变频器的应用

变频器(Variable-frequency Drive，VFD)是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。通过改变电源的频率来达到改变电源电压的目的，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。

变频器主要用来给电动机调速度有两方面应用：

1、节能主要风机水泵（其他泵）类负载采用变频器比直接电网运行省电所节能省电比率达50%上具体节能效与电机运行工艺有关电机经常运行低速度时能大量节能电机始终满负荷运行也没有必要采用变频器

2、工艺要求冶金、石油、化工、纺织、电力、建材、煤炭等行业有工艺允许电机直接启动需要由变频器调速和协调工作才能满足工艺要求必须采用变频器比冶金行业需要采用变频器电机大概达70%

涉及行业有：冶金、石油、化工、纺织、电力、建材、煤炭、医药、食品、造纸、塑料、印刷、起重、线缆、供水、暖通、污水处理等行业机械配套：拉丝机、搅拌机、挤出机、分切机、卷绕机械、压缩机、风机泵类、研磨机、传送带、离心机及各种调速机械也包装机械、陶瓷机械、食品机械、玻璃机械、铝材设备等等

典型应用行业：

变频器(Variable-frequency Drive，VFD)是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。通过改变电源的频率来达到改变电源电压的目的，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。

1、空调负载类

写字楼、商场和一些超市、厂房都有中央空调，在夏季的用电高峰，空调的用电量很大。在炎热天气，北京、上海、深圳空调的用电量均占峰电40%以上。因而用变频装置，拖动空调系统的冷冻泵、冷水泵、风机是一项非常好的节电技术。目前，全国出现不少专做空调节电的公司，其中主要技术是变频调速节电。

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、砂泵等，有低压中小容量泵，也有高压大容量泵。

许多自来水公司的水泵、化工和化肥行业的化工泵、往复泵、有色金属等行业的泥浆泵等采用变频调速，均产生非常好的效果。

3、轧机类负载

在冶金行业，过去大型轧机多用交-交变频器，近年来采用交-直-交变频器，轧机交流化已是一种趋势，尤其在轻负载轧机，如宁夏民族铝制品厂的多机架铝轧机组采用通用变频器，满足低频带载启动，机架间同步运行，恒张力控制，操作简单可靠。

4、压缩机类负载

压缩机也属于应用广泛类负载。低压的压缩机在各工业部门都普遍应用，高压大容量压缩机在钢铁(如制氧机)、矿山、化肥、乙烯都有较多应用。采用变频调速，均带来启动电流小、节电、优化设备使用寿命等优点。

5、大型窑炉煅烧炉类负载

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、串级调速或中频机组调速。由于这些调速方式或有滑环或效率低，近年来，不少单位采用变频控制，效果极好。

6、风机类负载

风机类负载，是量大面广设备，钢厂、电厂、有色、矿山、化工、纺织、化纤、水泥、造纸等行业应用较多。多数采用调节挡板开度开调节风量，浪费大量电能，采用变频调速，即可节电又减少机械磨损，延长设备寿命。

7、转炉类负载

转炉类负载，用交流变频替代直流机组简单可靠，运行稳定。

8、辊道类负载

辊道类负载，多在钢铁冶金行业，采用交流电机变频控制，可提高设备可靠性和稳定性。

9、破碎机类负载

冶金矿山、建材应用不少破碎机、球磨机，该类负载采用变频后效果显著。

10、吊车、翻斗车类负载

吊车、翻斗车等负载转矩大且要求平稳，正反频繁且要求可靠。变频装置控制吊车、翻斗车可满足这些要求。

11、拉丝机类负载

生产钢丝的拉丝机，要求高速、连续化生产。钢丝强度为200Kg/mm2，调速系统要求精度高、稳定度高且要求同步。

12、运送车类负载

煤矿的原煤装运车或钢厂的钢水运送车等采用变频技术效果很好。起停快速，过载能力强，正反转灵活，达到煤面平整、重量正确(不多装或少装)，基本上不需要人工操作，提高了原煤生产效率，节约了电能。

13、电梯高架游览车类负载

由于电梯是载人工具，要求拖动系统高度可靠，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，边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，近几年逐渐转为交流电机变频调速，无论日本还是德国。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、广州日立、青岛富士、天津奥的斯等均采用交流变频调速。不少原来生产的电梯也进行了变频改造。

14、给料机类负载

冶金、电力、煤炭、化工等行业，给料机众多，无论圆盘给料机还是振动给料机，采用变频调速效果均非常显著。吉化公司染料厂硫酸生产线的圆盘给料机，原为滑差调速，低频转矩小，故障多，经常卡转。采用变频调速后，由于是异步机，可靠性高、节电，更重要的是和温度变送器闭环保证了输送物料的准确，不至于使氧化剂输送过量超温而造成事故，保证了生产的有序性。

15、堆取料机类负载

堆取料机是煤场、码头、矿山物料堆取的主要设备，主要功能是堆料和取料。实现自动堆料和半自动取料，提高了设备可靠性，设备运行平稳，无冲击和摇动现象，取料过程按 1/cosφ规律回转调速，提高了斗轮回转取料效率和皮带运煤的均匀度，很受工人欢迎。

16、卷扬机类负载

卷扬机类负载采用变频调速，稳定、可靠。铁厂的高炉卷扬设备是主要的炼铁原料

输送设备。它要求启、制动平稳，加减速均匀，可靠性高。原多采用串级、直流或转子串电阻调速方式，效率低、可靠性差。用交流变频器替代上述调速方式，可以取得理想的效果。

17、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它调速方式，好处特多。

18、纺丝机类负载

纺丝的工艺复杂，工位多，要求张力控制，有的要求位置控制。采用变频调速效果良好。

19、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、体积小、操作简单。

20、造纸机类负载

我国造纸工业的纸机，要求精度高的多采用SCR直流调速方式，有的用滑差电机、整流子电机。由于存在滑环和炭刷造成可靠性和精度不高。导致造纸机械落后，一般车速只有200m/min左右，难同国外2000m/min相比。因而造纸机械的变频化已是大势所趋。

