什么叫变频调速技术，它是一种以改变电机频率和改变电压来 达到电机调速目的的技术。大家都知道，目前，无论哪种机械 调速，都是通过电机来实现的。从大范围来分，电机有直流电 机和交流电机。过去的调速，多数用直流电机，由于直流机调 速容易实现。但直流机固有的缺点：滑环和碳刷要经常拆换， 给人们带来太大的麻烦。因此有人就想，如果把可靠简单的笼 式交流电机用来调速那该多好！因而就出现了定子调速、变极 调速、滑差调速、转子串电阻调速、串极调速、液力偶和调速 等交流调速方式。当然也出现了滑差电机、绕线式电机、同步 机、这些都是交流电机。到20世纪80年代，由于电力电子技术、微电子技术和信息技 术的发展，才出现了对交流机来说最好的变频调速技术，它一 出现就以其优异的性能逐步取代其它交流电机调速方式，乃至 直流电机调速，而成为电气传动的中枢。因而说变频调速是时 代的产物，只有在技术高度发展的今天，才能实现。为什么说 它是基于电力电子、微电子、信息技术发展的产物？ 一是它的 逆变部分都基于电流很大、电压很高的SCR、GTR、IGBT、 GTO、MCT等电力电子器件来完成的。什么叫逆变：就是直流 变交流（DCAC）那么交流变直流就叫整流（AC DC） o 二是它的控制部分和负载状态的检测是由CPU （32位计算机） 来完成，这是微电子器件发展的结果。三是内置4-20mA接I I和RS485接I】可以和仪表、DCS相接，通过总线Profibus、Interbus 通讯。调速节能原理从二个方面来说明:1、风机水泵的节电原理就是用调速控制代替挡风板或节流阀控 制风流量，这是- 个节电的有效途径。在用档风板控制额定风 量01=100%输出时，则轴功率N1与面积AH1 0Q1成正比， 若风量减半Q2 =50%输出时，则轴功率N2与面积BH2 0Q2 成正比，它比N1减少不多，这是因为需要克服档风板阻力增 大风压所致。如果采用调速控制同样风量减半输出时，转数由 n1降至n2,按风机参数比例定律画出n2时的特性曲线，C点 为新的工矿点，这时轴功率N2与面积CH3OQ2成正比，在满 足同样风量Q2情况下，轴功能降低很多，节省的功率耗损AN 与面积BH2H3C成正比，可见节电效果十分显著。2、流体力学的观点流量8转速，压力转速八2,轴功率8转速的，若转速下降 20%,则功率下降到51.2% ；若转速下降50%,则轴功率下 降到12.5% ,即使考虑调速装置本身的损耗等因素，节电也是 相当可观的。为此，许多行业、如钢铁、有色、石油、石化、化工、纺织、 机械、电力、建材、医药、煤炭、造纸、卷烟、酒店、自来水 等行业都在许多设备中采用交流电机变频调速技术，产生节电 及增产的效果，下面举几个例子： 实例1、空调类负载家庭用空调只有0.5HP、1HP、2HP、3HP等，而工厂和宾馆 的空调容量要大的多，节电明显。北京丽都假日饭店动力中心是一个集中供冷、供热的工厂，安 装有20吨/小时蒸汽锅炉3台,300万大卡漠化锂制冷机4台, 负责动力厂周围的丽都假日饭店、燕翔饭店、新万寿宾馆、国 际学校、日本学校、德国学校及丽都饭店宿舍、托儿所、公园 等涉外饭店、宾馆、公寓、学校的供热、供冷，供热面积30 万平方米、供冷面积20万平方米。91年，对水泵制冷机、引 风机采用变频控制，节电明显，一般在3060%,年节电17.5 万KW,优于其他调速方式。广州市鸣泉居度假村在冷热水、 喷泉等设施上采用了变频调速控制，节电效果非常好。我们深 圳市的东华假日酒店的空调也采用了变频调速，节电显著、房 间温度适度。实例2、泵类负载泵类负载，量大面广，包括水泵、油泵、化工泵、泥浆泵、沙 泵等，有低压中小容量，也有高压大容量。茂名石化公司炼油厂从1990年开始先后在蒸馄、裂解、加氢、 糠醛、酮笨等20多条生产线上使用161台变频调速装置。