广泛，普遍存在设计时的过风量问题。在风量需要调节时普遍采用节流，即风门调节方式，而这都是不必要的损耗，使用变频调速器后，可根据实际需要方便地调节，由于去除了不必要的损耗，同时又提高了功率因数，其综合节电率都在30%以上。
二、泵类在化工行业中，液料的输送都离不开泵。大多情况下都需对流量(压力)进行调节，以往都是采用节流阀门(定压泵)或分流阀门(定容积泵)调节流量，节流损失或分流损失都是多余的功耗，如采用变频调速器直接调节泵的压力、流量，即可节约大量的电能。
三、机械调速类以往需要调速的机械中如：挤压机、物料进给调节、传送带等基本上采用滑差调节电机，三相整流子电机或直流电机调速，调速电机的速度调节性能不好，转速稳定性差，故障率高，而且效率低。而直流电机和整流子电机结构复杂，故障率高，维修费用高，由于其工作时会产生火花，极不安全。而且以上这些电机调速稳定性差，如用异步电机加变频调速器替代以上这类电机，可大大提高效率，省电，维修量小，而且安全，可靠，投资回报期短，对提高企业经济效益极为有利。
四、其他类：搅拌机、离心分离机，喷雾器、压缩机等。以上所列负载，如采用变频调速器既可节电又可提高工艺水平，满足生产需要，取得良好的经济效益和社会效益。

变频技术在化工行业节能改造中的应用　　
    电机系统在设计过程中，需要考虑建设前、后长期工艺要求的差异和过载、重载启动、系统安全等因素，因此都留有一定的余量。这些电动机大多在低的电能利用率下运行，耗电量过大，浪费严重。 　　
    变频器通过调整输出频率来改变电机转速，以达到交流电机调速的目的。采用变频器进行变频调速，可使电动机回到高效运行状态，是最佳的调速和节能方式。变频器通过降低电机转速减少输出功耗，实现“按需供能”。用于风机、泵类等平方律特性负载，可达到50%的节能率；用于其他工艺要求调速的负载，也可获得10%～40%的节能效果。设备的转速降低后，可减少磨损，延长使用寿命，获得可观的间接经济效益。

    同时，我国正处在工业化初期阶段，大量工业生产设备陈旧，生产工艺落后，产品品质得不到保证，市场竞争力不强。使用变频器进行交流变频调速，取代变极调速、滑差调速、整流子电机调速、液力偶合调速、串极调速及直流调速等落后的调速方式，并与PLC、上位机等进行配合，可以实现生产的高精度控制，提高生产效率，使产品品质明显改善，提高产品市场竞争力；可以使设备运行更加稳定可靠，提高产量，大幅度减少设备维护费用，降低生产成本；同时提高了生产自动化水平，改善了生产环境，减少了工人的劳动强度。使用变频器是企业设备改造、产品更新换代的重要途径。

变频器在化工厂风机上的应用
济南裕兴化工总厂是一家生产硫酸的大型企业，年用电量巨大，如何节约电能已经成为该厂降低成本的重要措施。该厂供风系统采用350kW、380V风机，靠调节风道挡板控制送风量以适应生产负荷的变化。由于投建时风机选型较大，出现“大马拉小车”情况，大部分电能被消耗在风道挡板上，从而使风机效率下降。
该系统在运行过程中采用自耦降压启动方式，但启动电流仍然较大，电机受到的机械、电气冲击较大，经常发生转子笼条断裂的事故。
为了解决上述问题，决定对送风机控制系统进行改造，利用电机变频调速方法实现送风量控制、电机软启动，达到节能和实现稳定控制的目的。
改造方案
在原电机与开关之间增加一套变频装置，并保留了原有工频回路做旁路，变频器采用高精度调节电位器来给定输出频率，根据需要的风量在现场调速。电位器通过屏蔽线与变频器控制器连接，并且设置了低通滤波器以提高控制精度。通过Y1端口的输出频率信号作为现场监控。由于采用了电气互锁装置，使系统不会出现误操作等意外事故。
采用变频器改造的效果
该系统风机电机为350kW、额定电流629A、2极。原工频工作时，每小时耗电约317kWh（有功）；在投入变频系统运行后，平均每小时耗电207kWh（有功）。通过计算可得出该系统总投资20余万元，每年收益43.4万元，所以该项目投资回收年限只有半年，在生产效率提高的同时，降低了生产成本，效益十分显著。系统使用至今运行稳定，从未出现任何故障。
变频器在氢压缩机上的应用
在工业生产中，压缩空气的使用非常普遍。在工厂内，若干台空气压缩机安装在一处构成一个空压机站。某化工实业有限公司有一空压机站，安装有3台110kW往复式活塞空压机，用来压缩氢气。由于生产上使用氢气的不均匀性，用气量总是在动态变化，有时需要同时运行数台氢压缩机供气，而有时连一台氢压缩机的产气都用不完，但氢压缩机仍在全速运行。氢压缩机在出厂时都配套有排气压力调节装置，储气罐内的氢气压力超过设定压力时，压缩机阀门自动关闭，压缩机进入空转卸荷状态。当储气罐内氢气低于设定的压力时，压缩机阀门自动开启，压缩机又进入满载工作状态。满载时，空压机的工作电流接近电动机额定电流；空转卸荷时，空压机的工作电流约为电动机额定电流的50%。这部分电流并未做有用功，而是机械在额定转速下的空转损耗。虽然这种调节装置也能调节压力，但压力的调节精度低，压力波动大。压缩机总是处于额定转速下工作，机械磨损大，电耗高。
变频恒压供气 降低压缩机转速调节供气压力，是达到压缩机经济运行的有效方法，而变频调速方法，是一种高效的调速方法。考虑在储气罐上安装一只压力变送器，将压力信号反馈到变频器的端子上，构成恒压供气系统，供气压力0.8MPa。
变频器控制第一台压缩机，给定调节用变频器上的操作键盘，手动控制第二和第三台压缩机的起动/停止。运行时，第一台压缩机首先变频运行，当变频器的输出频率已达到50Hz，但供气量仍不足时，人工起动第二和第三台的压缩机工作；如供气量大于给定值时，停止第二和第三台的压缩机工作。由于用气量的变化不很剧烈，人工对第二和第三台的压缩机的控制是一种较好的方法。
氢气为可燃性气体，压缩机的工作场地有爆炸危险，一般变频器的防护等级为IP21，显然不能安装在有爆炸危险的场合。将变频安装在没有爆炸危险的配电房内，用远方控制盒在压缩机旁进行操作，远方控制盒也要考虑为本质安全型的。
效果
压缩机改造完成后经过三个月的运行，达到了预想的目的，供气质量大幅度提高。节能方面，压缩机消耗的轴功率就与压缩机的排气量成正比，可见减少排气量，可节省轴功率。经实测节电率达到26%，取得了较好的经济效益。
小结
交流变频调速技术作为高新技术和电动机控制技术，其应用已渗透到化工行业的各个技术部门，应用技术已非常成熟，并取得了良好的经济效益和社会效益。在化工行业进一步推广普及变频调速技术，将会为加快我国的节能事业做出更多地贡献。