21、洗熨设备类负载

较大宾馆的洗衣机和熨衣设备以往多采用机械调速或者变极调速，只能提供一种速度或几种速度，对需要多次反复洗熨的织物不甚理想。采用变频调速，大大提高洗衣机的效率。

22、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。

23、磨床等机械类负载

磨床主轴惦记转速很高，需要电源的频率也高，有200Hz、400Hz甚至800Hz。以前主轴电机的电源多由中频发电机组拖动。中频机组体积大、效率低、噪声多、精度差。

24、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0，均不是无级调速。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。

25、减振和降低噪音型负载

不少负载，如大型空压机、中频机组等噪声大、振动大。采用变频技术，可以减振降噪，达到标准以内。

26、印染机类负载

大部分印染机械都是多单元联合工作的设备。工艺上要求各单元以相同的线速度同步运行并保持张力恒定，否则会断布、缠布、色度不均、色彩度不够、缩水率过大等质量问题。以往的印染机械无论是共电源方式或分电源方式都是采用直流调速系统。

因为直流惦记固有的缺点，印染行业逐步采用交流变频技术。圆网印花机由进布单元、印花单元、烘房导带单元及落布单元组成，属于印染调速系统中复杂的一种。采用变频调速形成速度链控制。同步性能好，精度高，可靠性高。

27、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(三角型)转换成Y型(星型)来节电的，效果一般。采用变频调速不改变注塑机原来的结构，控制油泵几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%，较好的取代了过去的比例阀节流调速方式，大幅度降低能耗，珠江三角洲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。

28、污水处理等环保类负载

环境保护越来越重视，它关系到人类赖以生存的环境。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。

29、玻璃、陶瓷、制药、饮料、食品、包装等生产线负载

玻璃、陶瓷、制药、饮料、食品、包装等生产线采用变频调速，均取得很好的效果。

30、海上采油平台类负载

石油钻井采用交流电机变频调速要比直流调速好得多，尤其是在风沙、灰尘大的地方，因为交流电机可靠。海洋石油钻井平台，需要变频调速装置。

31、潜油电泵类负载

潜油电泵采油是油田采油的一种方式。潜油电泵多在1800m以下的油井内工作，多数采用工频全压启动、恒速运行，有下述弊病：

? 启动电流过大，会损坏电机绝缘

? 产生冲击扭矩，损坏机泵结构;

? 泵突然产生较大吸力，容易吸入沙子，造成卡泵。且无稳压系统和井下液面波动较大，造成电压、电流不稳定，使潜油电机过励磁和欠励磁，引起故障。

32、聚酯切片类负载

聚酯切片是石化行业主要产品之一，由于变频调速精度高，便于多个控制点控制，平稳可靠、使用变频调速后可以增加产品质量，给企业带来极大好处。许多企业在扩容时均采用变频调速技术。

在污水处理系统中的应用：

在污水处理系统中主要用到风机和水泵比较多，从上述工艺流程可看出，曝气机和潜水泵是污水处理的核心设备，最适合用变频器对曝气机的鼓风机和潜水泵进行调速。

1）、变频器在鼓风机上的应用

鼓风机将压缩空气通过管道送入曝气池，让空气中的氧溶解在污水中供给活性污泥中的微生物。鼓风机在工频状态下启动时，电流冲击较大，容易引起电网电压波动，而鼓风机风压一定，风量只能靠工作台数及出气阀来调节，实际生产运行中往往是通过调节出气阀来控制，即增加管到阻力，因而许多能量浪费在阀门上。随着变频调速的广泛使用，利用变频器的调速范围宽，机械特性硬等特点，由于变频器的软启动大大减小了电机启动时对电网的冲击，而且在正常运行的时候，将出气阀门开到最大，根据工艺和参数的要求，适当的调节电机的转速来调节管道的风量，从而来调节污水中的氧气含量。而且可以根据溶解氧传感器反馈的信号很方便的实现闭环自动控制。免去了许多烦琐的人工操作，并且具有明显的节电效果。

2）、变频器在潜水泵上的应用

潜水泵启动时的电流冲击及调节压力/流量的方式与鼓风机相似。潜水泵启动时的急流和突然停机时的水锥现象往往容易造成管道松动或破裂，严重的可能造成电机的损坏，且电机启动/停止时需开启/关闭阀门来减小水锥的影响，如此操作一方面工作强度大，且难以满

足工艺的需要。在潜水泵安装变频调速器以后，可以根据工艺的需要，使电机软启/软停，从而使急流及水锥现象得到解决。而且在流量不大的情况下，可以降低泵的转速，一方面可以避免水泵长期工作在满负荷状态，造成电机过早的老化，而且变频的软启动大大的减小泵启动时对机械的冲击，并且具有明显的节电效果。

污水处理厂中的鼓风机和潜水泵在使用变频器后，不但免去了许多烦锁的人工操作，不安全隐患因素，并使系统始终处于一种节能状态下运行，延长了设备的使用寿命，更好的适应了生产需要。重庆川仪SC600系列变频器丰富的控制功能可以很方便的与其他控制系统实现闭环自动控制，而且SC600采用了标准的MODBUS通讯协议，也很容易实现在DCS 系统中的集中控制。因此，在污水处理系统中使用变频器具有很好的推广价值。