变 频器总功率达8091 KWo 1990年10月至1992年2月对其中 30台泵进行测试，在同等工艺下，采用调节阀控制耗电 999.9KW,而采用变频调速电耗为396.7KW,节电603.2KW, 节电率60.3%。采用变频控制时，电机和泵的转数下降，轴承 等机械部件磨损减低，泵端密封系统不易损坏，电机故障率降 低，维修工作量大为减少。94年后，该厂又采用了 14套6KV 大容量变频装置，节电40%到70%o 1995年11月14日中 国石化报第一版“茂名石化公司炼油节能居同行前面”文章称 “仅通过变频调速技术一年就节电2000万千瓦时”。深圳梅林水 厂首期设计日供水能力为60万立方米，八套离心水泵有4套 采用了高一低一高型变频调速装置，95年节电83万度。深圳 市益力矿泉水公司也在水泵上安置变频调速装置，取得了较好 的节电效果。实例3、电梯高架游览车类负载由于电梯是载人工具，要求拖动系统可靠，又要频繁的加减速 和正反转，电梯动态特性和可靠性的提高，便增加了电梯乘坐 的安全感、舒适感和效率。过去电梯调速直流居多，近儿年逐 渐转为交流电机变频调速，无论是日本，还是德国。我国不少 电梯厂都争先恐后的用变频调速来装备电梯。如上海三菱、广 州Fl立、青岛富士、天津奥的斯均采用交流变频调速。不少原 来生产的电梯也进行变频改造。许多人坐过深圳世界之窗的单轨高架游览车，该车行驶中频繁 起动、停车、上坡、下坡，并要求起停平稳，车速恒定。由于 是载人车，运行必须安全可靠，常年日晒雨淋，环境恶劣。以 往要求调速性能高的传动装置，多采用带测速反馈的矢量控制 系统，价格较高。为了降低价格，并维修方便，我们采用了通 用型变频器转矩矢量控制方式，成功解决了起动/加速、停车/ 减速、恒速/变速行驶等，并防止了“下滑”、“冲站”现象的产生, 达到了安全可靠，用户非常满意。这次改造是由我们深圳华能 电子有限公司完成的。案例4、搅拌机类负载化工、医药行业搅拌机非常之多，采用变频调速取代其他调速 方式，好处特多。东北制药厂氢化发酵岗位共有8台6.5吨发酵罐，电机功率为 18.5KW,原为齿轮调速，如遇搅拌速度变化需拆卸三角皮带, 既笨重又不安全。改用变频调速后，年节电8.6万KW,发酵 过程明显好转，提高了产品质量，减少了维修，仅减少三角带 费用就节省3万元，减少了工人劳动强度，有益于工厂，有益 于工人。乂如：石家庄华曙制药厂用10套315KW变频器拖动 搅拌机在制药工艺中生产土霉素。实例5、注塑机类负载注塑机是塑料加工成型的关键设备，数量多，耗电大。过去的 节电方式多为通过型转换Y型（星型）来节电的，效果一 般。采用变频器调速不改变注塑机原来的结构，控制油泵儿个 过程的压力或流量（如锁模、合模、射胶、保压、脱模、退模 等）,可节电20%52%,较好的取代过去的比例阀节流调速 方式，大幅度降低能耗，珠三角的不少注塑厂都进行了变频改 造。改造注塑机时，要注意合模加速，否则产量降低；注意输 入端和输出端的谐波干扰。实例6、污水处理等环保类负载环境保护越来越被重视，它关系到人类赖以生存的环境，连申 奥也有环境指标。于是乎清洁能源、绿色城市均出现了。变频 调速可用在三个方面的环保类负载。一是工业污水处理，二是 垃圾电厂，三是工业排烟、排气、除尘的控制。如广州炼油厂, 改用曝气机污水处理的搅拌设备，采用笼式电机变频调速后， 提高产品可靠性，节电40%以上，同时提高了活性污泥微生物 群的寿命，提高了污水处理的效果。再如佛山垃圾电厂在工艺 中选用52台变频器。可见变频调速己成为环境保护的主要设 备。中国石化总公司制定一个熄灭火炬（主要指大炼油厂的可 烧气体）计划，即是把可燃气体输送到用变频调速的压缩机柜 回收。实例7、音乐喷泉类负载非常招揽游人的音乐喷泉，其水的高低和量的大小是靠变频控 制的。亚洲喷水最高的广东河源市音乐喷泉和规模很大的山东 济南泉城广场音乐喷泉均属于此，即节电又效果颇佳，在施工 音乐喷泉时，要注意变频器谐波对控制系统的干扰。实例8、卷烟机类负载卷烟行业过去进口的卷烟机，不论莫林8、还是莫林10,均非 无级调速。因而，在卷烟行业主要是解决无级调速和可靠性问 题，技术简单，变频器用法简单，收效极大。昭通卷烟厂十九台进口的格兰特4卷接包装联合机组采用变频 调速后，日增产香烟200箱，200箱香烟的利税相当19台变 频器的价格，即一天收回投资。因而，卷烟机改造迅速，受益 很大。现在国产的烟机大部分都装备了变频调速功能。实例9、大型窑炉燧烧类负载 冶金、建材、烧碱等大型工业转窑（转炉）以前大部分采用直 流、整流子电机、滑差电机、串极调速。由于这些调速方式或 有滑环、或效率低，近年来，不少单位采用交流变频控制，效 果很好。株州冶炼厂锌浸出渣挥发回转窑是回收锌的主体设备，共有三 台。窑外径2.8米，长44米，原用正流子电机和滑差电机拖 动，故障多，经常跳闸，维修量极大。由于现场环境恶劣，导 电尘埃多，电机火花不断。刷握、碳刷更换不断，90年小修 56次，更换碳刷1670只，刷握647 严重的影响了生产。91年6月该厂完成了回转窑的变频调速改造。运行平稳、可靠、 操作简单，没有发生因电机拖动故障而影响生产。年节电12 万度,超产117.82万元。唐山碱厂轻灰锻烧炉是纯碱生产关键 设备，直径3.6米，炉身长30米，总重266吨，采用220KW 变频器拖动，低频启动好，旋转稳定，可靠性高，提高了产品 质量，使该锻烧炉的生产进入全国先进行列。实例10、吊车、翻斗车类负载吊车、翻斗车等负载转矩大且要平稳，正反频繁且要可靠。变 频装置控制吊车、翻斗车满足这些要求。独子山石化厂酮苯车间为三台过滤器的安装而设置一台20吨 桥式起重机，工艺要求防爆，采用防爆笼型电机。原生产的吊 车主钩、辅钩、大车、小车无调速功能，不能定位。力矩小， 吊起物体下滑，无法吊装19吨重的过滤器机座，使该车间晚 开工一年多，损失千万元。91年7月采用变频调速加制动功能, 使主钩、辅钩、大车、小车五台电机由一台变频器控制，效果 很好。过载试验吊起22吨，很快把3台各重40吨的过滤机安 装在10米高二层平台的机位上。码头港机、车站龙门吊、货场堆取料机等都可以采用变频调速 装置，以达到可靠、平稳、节电、少维修的目的。变频调速装置，除节电显著外,还是某些生产工艺中必需的设 备。实例11、转炉类负载转炉类负载，用交流变频代替直流机组简单可靠，运行稳定。1994年5月1日，承德钢铁公司炼钢厂三套20吨转炉直流拖 动系统全部处于故障状态。拟寻找一个“又快又好”的恢复生产 的调速方式，请来了我国电气转动专家刘宗富教授。在刘教授 的建议下，由该公司经理定案，20吨转炉倾动和氧枪升降采用 交流变频调速拖动。从供货到安装、调试、经过13天，三台 转炉全部正常投入生产。这是我国20吨转炉倾动和氧枪升降 第一次采用变频调速。经过多年的生产应用，该系统运行稳定 可靠，技术指标完全满足工艺要求。转炉、氧枪主传动系统引 起的热停工减少90%以上，年增产1.5万吨钢，节电22万度, 直接经济效益231万元。为钢厂以后稳定的生产打下坚实的基 穿 该系统1995年通过机械工业部鉴定，并被河北省评为技 术进步一等奖。实例12、特种电源类负载许多电源，如实验电源，飞机拖动电源（400HZ）都可用变频 装置来完成，好处是投资少、见效快、体积些 操作简单。粘胶纤维行业纺丝设备多数是高速电机，众多的纺绽电机为 150HZ/160V o长期以来，国内粘胶行业一直使用电动发 电机组中频电源供电，称动变频。由于这种方法弊病太多，而 逐步采用交流变频电源供电，称静变频。邵阳化纤厂是我国粘 胶行业最早自行应用静变频的厂家，八台160KW变频器分二 组供电（每组一台备用）。自1992年12月生产以来，比动变 频有明显的优势。A. 可靠。运行多年，未发生故障跳闸。B. 运行稳定，电压、频率波动极些C调